第42讲　水的电离和溶液的pH-2026年高考化学一轮复习课件（含试题及答案）

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1. 认识水的电离，了解水的离子积常数。2. 认识溶液的酸碱性及pH，掌握检测溶液pH的方法。3. 能进行溶液pH的简单计算，能正确测定溶液pH。能选择实例说明溶液pH的调控在工、农业生产和科学研究中的重要作用。
考点一　水的电离与水的离子积常数
（1）水是极弱的电解质，能发生微弱的电离，其电离方程式为 ⁠ ⁠。
（2）25 ℃时，纯水中c（H＋）＝c（OH－）＝ ；任何水溶液中，由水电离出的c（H＋）与c（OH－）都相等。
1×10－7 ml·L－1　
2. 水电离平衡的影响因素（用“促进”或“抑制”填空）
（1）温度：水的电离是吸热的，升高温度能 水的电离，降低温度能 水的电离。
（2）酸、碱：加入酸或碱均能使水的电离平衡逆向移动，故能 ⁠水的电离。
（3）能水解的盐（如CH3COONa）
CH3COO－能与水电离出的H＋结合生成CH3COOH，故能 ⁠水的电离。
【注意】 Kw＝c（H＋）·c（OH－）中的H＋和OH－不一定都是由水电离出来的，c（H＋）和c（OH－）而是指溶液中的c（H＋）和c（OH－）。
　判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（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）25 ℃时NH4Cl溶液的Kw小于100 ℃时NaCl溶液的Kw。（　√　）
（6）某温度下，若纯水中c（H＋）＝2.0×10－7 ml·L－1，则此时c（OH－）＝5×10－8 ml·L－1。（　×　）
（5）室温下，0.1 ml·L－1的HCl溶液与0.1 ml·L－1的NaOH溶液中水的电离程度不同。（　×　）
2. 计算室温下，下列溶液中水电离出的H＋或OH－浓度。
（1）0.01 ml·L－1的盐酸中，c水（H＋）＝ ⁠。
（2）pH＝4的亚硫酸溶液中，c水（H＋）＝ ⁠。
（3）pH＝10的KOH溶液中，c水（H＋）＝ ⁠。
（4）pH＝4的NH4Cl溶液中，c水（H＋）＝ ⁠。
1×10－12 ml·L－1
1×10－10 ml·L－1
1×10－4 ml·L－1
室温下溶液中c水（H＋）或c水（OH－）的计算及应用
　　（1）酸、碱抑制水的电离，酸溶液中求c（OH－），即c水（H＋）＝c水（OH－）＝c（OH－），碱溶液中求c（H＋），即c水（OH－）＝c水（H＋）＝c（H＋）。
（2）能水解的盐促进水的电离，故c水（H＋）等于显性离子的浓度。
酸式酸根离子以电离为主：c水（H＋）＝c水（OH－）＝c（OH－）。
酸式酸根离子以水解为主：c水（H＋）＝c水（OH－）＝c（OH－）。
3.25 ℃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（　　）
解析：　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点对应的坐标可知，c（H＋）·c（OH－）＝10－14，A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点溶液可能为醋酸钠溶液，D错误。
4. 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五点对应的Kw之间的关系是 ⁠ ⁠。
（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，c水（H＋）＝ ⁠ ml·L－1。
B＞C＞A＝E＝
考点二　溶液的酸碱性与pH　　
溶液的酸碱性取决于溶液中c（H＋）和c（OH－）的相对大小。在常温下溶液的酸碱性与溶液中c（H＋）和c（OH－）有如下关系：
（1）关系：pH＝ ⁠。
（2）范围：0～14。
①酸碱指示剂法：该法只能测pH的大致范围，常见指示剂变色范围见下表：
2. 溶液的pH及测定方法
②pH试纸法：把一小片pH试纸放在一洁净的玻璃片或表面皿上，用玻璃棒蘸取待测溶液点在pH试纸中央，试纸变色后，与标准比色卡对照即可确定溶液的pH。③pH计测量法。
（4）溶液酸碱性的另外一种表示——pOH
①pOH＝ ⁠；
②常温下：pH＋pOH＝ ⁠。
－lg c（OH－）　
（3）常温下能使甲基橙显黄色的溶液一定显碱性。（　×　）
（4）用pH试纸测得某氯水的pH为5。（　×　）
（5）用广泛pH试纸测得醋酸溶液的pH为3.4。（　×　）
（6）用pH计测得某溶液的pH为7.45。（　√　）
（7）一定温度下，pH＝a的氨水，稀释10倍后，其pH＝a－1。（　×　）
（8）常温下，0.05 ml·L－1 Ba（OH）2溶液的pH＝13。（　√　）
