高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 水的电离和溶液的pH学案设计

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02
预习导学
自主梳理
一、水的电离
1．水的电离
(1)水是一种极弱的电解质。
(2)水的电离方程式为 ，简写为 。
2．水的电离常数与离子积常数
(1)水的电离平衡常数K电离＝ 。
(2)水的离子积常数(KW)
①含义：因为水的浓度可看作常数，所以水中的 可看作常数，称为水的离子积常数，简称 ，用 表示。
②表达式与数值：表达式KW＝ ，室温时，KW＝ 。
③影响因素：KW只受温度影响，由于水的电离是 过程，温度升高，KW 。
二、溶液的酸碱性和pH
1．溶液的酸碱性
(1)溶液的酸碱性：溶液酸碱性的判断标准是 。
(2)溶液酸碱性与溶液中c(H＋)和c(OH－)的关系：c(H＋) c(OH－)，溶液呈中性；c(H＋) c(OH－)，溶液呈酸性，且c(H＋)越大，酸性 ；c(H＋) c(OH－)，溶液呈碱性，且c(OH－)越大，碱性 。
(3)25 ℃，酸碱性与c(H＋)、c(OH－)的关系
①酸性：c(H＋) 1×10－7 ml·L－1，c(OH－) 1×10－7 ml·L－1。
②碱性：c(H＋) 1×10－7 ml·L－1，c(OH－) 1×10－7 ml·L－1。
③中性：c(H＋)＝c(OH－)＝1×10－7 ml·L－1。
(4)溶液酸碱性的表示方法
①当c(H＋)或c(OH－)大于1 ml·L－1时，通常用 直接表示。
②当c(H＋)或c(OH－)小于或等于1 ml·L－1时，通常用 表示。
2．溶液的pH
(1)表达式：pH＝ 。
如：c(H＋)＝1.0×10－5 ml·L－1的酸性溶液，pH＝ 。
(2)意义：pH越大，溶液碱性越 ；pH越小，酸性越 。
(3)溶液的酸碱性与pH的关系(常温下)
3．溶液pH的测定
(1)pH试纸法
①种类
广泛pH试纸：其pH范围是 (最常用)。精密pH试纸：其pH范围较窄，可判别0.2或0.3的pH差值。
专用pH试纸：用于酸性、中性或碱性溶液的专用pH试纸。
②使用方法：把一小块pH试纸放在 上，用 蘸取待测液点在试纸的中央，试纸变色后，与标准比色卡对照来确定溶液的pH。
(2)pH计测定法。pH计又称酸度计。
【答案】一、1．(2)2H2OH3O＋＋OH－，H2OH＋＋OH－。 2．(1)K电离＝eq \f(cH＋·cOH－,cH2O)。
(2)①c(H＋)·c(OH－) 水的离子积 KW ②c(H＋)·c(OH－) 1.0×10－14。 ③吸热 增大。
二、1．(1)溶液中c(H＋)与c(OH－)的相对大小 (2)＝ > 越强； < 越强
(3) ① > < ② < > (4)①c(H＋)或c(OH－) ②pH
2．(1)－lgc(H＋) 5 (2) 强 强 (3) 增强 增强
3．(1)①1～14 ②玻璃片 玻璃棒
预习检测
1．关于水的说法，下列错误的是
A．水的电离方程式2H2O ⇌H3O++OH-B．纯水的pH可能为6
C．25℃时水中通入少量HCl，KW减小D．水的电离∆H>0
【答案】C
【解析】A．水是弱电解质，电离方程式为：2H2O ⇌H3O++OH-，故A正确；
B．水的电离是吸热反应，温度升高，水的离子积增大，如100℃时水的离子积常数为10-12，纯水的pH=6，故B正确；
C．KW只受温度影响，温度不变，KW不变，故C错误；
D．水的电离过程吸热，∆H>0，故D正确；
故选C。
2．某水溶液中和的关系如图所示【】。下列说法错误的是
A．
B．d点溶液中通入，d点向e点迁移
