3.2.1 水的电离 溶液酸碱性与pH-2023-2024学年高二化学同步精品讲义+习题（人教版2019选择性必修1）

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第三章 水溶液中的离子反应与平衡第2节 水的电离和溶液的pH 第1课时 水的电离 溶液的酸碱性与pH1．认识水的电离平衡，了解水的离子积常数；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。2．认识溶液的酸碱性与pH的关系，学会计算溶液的pH。3．能正确测定溶液的pH，了解溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的应用。一、水的电离1.水的电离（1）水是一种极弱的______，能发生______电离，其电离方程式为H2O H＋＋OH－，也可以写为2H2O H3O＋＋OH－。①1 L纯水的物质的量是______，水的电离平衡常数表达式为K＝______。②实验测得25℃时，1 L 水中发生电离的水只有1×10－7 mol，c(H＋)＝c(OH－)＝1×10－7mol·L－1，K＝______＝ EQ \f(1.0×10－14,c(H2O))。【归纳提升】水的电离及其微弱，室温下纯水中，c(H＋)＝c(OH－)=10-7mol/L，说明1L H2O（1000g，）中，只有10-7mol发生电离，即，可见电离前后水的物质的量几乎不变，因此水是一种极弱的电解质。（2）特点：①可逆、______、极弱。②水的电离过程是一个______过程，类似于化学反应平衡。2．水的离子积【数据支持】不同温度下，水的离子积常数如表所示：3．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：【归纳提升】（1）水的电离平衡遵循化学平衡的一般规律。（2）常温时，Kw＝1.0×10－14，不仅适用于______，还适用于______的稀溶液。（3）改变c(H＋)或c(OH－)，只能够改变水的______程度，不能够改变Kw；改变______，则Kw和水电离的程度均改变。（4）应用：在一定温度下，任何稀的电解质溶液中的H＋和 OH－ 浓度的______都是常数。若知道了溶液中的 c(H＋)就可以求出c(OH－)；同样，若知道了溶液中的c(OH－)就可以求出 c(H＋)。二、溶液的酸碱性与pH1. 溶液酸碱性的判断溶液酸碱性的判断标准：任何水溶液中都存在H＋、OH－，溶液的酸碱性与c(H＋)和c(OH－)的______有关。2．溶液的酸碱性与c(H＋)和c(OH－)的关系【特别提醒】（1）c(H＋)和c(OH－)的相对大小是判断______的唯一标准。用c(H＋)、c(OH－)的相对大小来判断溶液酸碱性，不受______影响。（2）c(H＋)＞c(OH－)，溶液呈______性，但不一定是______，只有当溶质电离出的阳离子全部是Ｈ＋时才是酸溶液。（3）用c(H＋)、c(OH－)与1×10－7 mol·L－1比较，或者pH与7相对大小判断溶液酸碱性时，要注意______。如温度升高到100℃时，pH＝6，但仍为中性，pH＜6显酸性，pH＞6显碱性；若溶液未注明______，一般认为是常温，以pH＝7为中性。3．溶液的pH与c(H＋)及酸碱性的关系(1) 溶液的pH：水溶液中氢离子浓度的负对数，表达式是pH＝______。(2)溶液的pH、c(H＋)及酸碱性的关系图(25 ℃)：(3)pH的使用范围pH的取值范围为0～14，即只适用于c(H＋)≤1 mol·L－1或c(OH－)≤1 mol·L－1的电解质溶液，当c(H＋)或c(OH－)≥1 mol·L－1时，直接用c(H＋)或c(OH－)表示溶液的______性。【链接拓展】①常温下，pH=0的溶液，并不是没有H+，而是c(H＋)=1.0 mol·L－1；②pH=14的溶液中并非没有OH－，而是c(OH－)=1.0 mol/L。4．溶液酸碱性的测定方法(1)酸碱指示剂法(只能测定溶液的pH范围)：常见酸碱指示剂的变色范围：(2)利用pH试纸测定。使用pH试纸的正确操作为取一小块pH试纸于干燥洁净的______，用干燥洁净的玻璃棒蘸取试液点在试纸上，当试纸颜色变化稳定后迅速与______对照，读出pH。