人教版 (2019)选择性必修1第二节 水的电离和溶液的pH学案

这是一份人教版 (2019)选择性必修1第二节 水的电离和溶液的pH学案，共10页。学案主要包含了能力打底　概念辨析，水的电离，水的离子积常数，外界条件对水的电离平衡的影响等内容，欢迎下载使用。

1. 认识水的电离平衡，了解水的离子积常数。
2. 能运用弱电解质的电离模型分析水的电离，发展应用模型解决问题的能力。
一、能力打底 概念辨析
判断下列说法的正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 升高温度，水的电离程度减小。( × )
(2) 将水加热，Kw增大，c(H＋)不变。( × )
(3) 向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH－)减小。( × )
(4) 向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(H＋)增大，Kw不变。( √ )
(5) 向水中加入少量CH3COOH，平衡逆向移动，c(H＋)减小。( × )
(6) 某温度时，水溶液中Kw＝4×10－14，那么该温度比室温(25℃)低。( × )
[解析] 升高温度，水的电离程度增大，(1)错误；将水加热，Kw增大，c(H＋)增大，(2)错误；向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH－)增大，(3)错误；向水中加入少量CH3COOH，平衡逆向移动，c(H＋)增大，(5)错误；某温度时，水溶液中Kw＝4×10－14，室温下Kw＝1×10－14，那么该温度比室温(25℃)高，(6)错误。
二、水的电离
1. 水是一种极弱的电解质，水的电离存在电离平衡。
2. 水的电离方程式为H2O＋H2O H3O＋＋OH－ ，简写为 H2OH＋＋OH－ 。
3. 特例：室温下，纯水中c(H＋)＝c(OH－)＝ 1×10－7 ml/L 。
三、水的离子积常数
1. 符号：Kw。
2. 表达式：Kw＝ c(H＋)·c(OH－) ,25 ℃时，Kw＝ 1.0×10－14 。
3. 影响因素：只与温度有关，升高温度Kw 增大 ，降低温度Kw 减小 。
4. 适用范围：Kw不仅适用于纯水也适用于稀的 电解质溶液 。
四、外界条件对水的电离平衡的影响
分析下列条件的改变对水的电离平衡H2OH＋＋OH－ ΔH＞0的影响，并填写下表：
类型1 水的电离平衡判断
25 ℃时，水的电离达到平衡：H2OH＋＋OH－。下列说法中错误的是( D )
A．向水中通入氨气，平衡逆向移动，c(OH－)增大
B．向水中加入少量稀硫酸，c(H＋)增大，Kw不变
C．将水加热，平衡正向移动，Kw增大
D．升高温度，平衡正向移动，c(H＋)增大，pH不变
[解析] 向水中通入NH3，c(OH－)增大，平衡左移，A正确；向水中加入少量稀硫酸，c(H＋)增大，但温度不变，Kw不变，B正确；将水加热，水的电离平衡正向移动，Kw变大，C正确；升高温度，能促进水的电离，c(H＋)增大，pH减小，D错误。
类型2 水的离子积常数判断
如果25 ℃时，Kw＝1.0×10－14，T ℃时，Kw＝1.0×10－12，这说明( A )
A．T ℃时的电离常数较大 B.前者的c(H＋)较后者大
C．水的电离过程是一个放热过程 D.Kw和K电离无直接关系
[解析] T℃时c(H＋)较大，B错误；水的电离过程是一个吸热过程，C错误；由Kw导出过程可知，Kw和K电离是有直接关系的两个量[Kw＝K电离·c(H2O)]，D错误。
类型3 水电离出的H＋浓度计算
下列四种溶液：①1 ml/L盐酸；②0.1 ml/L盐酸；③0.01 ml/L NaOH溶液；④0.001 ml/L NaOH溶液，则常温下由水电离出的H＋的浓度之比(①∶②∶③∶④)为( A )
A.1∶10∶100∶1 000 B. 0∶1∶12∶11
C. 14∶13∶12∶11 D. 14∶13∶2∶3