C．
D．的f点溶液显中性
【答案】B
【解析】A．25℃时水的离子积Kw=1.0×10-14，b=7，A项正确；
B．d点溶液呈中性，通入氯化氢，pH减小，pOH增大，d点向c点迁移，B项错误；
C．由图像可知a小于b，则中性的f点氢离子浓度大于中性的d点，T高于25℃，Kw(f)>Kw(d)，C项正确；
D．f点溶液中c(H+)=c(OH-)，溶液呈中性，D项正确；
故选：B。
3．在25℃时，水的电离达到平衡：，下列叙述正确的是
A．向水中加入稀氨水，平衡向左移动，溶液中降低
B．向水中加入少量固体硫酸氢钠，溶液中减小，不变
C．向水中加入少量固体，溶液中增大，平衡向左移动
D．将水加热，增大，pH减小
【答案】D
【解析】A．向水中加入稀氨水，水的电离平衡逆向移动，但增大，故A错误；
B．只与温度有关，向水中加入少量固体硫酸氢钠，增大，不变，故B错误；
C．向水中加入少量固体，醋酸根离子水解促进水的电离，水的电离平衡正向移动，增大，故C错误；
D． ，将水加热，水的电离平衡正向移动，、增大，增大，pH减小，故D正确；
故选D。
4．若在100℃时，水的离子积为，若该温度下某溶液中，则该溶液
A．[H+] =100[OH-]B．呈酸性C．呈中性D．呈碱性
【答案】D
【解析】根据水的离子积，，在100℃时，水的离子积为1×10-12，若该温度下某溶液中，则，所以，溶液呈碱性，且，故选D。
5．下列关于溶液的酸碱性，说法正确的是
A．pH=7的溶液呈中性
B．中性溶液中一定有c(H＋)=1.0×10－7 ml·L－1
C．若水电离出的c(OH－ )=1.0×10－11ml·L－1，则溶液可能呈酸性，也可能呈碱性
D．在100℃时，纯水的pH10－7 ml·L－1。
中性溶液：c(H＋)＝c(OH－)，c(H＋)＝10－7 ml·L－1。
碱性溶液：c(H＋)b；
C．pH相等的三种酸溶液中酸的物质的量浓度的大小关系为b>a>c；
D．同pH同体积的三种酸溶液分别与少量且质量相同的片反应，反应所需时间b>a>c
【答案】C
【解析】A．为一元强酸、为二元强酸、为一元弱酸，相同浓度的三种酸溶液，导电能力的大小关系为c>a>b，故A错误；
B．同浓度同体积的三种酸溶液中酸的物质的量相同，用氢氧化钠中和，所需氢氧化钠的物质的量的大小关系为a=b＜c，故B错误；
C．pH相等的三种酸溶液中弱酸物质的量浓度最大，硫酸的物质的量浓度最小，酸的物质的量浓度的大小关系为b>a>c，故C正确；
D．同pH同体积的三种酸溶液分别与少量且质量相同的片反应，反应所需时间b＜a=c，故D错误；
答案为C。
8．（2022秋·陕西西安·高二统考期末）常温时，下列叙述正确的是
A．醋酸溶液的，将此溶液稀释10倍后，溶液的，则
B．若1mLpH=1的盐酸与100mLNaOH溶液混合后，溶液的pH=7则NaOH溶液的pH=11
C．盐酸的，盐酸的
D．在滴有酚酞溶液的氨水里，加入NH4Cl至溶液恰好无色，则此时溶液的pH＜7
【答案】B
【解析】A．醋酸是弱酸，加水稀释促进醋酸电离，则将pH=a的醋酸稀释10倍后，稀释后的溶液中c(H+)大于原来的，所以稀释后溶液pH值增大值小于1，所以b＜a+1＜7，A错误；
B．盐酸与NaOH均为强电解质，常温下pH=1的盐酸中c(H+)=0.1ml/L，1mLpH=1的盐酸与100mLNaOH溶液混合后，溶液的pH=7，则n(H+)=n(OH-)，即0.001L×0.1ml/L=0.1L×c(NaOH)，c(OH-)=c(NaOH)=0.001ml/L，c(H+)=ml/L=10-11ml/L，pH=11，所以NaOH溶液的pH=11，B正确；
