高考化学一轮复习第八章水溶液中的电离平衡第二讲水的电离和溶液的酸碱性学案新人教版

这是一份高考化学一轮复习第八章水溶液中的电离平衡第二讲水的电离和溶液的酸碱性学案新人教版，共30页。学案主要包含了加固训练—拔高，备选例题，规范答题，思维升华等内容，欢迎下载使用。
考点一 水的电离(命题指数★★★)
1．水的电离：
水是一种极弱的电解质，电离方程式为H2O＋H2OH3O＋＋OH－，简写为H2OH＋＋OH－，水的电离常数K电离＝。
2．影响水电离平衡的因素：
3.水的离子积：
(1)表达式。
Kw＝c(H＋)·c(OH－)；25 ℃时，Kw＝1.0×10－14。
(2)影响因素。
水的离子积Kw，只受温度的影响，温度升高，Kw增大。
(3)适用范围。
Kw不仅适用于纯水，还可适用于稀的电解质水溶液。
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)水的电离平衡常数与水的离子积相等。( )
提示：×。水的离子积与水的电离常数的关系是Kw＝K电离·c(H2O)≈55.6K电离。
(2)加水稀释醋酸溶液，溶液中所有离子浓度都减小。( )
提示：×。醋酸加水稀释后，H＋浓度减小，由于温度不变Kw不变，OH－浓度增大。
(3)25 ℃时CH3COONa溶液的Kw大于100 ℃时NaOH溶液的Kw。( )
提示：×。Kw只与温度有关，温度越高Kw越大。
(4)任何水溶液中均存在H＋和OH－，且水电离出的c(H＋)和c(OH－)相等。( )
提示：√。不管温度变化还是加入促进或抑制水的电离的物质，水自身电离的
c(H＋)和c(OH－)相等。
(5)某温度下，纯水中c(H＋)＝2.0×10－7 ml·L－1，则此时c(OH－)＝5×10－8 ml·L－1。( )
提示：×。纯水中c(H＋)＝c(OH－)＝2×10－7 ml·L－1。
2．(1)25 ℃时，10 L水中含OH－的物质的量为________ ml，含H＋的个数为________个(设阿伏加德罗常数为NA)。
(2)某温度下，纯水中的c(H＋)＝2×10－7 ml·L－1，则此时c(OH－)＝________。若温度不变，滴入稀H2SO4使c(H＋)＝5×10－6 ml·L－1，则c(OH－)＝________，由水电离出的c(H＋)为________。
【解析】(1)常温下，Kw＝1×10－14，c(H＋)水＝c(OH－)水＝1×10－7 ml·L－1。1 L水中含n(OH－)＝1×10－7 ml，n(H＋)＝1×10－7 ml，故10 L水中含OH－的物质的量为1×10－6 ml，含H＋的个数为10－6 NA个。
(2)纯水中，c(H＋)一定与c(OH－)相等，存在H2OH＋＋OH－，所以c(OH－)＝
2×10－7 ml·L－1。温度不变，Kw＝2×10－7×2×10－7＝4×10－14不变，当c(H＋)＝5×10－6 ml·L－1时，c(OH－)＝ eq \f(4×10－14,5×10－6) ml·L－1＝8×10－9 ml·L－1。由H2OH＋＋OH－知，由水电离出的c(H＋)＝c(OH－)＝8×10－9 ml·L－1。
答案：(1)10－6 10－6NA
(2)2×10－7 ml·L－1 8×10－9 ml·L－1
8×10－9 ml·L－1
命题角度1：外界条件对水电离的影响
【典例1】(2021·北京丰台区模拟)室温时纯水中存在电离平衡：H2OH＋＋OH－。下列叙述正确的是( )
A．升高温度，水的电离程度增大，c(H＋)增大，pH＜7，溶液显酸性
B．向水中加入少量氨水，平衡逆向移动，抑制水的电离，c(OH－)降低
C．向水中加入少量硫酸，c(H＋)增大，由水电离出的c(H＋)＞1×10－7 ml·L－1
D．向水中加入少量NH4Cl固体，NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 结合水电离出的OH－，由水电离出的
c(H＋)＞1×10－7 ml·L－1
【解析】选D。升高温度，水的电离程度增大，c(H＋)增大，pH＜7，c(H＋)＝
