2025年高考化学一轮复习课件(新高考版)大单元4 第12章 第52讲 水的电离和溶液的pH
展开1.了解水的电离和水的离子积常数(Kw)。2.了解溶液pH的含义及其测定方法,能进行pH的简单计算。
考点一 水的电离与水的离子积常数
考点二 溶液的酸碱性与pH
水的电离与水的离子积常数
1.水的电离和水的离子积常数
c(H+)·c (OH-)
2.填写外界条件对水的电离平衡的具体影响
3.计算溶液中水电离的H+或OH-浓度(1)任何温度,任何水溶液,水电离的H+和OH-浓度总相等。(2)判断方法①当抑制水的电离时(如酸或碱溶液)在溶液中c(H+)、c(OH-)较小的是水电离出来的。②当促进水的电离时(如盐的水解)在溶液中c(H+)、c(OH-)较大的是水电离出来的。
1×10-12 ml·L-1
1×10-10 ml·L-1
1×10-10 ml·L-1
1×10-4 ml·L-1
1.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( )2.将水加热,Kw和c(H+)均增大( )3.NaCl溶液和CH3COONH4溶液均显中性,两溶液中水的电离程度相同( )4.温度一定时,在纯水中通入少量SO2,水的电离平衡不移动,Kw不变( )5.室温下,0.1 ml·L-1的盐酸与0.1 ml·L-1的NaOH溶液中水的电离程度相等( )6.在蒸馏水中滴加浓H2SO4,Kw不变( )
1.25 ℃时,水溶液中c(H+)与c(OH-)的变化关系如图所示,下列判断错误的是A.ac曲线上的任意一点都有c(H+)·c(OH-)=10-14B.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<7D.c点溶液不可能是盐溶液
ac曲线上的任意一点,由于温度相同,所以水的离子积常数相同,根据b点可知,c(H+)·c(OH-)=10-14,A项正确;bd线段上任意一点都满足c(H+)=c(OH-),溶液一定呈中性,B项正确;
d点时,c(H+)=c(OH-)=1×10-6 ml·L-1>1×10-7 ml·L-1,溶液的pH=6,水的电离为吸热过程,所以d点温度高于25 ℃,C项正确;在c点c(H+)=1×10-8 ml·L-1,c(OH-)=1×10-6 ml·L-1,溶液显碱性,而醋酸钠溶液显碱性,所以c点可能为醋酸钠溶液,D项错误。
2.水的电离平衡曲线如图所示,回答下列问题。(1)图中A、B、C、D、E五点Kw间的关系:__________________。(2)在水中加少量酸,可实现A点向_____点移动。(3)ABE形成的区域中的点都呈现_____性。(4)若在B点温度下,pH=2的硫酸溶液中,cH2O(H+)=___________ ml·L-1。
正确理解水的电离平衡曲线
(1)曲线上的任意点的Kw都相同,即c(H+)·c(OH-)相同,温度相同。(2)曲线外的任意点与曲线上任意点的Kw不同,温度不同。(3)实现曲线上点之间的转化需保持温度相同,改变酸碱性;实现曲线上点与曲线外点之间的转化一定改变温度。
1.溶液的酸碱性溶液呈酸碱性的本质:溶液的酸碱性取决于c(H+)和c(OH-)的相对大小。
2.溶液的pH及测定方法(1)关系:pH= 。(2)范围:0~14。(3)测定方法:用镊子夹取一小块试纸放在洁净的 或 上,用玻璃棒蘸取待测液点在试纸的中央,变色后与 对照。(4)溶液酸碱性的另外一种表示——pOH①pOH= ;②常温下:pH+pOH= 。
7.用广泛pH试纸测得醋酸溶液的pH为3.4( )8.用pH计测得某溶液的pH为7.45( )9.用湿润的pH试纸测定盐酸和醋酸溶液的pH,醋酸溶液的误差更大( )
一、酸(或碱)溶液稀释pH变化规律
1.常温下,下列关于溶液稀释的说法正确的是A.pH=3的醋酸溶液稀释100倍,pH=5B.pH=4的H2SO4溶液加水稀释100倍,溶液中由水电离产生的c(H+)=1×10-6 ml·L-1C.将1 L 0.1 ml·L-1的Ba(OH)2溶液稀释为2 L,pH=13D.pH=8的NaOH溶液稀释100倍,其pH=6