C．常温下，酸溶液的pH＜7，则1.0×10-8ml•L-1盐酸的pH＜7，不可能pH=8.0，C错误；
D．已知酚酞的变色范围是8~10，在滴有酚酞溶液的氨水里，加入NH4Cl溶液恰好无色，说明此时溶液的pH＜8，但该溶液的pH可能大于7，D错误；
故答案为：B。
9．（2023秋·四川成都·高二统考期末）为探究浓度对醋酸电离程度的影响，用计测定时不同浓度醋酸的结果如下，下列说法正确的是
A．实验过程中可以改用广泛试纸
B．溶液稀释过程中，醋酸电离程度及溶液导电性都增大
C．时，电离常数的数量级为
D．溶液稀释过程中不可能出现
【答案】C
【解析】A．广泛pH试纸测得溶液的pH为范围值，不是精确值，所以实验过程中不能改用广泛pH试纸测定不同浓度醋酸的pH，故A错误；
B．0.20ml/L醋酸溶液稀释过程中，溶液中的离子浓度减小，溶液导电性减弱，故B错误；
C．由表格数据可知，25℃时，0.0010ml/L醋酸溶液pH为3.88，则电离常数约为=10—4.76，电离常数的数量积为10—5，故C正确；
D．在极稀的醋酸溶液中，氢氧根离子浓度大于醋酸根离子浓度，所以醋酸溶液稀释过程中可能出现，故D错误；
故选C。
10．（2023秋·宁夏中卫·高二统考期末）下列说法正确的是
A．pH=0的溶液不存在B．使用广泛pH试纸测得某溶液的pH=3.5
C．中性溶液的pH不一定等于7D．适用于任何温度、任何溶液
【答案】C
【解析】A．pH=0的溶液中c(H+)=1 ml/L，该溶液是可以存在的，A错误；
B．使用广范pH试纸只能粗略测定溶液pH，溶液pH值测定数值只能是整数，不能出现小数，B错误；
C．在任何物质的稀溶液中都存在水的电离平衡，Kw为常数，不同温度下Kw不同，只有在室温下Kw=10-14，此时中性溶液pH=7，若温度不是室温下，则中性溶液的pH就不等于7，C正确；
D．水的离子积常数只适用于室温下的水的稀溶液，D错误；
故合理选项是C。
11．（2023春·江苏盐城·高二江苏省响水中学校考期中）室温下，相同体积、相同pH的氨水和氢氧化钠溶液加水稀释时的pH变化曲线如图所示，下列判断错误的是
A．a点所在曲线对应的是NaOH溶液
B．b点的大于c点的
C．与同一浓度的盐酸完全反应时，消耗盐酸体积：
D．a、c两点溶液中的相等
【答案】B
【解析】从图中可以看出，两条曲线起点pH相同，但加水稀释相同倍数后，两条曲线的pH减小程度不同，则上面那条曲线表示氨水稀释过程的pH变化，下面那条曲线表示氢氧化钠溶液加水稀释过程的pH变化。
A．根据图示可知，a点对应的曲线为NaOH溶液稀释时的pH变化曲线，b、c点对应的曲线为氨水稀释时的pH变化曲线，A项正确；
B．只与温度有关，溶液的温度都是相同的，b、c两点相等，B项错误；
C．因为两份溶液的体积相同、pH相同，而一水合氨为弱电解质，只发生部分电离，所以的总物质的量大于NaOH的总物质的量，稀释过程中溶质总物质的量不变，所以c点消耗盐酸多，C项正确；
D．a、c两点溶液pH相等，则相等，D项正确；
答案选B。
12．（2022秋·上海静安·高二上海市市西中学校考期末）常温下，下列叙述正确的是
A．的氨水，稀释10倍后，其，则
B．在滴有酚酞试液的氨水中，加入至溶液恰好无色，则此时溶液的
C．向的溶液中滴加一定浓度的氨水，在滴加过程中，将减小
D．向的氨水中加入的溶液，混合液
【答案】C
【解析】A．氨水是弱电解质，pH=a的氨水，稀释10倍后，其a< b +1，故A错误；
B．酚酞在酸性、中性溶液中都呈无色，故B错误；
C．加入氨水后，c(CH3COOH)减小，c(CH3COO-)增大，故减小，C正确；
D．氨水是弱电解质，pH=11的氨水，浓度大于10-3ml/L，故与pH=3的硫酸混合后，氨水过量，溶液显碱性，D错误；