[解析] ①中c(H＋)＝1 ml/L，由水电离出的c(H＋)与溶液中的c(OH－)相等，为1.0×10－14 ml/L；②中c(H＋)＝0.1 ml/L，同理，由水电离出的c(H＋)＝1.0×10－13 ml/L；③中c(OH－)＝0.01 ml/L，由水电离出的c(H＋)＝1.0×10－12 ml/L；④中c(OH－)＝0.001 ml/L，由水电离出的c(H＋)＝1.0×10－11 ml/L，即(1.0×10－14)∶(1.0×10－13)∶(1.0×10－12)∶(1.0×10－11)＝1∶10∶100∶1 000，A正确。
1. 水是宝贵的资源之一。下列表述正确的是( C )
A.4 ℃时，纯水中c(H＋)＝10－7 ml/L
B.升高温度，纯水中的c(H＋)增大，c(OH－)减小
C.水的电离程度很小，纯水的主要存在形态是水分子
D.向水中加入酸或碱，可抑制水的电离，使水的离子积减小
[解析] 水的电离是吸热过程，常温下纯水中c(H＋)＝10－7 ml/L，A错误；升高温度促进水的电离，氢离子和氢氧根离子的浓度均增大，B错误；水在常温下电离出氢离子和氢氧根离子的浓度为10－7 ml/L，纯水中主要以水分子形式存在，C正确；向水中加入酸或碱，可抑制水的电离，但水的离子积只随温度的变化而变化，D错误。
2. 常温下，某溶液中由水电离出来的c(H＋)＝1.0×10－13 ml/L，该溶液可能是( A )
①二氧化硫的水溶液；②氯化钠溶液；③硝酸钠溶液；④氢氧化钠溶液
A．①④ B.①②
C.②③ D.③④
[解析] 某溶液中由水电离出来的c(H＋)＝1.0×10－13 ml/L，说明溶液既可能呈酸性，也可能呈碱性。①中，SO2＋H2OH2SO3，H2SO3HSOeq \\al(－,3)＋H＋，HSOeq \\al(－,3)SOeq \\al(2－,3)＋H＋，溶液呈酸性；④中，NaOH===Na＋＋OH－，溶液呈碱性，A正确。
3. 向纯水中加入少量H2SO4，在温度不变时，溶液中( C )
A．c(OH－)增大 B.c(H＋)减小
C. eq \f(cH＋,cOH－)增大 D.水中c(H＋)与c(OH－)的乘积增大
[解析] 水存在电离平衡：H2OH＋＋OH－。加入H2SO4，c(H＋)增大，c(OH－)减小，c(H＋)·c(OH－)不变，eq \f(cH＋,cOH－)增大，C正确。
4. (2023·兴化中学)水的离子积常数随着温度的变化关系如下表所示，下列说法正确的是( B )
A.纯水中c(H＋)的大小与温度无关
B. 水的电离度：α(50℃)＞α(75℃)
C. 75 ℃时，0.01 ml/L H2SO4溶液中，Kw＝2.0×10－13
D. 25℃时，0.01 ml/LNaOH溶液中，Kw＝1.0×10－12
[解析] 由表中数据可知随温度的升高Kw逐渐增大，则水的电离程度增大，电离产生的c(H＋)增大，则α(50℃)<α(75℃)，A、B错误；由表中数据可知，75 ℃时，纯水或稀的电解质溶液Kw＝2.0×10－13，C正确；由表中数据可知，25℃时，Kw＝1.0×10－14，温度不变Kw不变，D错误。

1.(2022·如皋期中)水是最常见的溶剂。下列说法正确的是( C )
A．0℃时，Kw＝1×10－14
B. 向水中加入盐酸，Kw变小
C. 将纯水加热至80℃，Kw变大、pH变小
D. 电解水制H2、O2时，为了增强导电性，可以加入适量氯化钠
2. (2022·溧阳中学)下列措施能影响水的电离平衡，并使溶液中的c(H＋)>c(OH－)的是( C )
A.向纯水中投入少量Na2O2 B. 将水加热煮沸
C.向水中通入CO2 D. 向水中加入NaCl
[解析] Na2O2与水反应生成NaOH，溶液中c(OH－)>c(H＋)；加热可促进水的电离，但c(H＋)＝c(OH－)；CO2可与水反应生成H2CO3，H2CO3可抑制水的电离， H2CO3 电离产生的氢离子使溶液中c(H＋)>c(OH－)；NaCl对水的电离无影响。C正确。
3.(2023·徐州模拟)下列操作可以使水的离子积常数Kw增大的是( C )
A．通入少量氨气 B.通入少量氯化氢气体