2.pH=2的A、B两种酸溶液各1 mL,分别加水稀释到1 000 mL,其中pH与溶液体积V的关系如图所示,下列说法正确的是A.A、B两种酸溶液的物质的量浓度一定相等B.稀释后,A酸溶液中c(H+)比B酸溶液中c(H+)大C.a=5时,A是强酸,B是弱酸D.一定有关系:5>a>2
由图像可以看出稀释过程中两种酸的pH的增大程度不同,说明两种酸的强弱不同,故pH=2的两种酸的浓度一定不同,A项错误;由图像知,稀释后A酸溶液的pH大于B酸溶液的pH,则A中c(H+)小于B中c(H+),B项错误;
a=5时,表明pH=2的A酸溶液稀释1 000倍,pH增加3,故A是强酸,pH=2的B酸溶液稀释1 000倍后,pH<5,说明B酸溶液中存在电离平衡,则B是弱酸,C项正确;
若A、B都是弱酸,稀释1 000倍后,A、B两溶液pH均要增大,而增加的值均小于3,存在关系:5>a>2,若A是强酸,则a=5,D项错误。
根据图知, =0时,HX的pH>1,说明HX部分电离,为弱酸,HY的pH=1,说明HY完全电离,为强酸,A错误;酸抑制水电离,酸中氢离子浓度越小,其抑制水电离的程度越小,根据图知,b点溶液中氢离子浓度小于a点,则水电离程度:a<b,所以由水电离出的c(H+)·c(OH-):a<b,B正确;
酸的电离平衡常数只与温度有关,所以相同温度下,电离常数Ka(HX):a=b,C错误;
4.25 ℃,两种一元碱MOH和ROH的溶液分别加水稀释,溶液pH的变化如图所示,下列叙述不正确的是A.MOH是一种弱碱B.在x点,c(M+)=c(R+)C.稀释前,c(ROH)=10c(MOH)D.稀释前MOH溶液和ROH溶液中由水电离出的c(OH-): 前者是后者的10倍
A项,由图像可知MOH溶液稀释10倍时,pH变化量小于1,故MOH为弱碱;B项,在x点,c(OH-)=c(M+)+c(H+)=c(R+)+c(H+),x点时MOH和ROH溶液中c(H+)相等,故c(M+)=c(R+);
C项,MOH为弱碱,由图可知,ROH为强碱,则稀释前c(ROH)<10c(MOH);D项,稀释前MOH溶液中由水电离出的c(OH-)=10-12 ml·L-1,ROH溶液中由水电离出的c(OH-)=10-13 ml·L-1,故c(OH-)前者是后者的10倍。
常温下,酸或碱溶液稀释pH变化规律
(1)酸或碱溶液无限稀释,pH只能无限接近7,但不能越过7。(2)强酸溶液每稀释10倍,pH上升1个单位,强碱溶液每稀释10倍,pH下降一个单位。(3)弱酸或弱碱溶液稀释10倍,pH变化小于1个单位。(4)稀释过程中pH变化曲线斜率较大者为较强的酸(或碱)。
二、酸、碱溶液混合后酸碱性的判断
5.常温下,两种溶液混合后酸碱性的判断(在括号中填“酸性”“碱性”或“中性”)。(1)相同浓度的HCl和NaOH溶液等体积混合( )(2)相同浓度的CH3COOH和NaOH溶液等体积混合( )(3)相同浓度的NH3·H2O和HCl溶液等体积混合( )(4)pH=2的H2SO4和pH=12的NaOH溶液等体积混合( )(5)pH=3的HCl和pH=10的NaOH溶液等体积混合( )
(6)pH=3的HCl和pH=12的NaOH溶液等体积混合( )(7)pH=2的CH3COOH和pH=12的NaOH溶液等体积混合( )(8)pH=2的H2SO4和pH=12的NH3·H2O等体积混合( )
酸、碱溶液混合后酸碱性的判断规律
(1)等浓度等体积的一元酸与一元碱混合的溶液——“谁强显谁性,同强显中性”。(2)室温下c酸(H+)=c碱(OH-),即pH之和等于14时,一强一弱等体积混合——“谁弱谁过量,谁弱显谁性”。(3)已知强酸和强碱的pH,等体积混合(25 ℃时):①pH之和等于14,呈中性;②pH之和小于14,呈酸性;③pH之和大于14,呈碱性。