(3)利用pH计测定。仪器pH计可精确测定试液的pH(读至小数点后2位)。【易错辨析】①pH试纸使用前不能用______润湿，如用湿润pH试纸测碱性溶液，则结果偏小；如用湿润pH试纸测酸性溶液，则结果偏大；但测______溶液结果不变，其实质是待测溶液被稀释。②若某溶液具有______或强氧化性时，则不能用pH试纸测量其pH，比如：不能测定______、______溶液的pH。③用广泛pH试纸测量溶液pH时，读出的数值只能是______。④pH试纸不能伸入待测液中。三、pH的相关计算1. 单一溶液的pH计算:①强酸溶液直接利用公式进行计算；比如：c mol·L-1HnA强酸溶液eq \o(――→,\s\up7(电离))c(H＋)＝nc mol·L-1―→pH＝－lgnc。②强碱溶液pH＝14－lgc(OH－)，或者强碱溶液应先通过Kw求出溶液中c(H+),然后利用______计算溶液的pH。比如：0.05mol·L-1的Ba(OH)2，c(H+)=Kw0.05×2mol/L=10-13mol/L,pH=-lg(H+)=13。2. 混合溶液pH的计算类型:①两______混合：直接求出c(H+)混，然后代入公式求pH。c(H+)混=cH+1V1+cH+2V2V1+V2。②两______混合：先求出c(OH-)混，再据Kw求出c(H+)混，代入公式求pH。c(OH-)混=cOH-1V1+cOH-2V2V1+V2。③______混合：若恰好中和，pH＝7；若酸剩余，先求中和后剩余的c(H＋)，再求pH；若碱剩余，先求中和后剩余的c(OH－)，再通过KW求出c(H＋)，最后求pH。3. 已知常温下CH3COOH和NH3·H2O的电离平衡常数分别为Ka＝1.8×10－5、Kb＝1.8×10－5四、水电离出的c(H＋)与c(OH—)的计算Kw表达式中，c(H＋)和c(OH－)是指______中的H＋、OH－总物质的量浓度，而不仅仅是由水电离出的。即酸溶液中Kw= c(H＋)酸·c(OH－)水，碱溶液中Kw= c(H＋)水·c(OH－)碱。不同溶液中，c(H＋)、c(OH－)可能不同，但任何溶液中由水电离出c(H＋)水= c(OH－)水。1. 对于酸溶液，通常溶液的c(H＋) ______酸电离的c(H＋)，水电离出的c(OH—)(水)＝c(H＋)(水)＝ EQ \f(1.0×10－14,c(酸))。2. 对于碱溶液，通常溶液的c(OH—) ______碱电离的c(OH—)，水电离出的c(H＋)(水)＝c(OH—)(水)＝ EQ \f(1.0×10－14,c(碱))。【即时训练】①某温度下，纯水中的c(H＋)＝2.0×10－7 mol·L－1，则此时溶液的c(OH－)为______mol·L－1；若温度不变，在纯水中滴入稀盐酸使c(H＋)＝5.0×10－6 mol·L－1，则c(OH－) ______mol·L－1。②25℃时，分析下列溶液的氢离子和氢氧根离子浓度 【例1】（2023秋·北京延庆·高二统考期末）常温时，下列溶液中，的是A．0.1mol/L B．的溶液C．的醋酸 D．0.01mol/L氨水【变式1-1】（2022秋·河南郑州·高二校考期末）下列溶液一定呈中性的是A．pH=6的溶液 B．使石蕊溶液呈紫色的溶液C．的溶液 D．水电离出的的溶液【变式1-2】（2023秋·湖南益阳·高二统考期末）下列说法正确的是A．常温下，当水电离出的c(H+)为时，此溶液的pH可能为1B．将的盐酸稀释至1000mL，所得溶液的pH为8C．实验室可用pH试纸测定“84”消毒液的pHD．在100℃时，pH约为6的纯水呈酸性【变式1-3】（2023秋·上海青浦·高二上海市青浦高级中学校考期末）常温下，0.1mol•L-1的下列物质的水溶液，加热到80℃，溶液的pH几乎不变的是A．H2SO4 B．(NH4)2SO4 C．NaCl D．KOH【例2】（2023秋·甘肃天水·高二天水市第一中学校考期末）常温下，若1体积溶液与2体积的溶液混合所得溶液的(溶液体积变化不计)，则与物质的量浓度之比应为A． B． C． D．【变式2-1】（2021秋·吉林松原·高二校考期中）某温度下纯水的pH=7，按要求回答下列问题：(1)pH=7的溶液呈_______(填“酸性”“中性”或“碱性”)。