故答案为：C。
二、填空题
13．（2022秋·河北张家口·高二校联考期中）酸、碱、盐的水溶液在生产生活及化学实验中有广泛的应用，请同学们运用所学知识解决下列问题。
(1)某温度下，的NaOH溶液中，，此时水的离子积常数 ，该温度 25℃(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是 ；该溶液中由水电离的 。
(2)已知水溶液中和的关系如图所示：
①图中A、B、C、D四点对应的水的离子积常数由大到小的顺序是 。
②若从A点到E点，可采用的措施是 (填序号，下同)；从A点到C点，可采用的措施是 ；促进水的电离平衡的措施是 。
a．升温 b．加入少量的盐酸 c．加入少量的
(3)常温下，将的稀溶液与的稀硝酸充分反应。
①若，且，则混合后pH 7(填“大于”“小于”或“等于”，下同)。
②若，且，则混合后pH 7。
③若，且，则混合后pH 7。
【答案】(1) 1.0×10-12 大于 25℃时，水的离子积常数是1.0×10-14，水的电离是吸热的，升高温度平衡正向移动，水的离子积增大 1.0×10-11
(2) B>C>A=D c a a
(3) 等于 小于 小于
【解析】（1）0.1ml/L 的NaOH溶液中，c(OH-)=0.1ml/L， c(H+)=1.0×10-11ml/L ，则Kw=1.0×10-12，大于25℃时的Kw(1.0×10-14ml/L )，水的电离是吸热的，温度升高，水的电离平衡正向移动，水的离子积增大，所以该温度大于25℃；该溶液中的H+全部来自水的电离，所以溶液中由水电离的 c(OH-)=c(H+)= 1.0×10-11ml/L 。
（2）①温度升高，水的电离程度增大，水的离子积也增大，温度相同，水的离子积相同，所以A、B、C、D四点对应的水的离子积常数由大到小的顺序是B>C>A=D。
②若从A点到E点，c(OH-)增大，c(H+)降低，可采用的措施是加入少量NaOH，故选c；从A点到C点，水的离子积增大，可采用的措施是升温，故选a；升高温度，可以促进水的电离，向水中加入酸或碱，增大了c(H+)或c(OH-)，使水的电离平衡逆向移动，会抑制水的电离，故选a。
（3）KOH为强碱，完全电离，x mL pH=a 的稀 KOH 溶液中n(OH-)=ml=10a-17xml；HNO3是强酸，完全电离，y mL pH=b 的稀硝酸中n(H+)=10-b×y×10-3ml=10-b-3yml，。
①若 x=y ，且 a+b=14 ，则=1，则酸碱恰好中和，混合后pH等于7。
②若 10x=y ，且 a+b=13 ，=10-2，所以反应后酸过量，则混合后pH小于7。
③若 ax=by ，且 a+b=13 ，=，a>7，b”“=”或“”“ > c
【解析】（1）①醋酸属于弱酸，其水溶液存在CH3COOHCH3COO-+H+，
a．通入HCl气体，溶液中c(H+)增大，平衡向左进行，醋酸的电离程度降低，故a不符合题意；
b．加入少量冰醋酸，虽然平衡向右反应方向进行，但醋酸的电离程度降低，故b不符合题意；
c．加入醋酸钠固体，溶液中c(CH3COO-)增大，平衡向左移动，醋酸的电离程度降低，故c不符合题意；
d．加水少量水，离子浓度降低，平衡向右移动，醋酸的电离程度增大，故d符合题意；
答案为d；
②氨水中存在NH3·H2ONH+OH-，加水稀释，促进电离，
a．加水稀释c(OH-)降低，故a不符合题意；
b．加水稀释，促进电离，n(OH-)增大，n(NH3·H2O)降低，，该比值增大，故b符合题意；
c．c(H+)·c(OH-)=Kw，Kw只受温度影响，因此该乘积保持不变，故c不符合题意；