三、中和反应pH的计算
6.按要求计算下列各题(常温下,忽略溶液混合时体积的变化):(1)25 ℃时,pH=3的硝酸和pH=12的氢氧化钡溶液按照体积比为9∶1混合,混合溶液的pH=____。
(2)在一定体积pH=12的Ba(OH)2溶液中,逐滴加入一定物质的量浓度的NaHSO4溶液,当溶液中的Ba2+恰好完全沉淀时,溶液pH=11。若反应后溶液的体积等于Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的体积之和,则Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的体积比是_______。
(3)将pH=a的NaOH溶液Va L与pH=b的稀盐酸Vb L混合,若所得溶液呈中性,且a+b=13,则 =____。
1.下列判断正确的是A.将浓度均为0.1 ml·L-1的C6H5ONa和NaOH溶液加热,两种溶液的pH均变大 (2022·浙江6月选考,17B)B.随温度升高,纯水中c(H+)>c(OH-)(2019·北京,12A)C.pH>7的溶液一定呈碱性(2020·浙江1月选考,17A改编)D.相同温度下,pH相等的盐酸、CH3COOH溶液中,c(OH-)相等(2020·浙江1月选考, 17C)
2.(2015·广东,11)一定温度下,水溶液中H+和OH-的浓度变化曲线如图。下列说法正确的是A.升高温度,可能引起由c向b的变化B.该温度下,水的离子积常数为1.0×10-13C.该温度下,加入FeCl3可能引起由b向a的变化D.该温度下,稀释溶液可能引起由c向d的变化
由图可知,a、b、c三点对应的水的离子积常数不变,该曲线上的点温度相等,升高温度,不能引起由c向b的变化,故A项错误;b点c(H+)=c(OH-)=1.0×10-7 ml·L-1,故Kw=1.0×10-14,故B项错误;
FeCl3为强酸弱碱盐,Fe3+结合水电离出的OH-,促进水的电离平衡右移,c(H+)增大,c(OH-)减小,可能引起由b向a的变化,故C项正确;由c点到d点,水的离子积常数减小,但温度不变,Kw不变,则稀释溶液不能引起由c向d的变化,故D项错误。
3.(2019·天津,5)某温度下,HNO2和CH3COOH的电离常数分别为5.0×10-4和1.7×10-5。将pH和体积均相同的两种酸溶液分别稀释,其pH随加水体积的变化如图所示。下列叙述正确的是A.曲线Ⅰ代表HNO2溶液B.溶液中水的电离程度:b点>c点C.从c点到d点,溶液中 保持不变 (其中HA、A-分别代表相应的酸和酸根离子)D.相同体积a点的两溶液分别与NaOH恰好中和后,溶液中n(Na+)相同
根据HNO2和CH3COOH的电离常数,可知酸性:HNO2>CH3COOH,相同pH的两种酸溶液,稀释相同倍数时,弱酸的pH变化较小,故曲线Ⅰ代表CH3COOH溶液,A项错误;
两种酸溶液中水的电离受到抑制,b点溶液pH小于c点溶液pH,则b点对应酸电离出的c(H+)大,对水的电离抑制程度大,故水的电离程度:b点
1.下列有关溶液的酸碱性与pH的说法错误的是A.溶液pH越小,酸性越强,反之,碱性越强B.pH<7的溶液可能呈碱性C.当溶液中的c(H+)或c(OH-)较小时,用pH表示其酸碱性更为方便D.把pH试纸直接插入待测溶液中,测其pH
当c(H+)或c(OH-)小于1 ml·L-1时,使用pH表示其酸碱性更为方便,C正确;把pH试纸直接插入待测溶液中会污染待测液,D错误。
2.工农业生产和科学实验中常常涉及溶液的酸碱性,生活和健康也与溶液的酸碱性有密切关系。pH是表示溶液酸碱度的一种方法。下列说法不正确的是A.可以用pH试纸测量溶液的pH,也可以用pH计来测量B.测量和调控溶液的pH对工农业生产、科学研究都具有重要意义C.pH试纸可测量任何溶液的pHD.酸碱指示剂是一些有机弱酸或弱碱,在溶液中存在电离平衡,指示剂的颜色变化 在一定pH范围内发生