(2)该温度下某溶液中由水电离出的c(OH-)=10-9mol/L的pH=_______。(3)pH=3的H2SO4溶液与pH=6的HCl溶液的等体积混合，溶液的pH=_______。(4)将pH=2的盐酸和pH=11的氢氧化钠溶液，以体积比1∶9混合后，溶液的pH=_______。【变式2-2】（2022秋·新疆和田·高二校考期末）某酸HA是一元弱酸，25℃时的电离平衡常数Ka=4.0×10-8。(1)写出该酸的电离方程式____，其电离平衡常数表达式Ka=____。(2)25℃时，向1mol•L-1HA溶液中加入1mol•L-1盐酸，会____(“抑制”或“促进”)HA的电离，c(H+)____(填“增大”、“减小”或“不变”)，电离平衡常数Ka____(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)常温条件下，某浓度的盐酸溶液的pH=3，则其中c(H+)=____mol/L，c(OH-)=____mol/L。(4)常温下等体积混合0.1mol/L的盐酸和0.06mol/L的Ba(OH)2溶液后，溶液pH=____。【变式2-3】（2022秋·河北承德·高二河北省隆化存瑞中学校考期中）完成下列问题(1)某温度(t℃)时，水的Kw=1×10-12，则该温度_______(填“>”“＜”或“=”)25℃(2)该温度下，c(H+)=1×10-7mol·L-1的溶液呈_______(填“酸性”“碱性”或“中性”)；若该溶液中只存在NaOH溶质，则由H2O电离出来的c(OH-)=_______mol·L-1。(3)25℃时，0.05mol·L-1H2SO4溶液的pH=_______，0.01 mol·L-1NaOH溶液的pH=_______。(4)25℃时，0.1mol·L-1下列物质的溶液，水电离出的c(H+)由大到小的关系是_______(填序号)。①HCl   ②CH3COOH(Ka=1.7×10-5)    ③NH3·H2O(Kb=1.7×10-5)     ④Ba(OH)2(5)25℃时，pH=4的盐酸中水的电离程度_______pH=10的Ba(OH)2溶液中水的电离程度。(填大于、小于或等于)【例3】（2023秋·浙江嘉兴·高二统考期末）常温下，向50 mL 0.1 mol/L 溶液中加入25 mL 0.1 mol/L 溶液，所得溶液呈A．强酸性 B．强碱性 C．中性 D．弱碱性【变式3-1】（2022秋·河北保定·高二校考期中）T℃时，水的离子积常数，该温度下，的NaOH稀溶液与的稀盐酸充分反应(混合后的体积变化忽略不计)，恢复到T℃，测得混合溶液的，则的值为A．9∶101 B．99∶101 C．1∶100 D．1∶1【变式3-2】（2021秋·黑龙江双鸭山·高二校考期中）常温下，pH=3的盐酸和pH=10的氢氧化钠溶液按体积比1∶9混合(忽略两溶液混合后的体积变化)，混合液的pH为A．5 B．6 C．7 D．9【变式3-3】（2022秋·浙江宁波·高二效实中学校考期中）已知：在100℃时，水的离子积为1×10-12，此时将pH=12的NaOH溶液V1L与pH=1的H2SO4溶液V2L混合，若所得混合溶液的pH=6，则V1：V2为A．1∶9 B．10∶1 C．9∶1 D．1∶10一、单选题1．（2023春·四川内江·高二四川省内江市第六中学校考期中）最近《科学》杂志评出10大科技突破，其中“火星上找到水的影子”名列第一，下列关于水的说法中正确的是A．水的电离过程需要通电 B．加入电解质一定会破坏水的电离平衡C．pH=3的盐酸和氯化铵溶液中水的电离程度相等 D．升高温度，纯水的值变小2．（2023秋·浙江杭州·高二浙江省桐庐中学校联考期末）在常温下，某柠檬水的，其中水电离的为A． B． C． D．无法确定3．（2023春·四川内江·高二四川省内江市第六中学校考期中）下列溶液一定呈中性的是A．pH = 7的溶液 B．Kw = c(H＋)·c(OH－) = 1.0×10－14的溶液C．c(H＋) = D．pH = 3的酸与pH = 11的碱等体积混合后的溶液4．（2022秋·陕西西安·高二长安一中校考期末）现有常温下水电离出的c(H+)均为的4种溶液：①HCl溶液②溶液③NaOH溶液④氨水。