C. 加热 D.加入少量氯化钠固体
[解析] 通入少量氨气，与水结合为一水合氨，电离产生的OH－将抑制水的电离，但温度不变，水的离子积常数Kw不变，A不符合题意；通入少量氯化氢气体，溶于水电离产生的H＋将抑制水的电离，但温度不变，水的离子积常数Kw不变，B不符合题意；水的电离是一个吸热过程，加热，水的电离平衡正向移动，水的离子积常数Kw增大，C符合题意；加入少量氯化钠固体，其溶于水电离产生的Na＋、Cl－对水的电离不产生影响，水的离子积常数Kw不变，D不符合题意。
4. 下列说法中正确的是( A )
A．水的离子积常数Kw随温度的改变而变化
B. 25 ℃时，只有在纯水中，才有Kw＝1×10－14
C. 任何温度下，在酸、碱、盐的稀溶液中，都有Kw＝1×10－14
D. NaCl溶液中既无OH－也无H＋
5.(2023·镇江模拟)25 ℃时，水的电离达到平衡：H2OH＋＋OH－ ΔH>0。下列叙述正确的是( D )
A．向水中加入KOH溶液，平衡逆向移动，c(OH－)减小
B. 将水加热，Kw增大，pH不变
C. 向水中加入少量固体CH3COONa，平衡逆向移动，c(H＋)减小
D. 向水中加入少量冰醋酸，c(H＋)增大，Kw不变
[解析] 向水中加入KOH溶液，电离产生OH－，c(OH－)增大，平衡逆向移动，A错误；将水加热，Kw增大，平衡正向移动，c(H＋)增大，pH减小，B错误；向水中加入少量固体CH3COONa，CH3COO－结合氢离子，c(H＋)减小，平衡正向移动，C错误；向水中加入少量冰醋酸，c(H＋)增大，Kw只受温度影响，故不变，D正确。
6. (2022·镇江中学)某温度下，向c(H＋)＝1×10－6 ml/L的蒸馏水中加入NaHSO4晶体，保持温度不变，测得溶液中c(H＋)＝1×10－2 ml/L。下列对该溶液的叙述错误的是( D )
A.该溶液的温度高于25 ℃
B.由水电离出的c(H＋)为1×10－10 ml/L
C.加入NaHSO4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] 该温度下蒸馏水中c(H＋)＝1×10－6 ml/L，大于 25 ℃ 时纯水中的c(H＋)，故温度高于 25 ℃，A正确；此温度下Kw＝1×10－12，故溶液中c(OH－)＝eq \f(1×10－12,1×10－2) ml/L＝1×10－10 ml/L，水电离出的c(H＋)与溶液中的c(OH－)相等，B正确；加入NaHSO4晶体后，NaHSO4电离出的H＋抑制了水的电离，C正确；加水稀释时，c(H＋)减小，而Kw不变，故c(OH－)增大，D错误。
7. 关于水的离子积常数，下列说法中错误的是( A )
A.蒸馏水中，c(H＋)·c(OH－)＝1×10－14
B.纯水中，25 ℃时，c(H＋)·c(OH－)＝1×10－14
C.25 ℃时，任何以水为溶剂的稀溶液中，c(H＋)·c(OH－)＝1×10－14
D.Kw随温度升高而增大
[解析] Kw只与温度有关，升高温度，Kw增大，25 ℃时，纯水和稀的电解质水溶液中Kw＝c(H＋)·c(OH－)＝1×10－14，A中未指明温度，关系式不一定成立。
8. 在相同温度下，0.01 ml/L NaOH溶液和0.01 ml/L盐酸相比，下列说法正确的是( A )
A.由水电离出的H＋的浓度相等
B. 由水电离出的H＋的浓度都是 1.0×10－12 ml/L
C.由水电离出的OH－的浓度都是0.01 ml/L
D. 两者都促进了水的电离
[解析] 温度不确定，无法计算出由水电离出的H＋或OH－的浓度，B、C错误；酸、碱抑制水的电离，D错误。
9. 室温下，若溶液中由水电离产生的OH－的浓度为1×10－14 ml/L，满足此条件的溶液中一定可以大量共存的离子组是( B )
A.Al3＋、Na＋、NOeq \\al(－,3)、Cl－ B. K＋、Na＋、Cl－、NOeq \\al(－,3)
C.K＋、Na＋、Cl－、AlOeq \\al(－,2) D. K＋、NHeq \\al(＋,4)、SOeq \\al(2－,4)、NOeq \\al(－,3)