3.某温度下,向c(H+)=1.0×10-6 ml·L-1的蒸馏水中加入NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液的c(H+)=1.0×10-2 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1.0×10-10 ml·L-1C.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
4.某温度下,测得0.01 ml·L-1 NaOH溶液的pH=10,则下列说法正确的是A.该溶液温度为25 ℃B.与等体积的pH=4的盐酸刚好中和C.该温度下蒸馏水pH=6D.该溶液中c(H+)=10-12 ml·L-1
该溶液c(H+)=10-10 ml·L-1,氢氧化钠是一元强碱,c(OH-)=0.01 ml·L-1,Kw=0.01×10-10=10-12>10-14,因而溶液温度高于25 ℃,A、D错误;盐酸中n(H+)=V×10-4ml,NaOH溶液中n(OH-)=V×10-2 ml,显然氢氧化钠过量,B错误;该温度下Kw=10-12,则蒸馏水的pH=6,C正确。
5.25 ℃时,在等体积的①pH=0的H2SO4溶液、②0.05 ml·L-1的Ba(OH)2溶液、③pH=10的Na2S溶液、④pH=5的NH4NO3溶液中,发生电离的水的物质的量之比是A.1∶10∶1010∶109B.1∶5∶(5×109)∶(5×108)C.1∶20∶1010∶109D.1∶10∶104∶109
H2SO4与Ba(OH)2抑制水的电离,Na2S与NH4NO3促进水的电离。25 ℃时,①pH=0的H2SO4溶液中:c电离(H2O)=c(OH-)= ml·L-1=10-14 ml·L-1;同理可计算其余溶液中电离的水的浓度依次为②为10-13 ml·L-1,③为10-4 ml·L-1,④为10-5 ml·L-1,同温同体积时,物质的量之比等于浓度之比,则物质的量之比为10-14∶10-13∶10-4∶10-5=1∶10∶1010∶109,故A正确。
A.在此温度下液氨的离子积为1×10-17B.在液氨中放入金属钠,可生成NaNH2C.恒温下,在液氨中加入NH4Cl,可使液氨的离子积减小
离子积只与温度有关,与离子浓度无关,C项错误;
7.溶液混合后体积变化忽略不计,则下列叙述正确的是A.95 ℃纯水的pH<7,说明加热可导致水呈酸性B.室温下,pH=3的醋酸溶液,稀释10倍后pH=4C.室温下,pH=3的醋酸溶液与pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合后pH=7D.0.2 ml·L-1的盐酸与等体积水混合后pH=1
A项错误,水的电离吸热,加热促进电离,c(H+)>10-7 ml·L-1,但仍呈中性;B项错误,稀释促进醋酸的电离,pH=3的醋酸溶液,稀释10倍后pH:3<pH<4;C项错误,pH=3的醋酸溶液中醋酸的浓度远大于10-3 ml·L-1,而pH=11的氢氧化钠溶液中氢氧化钠的浓度为10-3 ml·L-1,所以二者等体积混合后醋酸过量,溶液显酸性;D项正确,溶液体积扩大一倍,溶液中氢离子浓度变为0.1 ml·L-1。
8.已知温度T时水的离子积常数为Kw,该温度下,将浓度为a ml·L-1的一元酸HA与b ml·L-1的一元碱BOH等体积混合,可判定该溶液呈中性的依据是A.a=bB.混合溶液的pH=7C.混合溶液中,c(H+)= ml·L-1D.混合溶液中,c(H+)+c(B+)=c(OH-)+c(A-)
9.如图表示水中c(H+)和c(OH-)的关系,下列判断错误的是A.两条曲线间任意点均有c(H+)·c(OH-)=KwB.M区域内(边界除外)任意点均有c(H+)<c(OH-)C.温度:T1<T2D.XZ线段上任意点均有pH=7