c(OH－)，溶液显中性，故A错误；加入氨水，NH3·H2OOH－＋NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 碱性增强，c(OH－)增大，故B错误；H2OH＋＋OH－，加入硫酸，氢离子浓度增大，抑制水的电离，水电离出氢离子浓度减小，故C错误；水中加入少量NH4Cl固体，NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 结合水电离出的OH－，促进水的电离，使水电离出的c(H＋)＞1×10－7 ml·
L－1，故D正确。
命题角度2：水的电离曲线
【典例2】(2021·张掖模拟)水的电离平衡曲线如图所示，下列说法不正确的是( )
A．图中五点Kw间的关系B＞C＞A＝D＝E
B．若从A点到D点，可采用在水中加入少量酸的方法
C．若处在B点时，将pH＝2的硫酸与pH＝12的KOH等体积混合后，溶液显碱性
D．若从A点到C点，可用温度不变时在水中加入适量NH4Cl固体的方法
【解析】选D。ADE都处于25 ℃时，Kw相等，B点c(H＋)和c(OH－)都大于C点的
c(H＋)和c(OH－)，并且C点的c(H＋)和c(OH－)大于A点c(H＋)和c(OH－)，c(H＋)和c(OH－)越大，Kw越大，故B＞C＞A＝D＝E，故A正确；加酸，c(H＋)变大，
c(OH－)变小，但温度不变，Kw不变，故B正确；若处在B点时，Kw＝1×10－12，pH＝2的硫酸中c(H＋)＝10－2 ml·L－1，pH＝12的KOH中c(OH－)＝1 ml·L－1，等体积混合，KOH过量，溶液显碱性，故C正确；若从A点到C点，c(H＋)变大，
c(OH－)变大，Kw增大，温度应升高，不能通过加入氯化铵的方法来实现，故D错误。
1．Kw要点剖析：
(1)Kw揭示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡，H＋与OH－共存，只是相对含量不同而已。
(2)水的离子积Kw只与温度有关，温度越高，Kw越大，所以使用Kw时，必须指明温度，如不指明，则认为是25 ℃。
(3)Kw不仅适用于纯水，还适用于酸、碱及盐的稀溶液，且由水电离的c水(H＋)＝c水(OH－)。此时，水溶液中水的离子积常数不变。
2．外界条件对水的电离的影响：
(1)抑制水的电离的方法。
①外加酸或碱
②降温
③加入强酸的酸式盐(如NaHSO4)
④通入酸性气体(如CO2、SO2等)或碱性气体(如NH3)
(2)促进水的电离的方法。
①升温
②加入活泼金属(如Na、K等)
③加入强酸弱碱盐或强碱弱酸盐
3．水电离出的c(H＋)或c(OH－)的定量计算：
命题点1：外界条件对水电离的影响(基础性考点)
1．(2021·泰安模拟)室温下，水的电离达到平衡：H2OH＋＋OH－。下列叙述正确的是( )
A．向水中加入少量金属Na，平衡正向移动，c(OH－)增大
B．向水中加入少量 CH3COOH，平衡逆向移动，Kw变小
C．向水中加入少量 NaHSO4或 NaHCO3固体，平衡均正向移动，水的电离程度增大
D．向水中加入少量 CH3COONH4固体，溶液呈中性，水的电离平衡不移动
【解析】选A。向水中加入少量金属钠，和水电离的H＋反应，故溶液中的
c(OH－)增大，水的电离被促进，平衡正向移动，故A正确；温度不变，水的离子积常数不变，与溶液的酸碱性无关，向水中滴入少量 CH3COOH，平衡逆向移动，Kw不变，故B错误；向水中加入少量固体硫酸氢钠，硫酸氢钠在水溶液中电离出钠离子、氢离子和硫酸根离子，导致c(H＋)增大，平衡逆向移动，加入少量碳酸氢钠固体，溶解后碳酸氢根离子水解使水的电离平衡正向进行，故C错误；向水中加入少量 CH3COONH4固体，醋酸根离子和铵根离子水解相互促进程度相同，溶液呈中性，水的电离平衡正向移动，故D错误。
命题点2：水电离的H＋或OH－浓度求算(综合性考点)
2．已知NaHA在水中的电离方程式为NaHA===Na＋＋H＋＋A2－。某温度下，向c(H＋)＝1×10－6 ml·L－1的蒸馏水中加入NaHA晶体，保持温度不变，测得溶液的c(H＋)＝1×10－2 ml·L－1。下列对该溶液的叙述不正确的是( )
A．该温度高于25 ℃
B．由水电离出来的H＋的浓度为1×10－10 ml·L－1
C．加入NaHA晶体抑制水的电离
D．取该溶液加水稀释100倍，溶液中的c(OH－)减小