[解析] 溶液中由水电离产生的OH－的浓度为1×10－14 ml/L，溶液呈酸性或碱性。Al3＋与OH－不能大量共存；AlOeq \\al(－,2)与H＋不能大量共存；NHeq \\al(＋,4)与OH－不能大量共存。B正确。
10. 一定温度下，水存在H2OH＋＋OH－ ΔH>0的平衡，下列叙述一定正确的是( B )
A.向水中滴入少量稀盐酸，平衡逆向移动，Kw减小
B.将水加热，Kw增大
C.向水中加入少量氢氧化钠溶液，平衡逆向移动，Kw减小
D.向水中加入少量固体硫酸钠，c(H＋)＝10－7ml/L，Kw不变
[解析] 温度不变，Kw不变，A、C错误；由于没有指明温度，c(H＋)不一定等于10－7 ml/L，D错误。
11. 25 ℃时，在等体积的0.5 ml/L H2SO4溶液、0.05 ml/L Ba(OH)2溶液、1 ml/L NaCl溶液和纯水中，发生电离的水的物质的量之比是( A )
A.1∶10∶107∶107 B. 107∶107∶1∶1
C.107∶106∶2∶2 D. 107∶106∶2×107∶2
[解析] 25 ℃时，H2SO4溶液中c(H＋)＝1 ml/L，由水电离出的c(H＋)＝10－14ml/L，Ba(OH)2溶液中c(OH－)＝0.1 ml/L，由水电离出的c(H＋)＝10－13 ml/L，NaCl和纯水中由水电离出的c(H＋)均为10－7 ml/L。则等体积的四种溶液中由水电离出的n(H＋)(即电离的水的物质的量)之比为10－14∶10－13∶10－7∶10－7＝1∶10∶107∶107。
12. 下图表示不同温度下水溶液中的c(H＋)与 c(OH－)的关系，下列判断正确的是( A )
A.两条曲线上任意点均有c(H＋)·c(OH－)＝Kw
B.T＜25
C.b点和c点的溶液中，c(H＋)＝c(OH－)
D.只采用升温的方式，可由a点变成d点
[解析] 两条曲线表示两种温度下的离子积常数曲线，所以两条曲线上任意点均有c(H＋)·c(OH－)＝Kw，A正确；水的电离是吸热反应，升高温度促进水电离，水的离子积常数增大，T ℃下水的离子积常数大于25 ℃的，所以T＞25，B错误；c点c(H＋)＝c(OH－)，溶液呈中性，b点c(H＋)＞c(OH－)，溶液呈酸性，C错误；a点溶液呈中性、d点溶液呈碱性，且d点的离子积常数大于a点，所以升高温度不能使a点变成d点，D错误。
13. 常温下，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是( B )
A.使酚酞变红色的溶液中：Na＋、Al3＋、SOeq \\al(2－,4)、Cl－
B.eq \f(Kw,cH＋)＝1×10－13 ml/L的溶液中：NHeq \\al(＋,4)、Ca2＋、Cl－、NOeq \\al(－,3)
C. 与Al反应能放出H2的溶液中：Fe2＋、K＋、NOeq \\al(－,3)、SOeq \\al(2－,4)
D.水电离的H＋的浓度为1×10－13 ml/L的溶液中：K＋、Na＋、[Al(OH)4]－、COeq \\al(2－,3)
[解析] 使酚酞变红的溶液显碱性，Al3＋不能大量共存，A错误；B项溶液中c(H＋)＝0.1 ml/L，四种离子都能大量共存，B正确；与Al反应生成H2的溶液可能是酸性溶液也可能是碱性溶液，在酸性条件下Fe2＋、NOeq \\al(－,3)发生氧化还原反应，在碱性条件下Fe2＋能生成沉淀 Fe(OH)2，C错误；D项中水的电离受到抑制，可能是酸性溶液也可能是碱性溶液，在碱性溶液中四种离子可以大量共存，而在酸性溶液中，[Al(OH)4]－、COeq \\al(2－,3)不能大量共存，D错误。
14．(2023·南通模拟)通过传感器测定冰醋酸被水稀释后的电导率及pH，根据变化曲线图判断下列说法正确的是( D )

A．离子总浓度越大，溶液电导率越大
B. b点后，溶液继续稀释，所有离子浓度均减小
C. a点醋酸水溶液未达到电离平衡状态
D. 实验曲线说明传感器测量值取决于带电微粒种类、浓度等因素