1. 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。（　中性　）
（2）相同浓度的CH3COOH和NaOH溶液等体积混合。（　碱性　）
（3）相同浓度的NH3·H2O和HCl溶液等体积混合。（　酸性　）
（4）pH＝2的HCl溶液和pH＝12的NaOH溶液等体积混合。（　中性　）
（5）pH＝3的HCl溶液和pH＝10的NaOH溶液等体积混合。（　酸性　）
（6）pH＝3的HCl溶液和pH＝12的NaOH溶液等体积混合。（　碱性　）
（7）pH＝2的CH3COOH溶液和pH＝12的NaOH溶液等体积混合。（　酸）
（8）pH＝2的HCl溶液和pH＝12的氨水等体积混合。（　碱性　）
2. 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的硝酸溶液和pH＝12的氢氧化钡溶液按照体积比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 ⁠。
酸、碱溶液混合时pH的计算
　　强酸、强碱混合：先判断哪种物质过量，再由下式求出溶液中H＋或OH－的浓度。
最后根据pH＝－lg c（H＋），求pH。
HB酸性较弱，pH相同的HA和HB，HB的物质的量大，加水稀释至b点和c点时，两种酸的物质的量不变，故与氢氧化钠溶液恰好中和时消耗NaOH溶液的体积HB多即b点更多，正确。
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（　　）
解析：　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，由题图可知，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，故由水电离出的c（OH－）：前者是后者的10倍。
酸、碱溶液稀释后pH与稀释倍数的线性关系
1. 判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）（2024·吉林高考）使用pH试纸测定KClO溶液的pH。（　×　）
（2）（2024·北京高考）依据一元弱酸的Ka，可推断它们同温度、同浓度稀溶液的pH大小。（　√　）
（4）（2023·重庆高考）20 ℃时饱和（NH4）2SO4溶液和50 ℃时饱和（NH4）2SO4溶液的Kw相等。（　×　）
2. 下列判断正确的是（　　）
3. （经典高考）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（　　）
解析：　由题图可知，a、b、c三点对应的平衡常数不变，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，A项错误；b点c（H＋）＝c（OH－）＝1.0×10－7 ml·L－1，故Kw＝1.0×10－14，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，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，D项错误。
4. （天津高考5题）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（　　）
5. （浙江6月选考19题）某同学拟用pH计测定溶液pH以探究某酸HR是否为弱电解质。下列说法正确的是（　　）
解析：　25 ℃时，若测得0.01 ml·L－1 NaR溶液pH＝7，可知NaR为强酸强碱盐，则HR为强酸，A错误；25 ℃时，若测得0.01 ml·L－1HR溶液pH＞2且pH＜7，可知溶液中c（H＋）＜0.01 ml·L－1，所以HR未完全电离，HR为弱酸，B正确；假设HR为强酸，取pH＝6的该溶液10.0 mL，加蒸馏水稀释至100.0 mL，测得此时溶液pH＜7，C错误；假设HR为强酸，则NaR为强酸强碱盐，溶液呈中性，升温至50 ℃，促进水的电离，水的离子积常数增大，pH减小，D错误。
一、选择题（本题包括11小题，每小题只有一个选项符合题意）1. 下列有关溶液的酸碱性与pH的说法错误的是（　　）
解析：　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. 某温度下，测得0.01 ml·L－1NaOH溶液的pH＝10，则下列说法正确的是（　　）
解析：　该溶液中c（H＋）＝10－10ml·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×10－4 ml，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。
3. 溶液混合后体积变化忽略不计，则下列叙述正确的是（　　）