【解析】选D。Kw＝1×10－6×1×10－6＝1×10－12，温度高于25 ℃，A正确； NaHA电离出的H＋抑制H2O电离，c(H＋)H2O＝c(OH－) H2O＝1×10－10 ml·L－1，B正确、C正确；加H2O稀释c(H＋)减小，而c(OH－)增大，D错误。
3．(2021·北京海淀区模拟)25 ℃时，下列溶液中水的电离程度最小的是( )
A．0.01 ml·L－1醋酸溶液
B．0.01 ml·L－1 NH4Cl溶液
C．0.01 ml·L－1 NaHSO4溶液
D．0.01 ml·L－1 NaHCO3溶液
【解析】选C。根据酸或碱抑制水的电离，含有弱根离子的盐水解，促进水的电离，则醋酸和NaHSO4均抑制水的电离，NH4Cl和NaHCO3均促进水的电离，醋酸是弱酸，0.01 ml·L－1醋酸中氢离子浓度小于0.01 ml·L－1，NaHSO4在水溶液中完全电离，0.01 ml·L－1 NaHSO4中氢离子浓度是0.01 ml·L－1，氢离子浓度越大，抑制水电离程度越大，所以水电离程度最小的是NaHSO4溶液。
命题点3：水的电离曲线(应用性考点)
4．(2021·台州模拟)T ℃下的溶液中，c(H＋)＝10－x ml·L－1，c(OH－)＝10－y ml·L－1，x与y的关系如图所示。 下列说法不正确的是( )
A.T ℃时，水的离子积Kw 为 1×10－a
B．若a＞14，则T＜25
C．T ℃时，若给pH＝1的盐酸微热，则盐酸的pH减小
D．T ℃时，pH＝a－2的苛性钠溶液与pH＝2的稀硫酸等体积混合，溶液的pH＝0.5a
【解析】选C。由图象可知，x＝0时，y＝a，y＝0时，x＝a，则有x＋y＝a，则Kw＝c(H＋)×c(OH－)＝(10－x ml·L－1)×(10－y ml·L－1)＝10－a ml2·L－2，故A正确；若a＞14，Kw＝10－a ml2·L－2＜10－14 ml2·L－2，则温度低于常温，故B正确；微热促进盐酸挥发，溶液酸性减弱，pH增大，故C错误；pH＝a－2的苛性钠溶液，氢氧根浓度是0.01 ml·L－1，pH＝2的稀硫酸中氢离子浓度是0.01 ml·L－1，等体积混合，溶液显中性，pH＝0.5a，故D正确。
5.(2021·厦门模拟)25 ℃时，水溶液中c(H＋)与c(OH－)的变化关系如图中曲线所示，下列判断错误的是( )
A．ac曲线上的任意一点都有c(H＋)×c(OH－)＝10－14
B．bd线段上任意一点对应的溶液都呈中性
C．d点对应溶液的温度高于25 ℃，pH＜7
D．c点溶液不可能是盐溶液
【解析】选D。ac曲线上的任意一点，由于温度相同，所以水的离子积相同，根据b点可知，c(H＋)·c(OH－)＝10－14，故A正确；bd线上任意点都满足c(H＋)＝c(OH－)，溶液一定显示中性，故B正确；d点时，c(H＋)＝c(OH－)＝1×10－6 ml·
L－1＞1×10－7 ml·L－1，溶液的pH＝6，水的电离为吸热反应，所以d点温度高于25 ℃，故C正确；在c点c(H＋)＝1×10－8 ml·L－1，c(OH－)＝1×10－6 ml·L－1，溶液显示碱性，而醋酸钠溶液显示碱性，所以c点可能为醋酸钠溶液，故D错误。
【加固训练—拔高】
1．(2021·抚顺模拟)40 ℃时水的离子积Kw＝2.9×10－14，则在40 ℃时，c(H＋)＝1×
10－7 ml·L－1的溶液( )
A．呈酸性 B．呈碱性
C．呈中性 D．无法判断
【解析】选B。40 ℃时水的离子积Kw＝2.9×10－14，c(H＋)＝1×10－7 m1·L－1，则c(OH－)＝ eq \f(Kw,c（H＋）) ＝ eq \f(2.9×10－14,1×10－7) ＝2.9×10－7 m1·L－1，所以c(H＋)＜c(OH－)，即溶液显碱性，故B正确。
2．(2021·枣庄模拟)已知水的电离平衡如图所示，且pOH＝－lg c(OH－)，下列说法错误的是( )
A.各点对应的水的离子积：Kw(f)＞Kw(e)＝Kw(d)
B．加热f点纯水，其组成由f点沿fd直线向d方向迁移
C．向c点纯水中通入少量HCl，其组成由c点沿cde曲线向e点移动
D．df直线上各点对应的水溶液(或纯水)一定显中性