[解析] 由曲线变化趋势可知，溶液的电导率与溶液中的离子浓度有关，加水稀释过程中，溶液电导率先增大后减小，反之亦然，A错误；b点后，溶液继续稀释，醋酸根离子和氢离子浓度均减小，氢氧根离子浓度增大，B错误；加水稀释过程中，a、b点都达到了平衡状态，C错误；结合加水过程中的微粒种类、离子浓度、温度等变化，说明传感器测量值取决于带电微粒种类、浓度等因素，D正确。
15. 在－50 ℃时液氨存在着以下平衡：2NH3NHeq \\al(＋,4)＋NHeq \\al(－,2)。平衡时，阴、阳离子的浓度均为1×10－15 ml/L。液氨与金属钠会发生反应：2Na＋2NH3===2NaNH2＋H2↑。下列有关液氨的叙述中，正确的是( B )
A．－50 ℃时，液氨的离子积为1×10－15
B. －50 ℃时，液氨的离子积为1×10－30
C. －50 ℃时，在液氨中加入少量NaNH2，溶解后液氨的离子积将变大
D. －50 ℃时，在液氨中加入少量金属钠，溶解后液氨中的c(NHeq \\al(－,2))减小
[解析] －50 ℃时，液氨中c(NHeq \\al(＋,4))＝c(NHeq \\al(－,2))＝1×10－15 ml/L，故离子积为1×10－15×1×10－15＝1×10－30，A错误，B正确；温度不变，液氨的离子积不变，C错误；液氨与金属钠发生反应2Na＋2NH3===2NaNH2＋H2↑，c(NHeq \\al(－,2))增大，D错误。
16. 请根据水的电离相关知识，回答下列问题。
(1)某温度(T ℃)时，水的离子积常数Kw＝1×10－12，则该温度 > (填“>”“<”或“＝”)25 ℃，其理由是 升温促进水的电离，Kw增大 。
(2)实验室用Zn与稀硫酸制取H2，反应时溶液中水的电离平衡 向右 (填“向左”“向右”或“不”，下同)移动。在新制氯水中加入少量NaCl固体，水的电离平衡 向右 移动。
(3)25 ℃时，0.1 ml/L的下列6种溶液，水电离出的c(H＋)由大到小的顺序是 ③＝④＞①＝⑤＞②＝⑥ (填序号)。
①盐酸 ②H2SO4 ③CH3COOH(Ka＝1.7×10－5) ④NH3·H2O(氨水)(Kb＝1.7×10－5) ⑤NaOH ⑥Ba(OH)2
(4)下列曲线中，可以描述0.1 ml/L乙酸(甲，Ka＝1.8×10－5)和0.1 ml/L氯乙酸(乙，Ka＝1.4×10－3)的水溶液中，水电离出的c(H＋)与加入水的体积V的关系是 C (填字母)。

[解析] (1)升高温度，Kw增大，由于Kw＝1×10－12>1×10－14，因此温度大于25 ℃。(2)Zn与稀硫酸反应过程中，溶液中c(H＋)减小，水的电离平衡向右移动。新制氯水中加入少量NaCl固体，平衡Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO向左移动，溶液中c(H＋)减小，水的电离平衡向右移动。(3)25 ℃时，0.1 ml/L 的盐酸中c(H＋)与0.1 ml/L NaOH溶液中c(OH－)相等，故两溶液中水的电离程度相等。同理0.1 ml/L H2SO4和0.1 ml/L Ba(OH)2溶液中水的电离程度相等；0.1 ml/L CH3COOH和0.1 ml/L氨水中水的电离程度相等。酸溶液中c(H＋)越大或碱溶液中c(OH－)越大，水电离出的c(H＋)就越小，故6种溶液中水电离出的c(H＋)由大到小的关系为③＝④＞①＝⑤＞②＝⑥。(4)乙酸的Ka小于氯乙酸的Ka，所以0.1 ml/L乙酸溶液中的 c(H＋) 小于0.1 ml/L氯乙酸溶液中的c(H＋)，故0.1 ml/L乙酸溶液中水的电离程度大，加水稀释，两种酸溶液中的c(H＋)减小，水的电离程度增大，故选C。
改变条件
平衡移动方向
c(H＋)
c(OH－)
水的电离程度
Kw
升高温度
右移
增大
增大
增大
增大
加入酸
左移
增大
减小
减小
不变
加入碱
左移
减小
增大
减小
不变
加入活泼金属(如Na)
右移
减小
增大
增大
不变
温度/℃
25
50
75
100
Kw/×10－14
1.0
5.5
20.0
56.0