d．加水稀释，促进电离，但c(OH-)降低，根据c(H+)·c(OH-)=Kw，c(H+)增大，因此加水稀释，该比值增大，故d符合题意；
故答案为bd；
（2）①醋酸属于弱酸，其水溶液存在CH3COOHCH3COO-+H+，向醋酸溶液中加入醋酸钠，抑制醋酸的电离，c(H+)减小，向盐酸中加入醋酸钠，发生CH3COONa+HCl=CH3COOH+NaCl，c(H+)减小；故答案为减小；减小；
②醋酸属于弱酸，盐酸属于强酸，相同pH时，c(CH3COOH)>c(HCl)，中和相同体积这两种酸时，醋酸消耗氢氧化钠多；故答案为>；
③醋酸属于弱酸，醋酸溶液中存在CH3COOHCH3COO-+H+，盐酸属于强酸，相同pH时，c(CH3COOH)>c(HCl)，升高温度，促进醋酸的电离，醋酸溶液中c(H+)增大，而盐酸中c(H+)几乎不变，故答案为>；
④醋酸属于弱酸，醋酸溶液中存在CH3COOHCH3COO-+H+，盐酸属于强酸，相同pH时，c(CH3COOH)>c(HCl)，加入Zn，发生Zn+2H+=Zn2++H2↑，消耗H+，促进醋酸的电离，使得醋酸中c(H+)大于盐酸c(H+)，即醋酸与锌的反应速率大于盐酸与锌反应速率，因为c(CH3COOH)>c(HCl)，因此与醋酸反应产生氢气的量大于与盐酸产生氢气的量，图像c符合题意；答案为c。
15．（2022秋·四川成都·高二校联考期末）现有以下五种电解质溶液，回答下列问题：
①CH3COOH②NaOH③NH3•H2O④H2SO4⑤CH3COONa
(1)浓度均为0.1ml•L-1的五种溶液中导电能力最强的是 (填序号)。
(2)pH=10的②③⑤三种溶液中由水电离出的氢离子浓度由大到小的排列顺序为 (填序号)。
(3)等体积的pH=2的①④两种溶液分别与足量金属锌反应，产生氢气的质量较多的是 (填序号)。
(4)溶液①和溶液②混合后溶液呈中性，此时溶液中离子浓度由大到小的排列顺序为 。
(5)室温下，pH=2的H2SO4溶液V1mL和pH=11的氢氧化钠溶液V2mL混合，恰好完全反应，= 。
【答案】(1)④
(2)⑤>②=③
(3)①
(4)c(Na+)=c(CH3COO-)＞c(H+)=c(OH-)
(5)
【解析】（1）电解质溶液的导电能力取决于溶液中离子浓度和离子所带电荷的大小，离子浓度越大、所带电荷数越多，导电能力越强，故选④。
（2）的②③两种溶液是碱溶液，对水的电离起抑制作用，而溶液中的CH3COO-水解对水的电离起促进作用，②③两种溶液中氢氧根离子浓度相同，对水的电离的抑制作用相同，故由水电离出的氢离子浓度由大到小的排列顺序为⑤>②=③。
（3）的①④两种溶液中氢离子浓度都为，由于醋酸不完全电离，硫酸完全电离，所以等体积的两种溶液中醋酸的物质的量远大于硫酸的物质的量，与足量的锌反应，产生氢气多。
（4）溶液①和溶液②混合溶液呈中性，说明反应过程中略过量，溶液中的溶质为大量的醋酸钠和少量的醋酸，溶液呈中性，则c(H+)=c(OH-)，根据电荷守恒，c(Na+)=c(CH3COO-)，Na+和CH3COO-是大量的，H+和OH-是少量的，所以溶液中离子浓度由大到小的排列顺序是。
（5）室温下，的溶液中c(H+)=0.01ml/L，pH=11的氢氧化钠溶液中c(OH-)=0.001ml/L，两溶液混合恰好完全反应，说明溶液提供的氢离子的物质的量等于氢氧化钠溶液提供的氢氧根离子的物质的量，即，。
16．（2022秋·四川宜宾）请回答下列问题：
(1)常温下，将pH=2的CH3COOH和pH=12的NaOH溶液等体积混合，溶液呈 性。(填“中”、“酸”或“碱”)。
(2)在常温下将pH=2的盐酸10mL加水稀释到1L，则稀释后的溶液的pH值等于 。