【解析】选B。pOH＝－lg c(OH－)、pH＝－lg c(H＋)，所以pOH、pH越大，c(OH－)、c(H＋)越小，pOH＋pH＝pKw，水的电离吸热，温度越高，水的离子积Kw越大，pOH、pH越小，所以温度T＞20 ℃，即Kw(f)＞Kw(d)，同时Kw只与温度有关，d、e点在等温线上，所以Kw(f)＞Kw(e)＝Kw(d)，故A正确；由于水的电离吸热，所以升高温度，水的离子积Kw增大，pOH、pH减小，即加热f点纯水，其组成由f点沿Of直线向O方向迁移，故B错误；恒温条件下，向c点纯水中通入少量HCl，溶液酸性增强，pH减小，由于pOH＋pH＝pKw，所以pOH增大，其组成由c点沿cde曲线向e点移动，故C正确；df直线上各点对应的水溶液中均有pH＝pOH，即c(OH－)＝c(H＋)，所以df直线上各点对应的水溶液均呈中性，故D正确。
考点二 溶液的酸碱性与pH计算(命题指数★★★)
1．溶液的酸碱性与pH：
(1)pH。
①定义：c(H＋)的负对数，
pH＝－lgc(H＋)。
②意义：pH越大，溶液的碱性越强。pH越小，溶液的酸性越强。
③适用范围：1×10－14 ml·L－1≤c(H＋)≤1 ml·L－1的溶液。
(2)溶液的酸碱性与pH的关系(常温下)。
2.溶液pH的计算方法：
(1)单一溶液。
①强酸溶液，pH＝－lgc(H＋)。如0.1 ml·L－1的盐酸，pH＝1。
②强碱溶液，c(H＋)＝ eq \f(Kw,c（OH－）) ，pH＝－lgc(H＋)。如0.01 ml·L－1的NaOH溶液，pH＝12。
(2)混合溶液。
①两强酸溶液混合，c(H＋)＝ eq \f(c1（H＋）V1＋c2（H＋）V2,V1＋V2) ，pH＝－lgc(H＋)。如pH＝2的盐酸与pH＝5的盐酸等体积混合，溶液的pH＝2.3。
②两强碱溶液混合，c(OH－)＝ eq \f(c1（OH－）V1＋c2（OH－）V2,V1＋V2) ，c(H＋)＝ eq \f(10－14,c（OH－）) ，pH＝－lgc(H＋)。如pH＝12和pH＝10的两NaOH溶液等体积混合，pH＝11.7。
③强酸与强碱混合：
A．恰好反应：pH＝7。如pH＝2盐酸和pH＝12的Ba(OH)2溶液等体积相混合，混合后溶液的pH＝7。
B．酸过量：c(H＋)＝ eq \f(c（H＋）·Va－c（OH－）·Vb,Va＋Vb) ，pH＝－lgc(H＋)。如100 mL 0.6 ml·L－1的HCl 与等体积0.4 ml·L－1的 NaOH溶液混合后，溶液的pH＝1。
C．碱过量：c(OH－)＝ eq \f(c（OH－）·Vb－c（H＋）·Va,Va＋Vb) ，
c(H＋)＝ eq \f(10－14,c（OH－）) ，pH＝－lgc(H＋)。如将0.1 ml·L－1的盐酸和0.06 ml·L－1的氢氧化钡溶液等体积混合，混合以后溶液的pH＝12。
(3)溶液稀释后pH的计算。
①对于强酸溶液，每稀释10倍，pH增大1；对于弱酸溶液，每稀释10倍，pH增大不足1。无论稀释多少倍，酸溶液的pH不能等于或大于7，只能趋近于7。
②对于强碱溶液，每稀释10倍，pH减小1；对于弱碱溶液，每稀释10倍，pH减小不足1。无论稀释多少倍，碱溶液的pH不能等于或小于7，只能趋近于7。
3．pH的测定：
(1)酸碱指示剂法。
该法只能测其pH的大致范围，常见指示剂变色范围为
(2)pH试纸法。
把小片试纸放在表面皿或玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液点在干燥的pH试纸上，试纸变色后，与标准比色卡对比，即可确定溶液的pH。
(3)pH计。
通过仪器来精确测定溶液的pH。
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)pH7
③若pH之和小于14，则混合后溶液显酸性，pHc(CH3COO－)
B．当滴入氨水10 mL时，c(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )＋c(NH3·H2O)＝c(CH3COO－)＋c(CH3COOH)
C．当滴入氨水20 mL时，c(CH3COOH)＋c(H＋)＝c(NH3·H2O)＋c(OH－)
D．当溶液呈中性时，氨水滴入量大于20 mL，c(NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )c(OH－)
c(H＋)>1×10－7 ml·L－1