温度越高,水的电离程度越大,电离出的c(H+)与c(OH-)越大,所以T2>T1,C项正确;XZ线段上任意点都有c(H+)=c(OH-),只有当c(H+)=10-7 ml·L-1时,才有pH=7,D项错误。
10.25 ℃时,体积为Va、pH=a的某一元强酸溶液与体积为Vb、pH=b的某一元强碱溶液均匀混合后,溶液的pH=7,已知b=6a,Va<Vb,下列有关a的说法正确的是A.a可能等于1 B.a一定大于2C.a一定小于2 D.a一定等于2
11.(2023·成都市石室中学模拟)T ℃时,水的离子积常数Kw=10-13,该温度下,V1 mL pH=12的Ba(OH)2稀溶液与V2 mL pH=2的稀硫酸充分反应(混合后的体积变化忽略不计),恢复到T ℃,测得混合溶液的pH=3,则V1∶V2的值为A.9∶101 B.99∶101C.1∶100 D.1∶10
12.在不同温度下的水溶液中离子浓度曲线如图所示,下列说法不正确的是A.向b点对应的醋酸溶液中滴加NaOH溶液至a点, 此时c(Na+)=c(CH3COO-)B.25 ℃时,加入CH3COONa可能引起由b向a的变 化,升温可能引起由a向c的变化C.T ℃时,将pH=2的硫酸与pH=10的KOH等体 积混合后,溶液呈中性D.b点对应的溶液中大量存在:K+、Ba2+、 、I-
根据图知,ROH加水稀释10倍,溶液的pH减小1,说明ROH完全电离,为强电解质,则MOH为弱电解质。常温下浓度为c0的ROH溶液的pH=13,且ROH为强电解质,则c0=0.1 ml·L-1,A错误;
x点两种溶液的pH相等,所以二者抑制水的电离程度相等,C正确;
14.已知水在25 ℃和100 ℃时,其电离平衡曲线如图所示。假设溶液混合后体积变化忽略不计,回答下列问题:(1)25 ℃时,将pH=9的NaOH溶液与pH=4的硫酸溶液混合,所得混合溶液的pH=7,则NaOH溶液与硫酸溶液的体积比为________。
25 ℃时,pH=9的NaOH溶液,c(OH-)=10-5 ml·L-1;pH=4的H2SO4溶液,c(H+)=10-4 ml·L-1;若所得混合溶液的pH=7,则c(OH-)·V(NaOH)=c(H+)·V(H2SO4)。故NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比为V(NaOH)∶V(H2SO4)=c(H+)∶c(OH-)=10∶1。
(2)100 ℃时,若100体积pH=a的某强酸溶液与1体积pH=b的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则a与b之间应满足的关系是____________。
(3)曲线A所对应的温度下,pH=2的盐酸和pH=11的某BOH溶液中,若水的电离程度分别用α1、α2表示,则α1_______α2(填“大于”“小于”“等于”或“无法确定”)。
曲线A所对应的温度是25 ℃,pH=2的盐酸中c水(H+)=10-12 ml·L-1;pH=11的某BOH溶液中c水(H+)=10-11 ml·L-1;水电离产生的H+的浓度越大,水的电离程度就越大,则α1<α2。
(4)曲线B对应的温度下,将0.02 ml·L-1 Ba(OH)2溶液与等物质的量浓度的NaHSO4溶液等体积混合后,混合溶液的pH=_____。
15.(1)水在高温高压状态下呈现许多特殊的性质。当温度、压强分别超过临界温度(374.2 ℃)、临界压强(22.1 MPa)时的水称为超临界水。①与常温常压下的水相比,高温高压液态水的离子积会显著增大。解释其原因:_________________________________________________________________。②如果水的离子积Kw从1.0×10-14增大到1.0×10-10,则相应的电离度是原来的_______倍。
水的电离为吸热过程,升高温度有利于电离(压强对电离平衡影响不大)
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