(3)向H2S溶液中加入NaOH固体时，不考虑温度变化，H2S的电离平衡向 移动，(填“左”或“右”)；向H2S溶液中加入NaHS固体时，c(S2-) 。(填“增大”、“减小”或“不变”)
(4)常温下，取pH=2的盐酸和醋酸溶液各100mL，向其中分别加入适量的Zn粒，反应过程中两溶液的pH变化如图所示。则图中表示醋酸溶液中pH变化曲线的是 (填“A”或“B”)。
(5)常温下，将0.1ml/L盐酸和0.06ml/L氢氧化钡溶液以等体积混合后，该混合溶液的pH= 。
(6)25℃，将pH=a的硫酸溶液VaL与pH=b的NaOH溶液VbL混合，所得混合液为中性。
若a=2，b=12，则Va：Vb= 。
若a=2，b=13，则Va：Vb= 。
【答案】(1)酸
(2)4
(3) 右 增大
(4)B
(5)12
(6) 1：1 10：1
【解析】（1）pH=2的醋酸，其浓度大于0.01ml/L，pH=12的氢氧化钠，其浓度等于0.01ml/L，等体积混合后，醋酸过量，为醋酸和醋酸钠的混合溶液，则溶液显酸性，故答案为：酸；
（2）在常温下将pH=2的盐酸10mL加水稀释到1L，稀释100倍，则稀释后的溶液的pH值等于4，故答案为：4；
（3）已知在H2S溶液中存在下列平衡：H2S⇌H++HS-向H2S溶液中加入NaOH固体时，电离平衡向右移动；向H2S溶液中加入NaHS固体时，电离平衡向左移动，HS-电离导致c(S2-)增大，故答案为：右；增大；
（4）等pH时醋酸的浓度大，且等体积时醋酸的物质的量大，由图可知，A的pH变化快，因随反应进行醋酸继续电离，pH变化慢，则图中表示醋酸溶液中pH变化曲线的是B；故答案为：B；
（5）盐酸是一元强酸，氢氧化钡是二元强碱，将0.1ml/L盐酸和0.06ml/L氢氧化钡溶液等体积混合后，氢氧化钡有剩余，该混合溶液中氢氧根离子浓度为：=0.01ml/L，则溶液中氢离子浓度为：ml/L=10-12 ml/L，所以混合溶液的pH=-lg10-12=12，故答案为：12；
（6）该温度下Kw=1.0×10-14，混合溶液为中性，则Va L×0.01ml/L=Vb L×0.01ml/L，解得Va：Vb=1：1；若a=2，b=13，则Va L×0.01ml/L=Vb L×0.1ml/L，解得Va：Vb=1：10；故答案为：1：1；1：10。
课程标准
学习目标
1．认识水的电离，了解水的离子积常数。
2．能从电离、离子反应、化学平衡的角度分析溶液的酸碱性。
3．能进行溶液pH的简单计算，掌握检测溶液pH的方法。
1．能从宏观与微观相结合的视角理解水的电离及溶液酸碱性。
2．从温度、酸、碱等对水的电离的影响，理解、分析水的电离平衡移动的原因以及溶液的酸碱性与pH的关系。
水的电离平衡：H2OH＋＋OH－ ΔH＞0
影响因素
移动方向
c(H＋)
c(OH－)
Kw
升温
向 移动



加酸
向 移动



加碱
向 移动



水的电离平衡：H2OH＋＋OH－ ΔH＞0
影响因素
移动方向
c(H＋)
c(OH－)
Kw
升温
右
增大
增大
增大
加酸
左
增大
减小
不变
加碱
左
减小
增大
不变
体系
纯水
向纯水中加
入少量盐酸
向纯水中加入
少量NaOH溶液
c(H＋)



c(OH－)



c(H＋)和
c(OH－)
的大小比较
c(H＋)
c(OH－)
c(H＋)
c(OH－)
c(H＋)
c(OH－)
体系
纯水
向纯水中加
入少量盐酸
向纯水中加入
少量NaOH溶液
c(H＋)
10－7
增大
减小
c(OH－)
10－7
减小
增大
c(H＋)和
c(OH－)
的大小比较
c(H＋)＝
c(OH－)
c(H＋)>
c(OH－)
c(H＋)