有关上述溶液的比较中不正确的是A．向等体积溶液中分别加水稀释100倍后，溶液的pH：④>③>①>②B．等体积的①、②、③溶液分别与足量铝粉反应，生成的量③最大C．②、③溶液等体积混合后，溶液显酸性D．等体积的四种溶液导电能力相等5．（2023秋·浙江杭州·高二浙江省桐庐中学校联考期末）下列说法正确的是A．强电解质溶液中不存在分子，弱电解质溶液中存在分子B．在其他外界条件不变的情况下，增大压强能增大活化分子百分数C．反应在室温下不能自发进行，说明该反应的D．将溶液从常温加热至，水的离子积变大、变小6．（2023秋·湖南邵阳·高二统考期末）常温下，下列各组离子在相应的条件下可能大量共存的是A．pH＝8的溶液中：、、、B．由水电离产生的的溶液中：、、、C．在的溶液中：、、、D．能使pH试纸变红的溶液中：、、、7．（2023秋·陕西西安·高二统考期末）水的电离常数如图所示，下列说法错误的是A．曲线上的点都符合c(H+)•c(OH-)=KwB．图中温度：T1＞T2C．图中五点Kw间的关系：B＞C＞A=D=ED．若处在B点时，将0.005mol•L-1的硫酸溶液与由水电离的c(H+)=1.0×10-12mol•L-1的KOH溶液等体积混合后，溶液显中性8．（2023春·云南大理·高二云南省下关第一中学校考期中）常温下，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是A．pH=11的溶液中：、、、B．无色可使pH试纸变红的溶液中：、、、C．加入Al能放出H2的溶液中：、、、D．由水电离出的的溶液中：、、、9．（2023春·上海长宁·高二华东政法大学附属中学校考期中）25℃在等体积的①pH=0的H2SO4溶液，②0.05mol·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∶109 B．1∶5∶5×109∶5×109C．1∶20∶1010∶109 D．1∶10∶104∶10910．（2023春·云南昆明·高二昆明一中校考期中）设表示阿伏加德罗常数的值，下列说法中正确的是A．标准状况下，22.4L溴苯中所含的分子数是B．50℃时，1L 的稀硫酸中含有的数目大于C．32g氧气和足量Na在一定条件下反应转移电子数为4D．171g蔗糖完全水解得到葡萄糖分子的分子数为11．（2023秋·河南平顶山·高二统考期末）常温下，对下列各溶液的判断正确的是A．将盐酸稀释到1000mL，所得溶液的pH为9B．水溶液中由水电离出来的和由水电离出来的的乘积一定等于C．的溶液中：、、、能大量共存D．的盐酸中，由水电离出的为12．（2023春·四川内江·高二四川省内江市第六中学校考期中）常温下，①pH=3的硫酸溶液，②0．0001mol/L的醋酸，③溶液中的c(H+)=1×10-4mol/L，④=10-12，则此四种溶液的酸性由强到弱的顺序为A．①③④② B．④①③② C．④③①② D．①③②④13．（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=11C．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＜714．（2023秋·云南大理·高二统考期末）时，水的电离达到平衡：  ，下列叙述正确的是A．将水加热，增大，增大B．向水中加入少量硫酸氢钠固体，增大C．在蒸馏水中滴加浓，不变，增大D．向水中滴入少量浓溶液，平衡逆向移动，降低15．（2023春·浙江杭州·高二校联考期中）时，重水的离子积为，也可用与一样的定义来规定其酸碱度：，下列叙述正确的是(均为条件下)A．重水和水两种液体，的电离度大于B．时中浓度比中离子浓度小，故显碱性C．重水溶液，其D．向重水溶液中，加入重水溶液，反应后溶液的二、填空题16．（2022秋·广东广州·高二广州市从化区从化中学校考期中）回答下列问题：(1)已知室温时，某一元酸在水中有0.1%发生电离，回答下列问题：①该溶液中___________。②的电离平衡常数___________。③由水电离出来的___________。④某温度，纯水中，此时在水加入稀硫酸至为，则此时溶液中的___________。(2)部分弱酸的电离平衡常数如下表：①用“>”“