解析：　A项错误，水的电离吸热，加热促进水的电离，c（H＋）＞10－7 ml·L－1，但水仍呈中性；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，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。
4. 下列关于溶液酸碱性说法不正确的是（　　）
解析：　A. 温度未知，无法计算NaOH溶液中c（OH－），所以无法计算酸、碱溶液体积之比，错误；B. 溶液中由水电离出的c（OH－）＝c（H＋）＝10－5ml·L－1，所以由水电离出的n（OH－）＝10－5ml·L－1×1 L＝10－5ml，正确；C. 该温度下纯水的pH＜7，则pH＝7时，溶液呈碱性，正确；D. 纯水中c（OH－）＝c（H＋），100 ℃时，纯水的pH＝6，呈中性，正确。
5. 如图表示水中c（H＋）和c（OH－）的关系，下列判断错误的是（　　）
解析：　温度越高，水的电离程度越大，电离出的c（H＋）与c（OH－）越大，所以温度：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。
6. 常温下，下列有关某些溶液的说法不正确的是（　　）
7. 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（　　）
8. 25 ℃时，①pH＝2的CH3COOH溶液；②pH＝2的H2SO4溶液；③pH＝12的氨水；④pH＝12的NaOH溶液。下列有关上述溶液的比较中，正确的是（　　）
解析：　A. ②、④溶液等体积混合后溶液pH＝7，错误；B. 由题意可知，酸溶液中c（H＋）和碱溶液中c（OH－）都为10－2 ml·L－1，则四种溶液中由水电离出的c（H＋）相等，正确；C. 将①溶液与④溶液等体积混合后，醋酸过量，溶液呈酸性，溶液pH小于7，错误；D. pH相同的酸或碱溶液稀释相同倍数时，强酸或强碱溶液pH变化大，则稀释相同倍数后，醋酸溶液pH小于硫酸溶液，氨水的pH大于氢氧化钠溶液，所以稀释后溶液的pH的大小顺序为③＞④＞②＞①，错误。
10. 已知25 ℃时二元酸H2A的Ka1＝1.3×10－7；Ka2＝7.1×10－15。下列说法正确的是（　　）
二、非选择题（本题包括2小题）12. 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 ⁠。
解析：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B对应的温度下，将0.02 ml·L－1Ba（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＝ ⁠。
③升温时，HF的离子积常数 （填“增大”“减小”或“不变”，下同）；电离程度 ⁠。
13. 水溶液中的离子反应与离子平衡在化学工业上有着重要的应用。回答下列问题：
（1）常温下，将V1 mL 0.3 ml·L－1稀盐酸与V2 mL 0.1 ml·L－1 NaOH溶液混合，所得溶液的pH为1，则V1∶V2＝ （溶液体积变化忽略不计）。
（2）常温下，将V1 mL pH＝3的酸HA溶液与V2 mL pH＝11的NaOH溶液混合。下列说法正确的是 （填字母）。
解析：A. 当V1＝V2，如果HA是弱酸，则酸过量，溶液呈酸性，错误；B. 若反应后溶液呈中性，则常温下，c（H＋）＝c（OH－）＝1×10－7ml·L－1，则混合液中c（H＋）＋c（OH－）＝2×10－7ml·L－1，正确；C. 若HA为弱酸，HA部分电离，c（HA）＞c（NaOH），反应后HA有剩余，则V1小于或等于V2也可使溶液呈酸性，错误；D. 由C分析可知：溶液要想呈碱性，则一定满足V1＜V2，正确。
（3）在t ℃（ Kw＝1×10－12）时，0.1 ml·L－1的氢氧化钠溶液的pH＝ 。若V1 L该溶液与V2 L pH＝1的稀硫酸混合（忽略体积变化），所得混合溶液的pH＝2，则V1∶V2＝ ⁠。
（4）某温度时，某水溶液中的c（H＋）＝10y ml·L－1，c（OH－）＝10x ml·L－1，x和y的关系如图所示：
①该温度下，若盐酸中c（H＋）＝5×10－4 ml·L－1，则由水电离产生的c水（H＋）＝ ml·L－1。
②该温度下，将pH＝a的Ba（OH）2溶液V1 L与1×10－b ml·L－1的NaHSO4溶液V2 L混合（忽略体积变化）。若所得混合溶液呈中性，且a＝12，b＝3，则V1∶V2＝ ；若溶液混合后BaSO4恰好沉淀完全，且a＝12，b＝3，则混合后溶液的pH为 。（已知lg 3≈0.5）
解析：①该温度下，水的离子积Kw＝c（H＋）·c（OH－）＝10x×10y＝10x＋y，由图像可知，x＋y＝－15，Kw＝10－15，c（H＋）＝5×10－4ml·L－1时，由水电离产生的c（H＋）＝c（OH－）＝2×10－12 ml·L－1。②根据题意，Ba（OH）2溶液中，c（OH－）＝10－3ml·L－1，NaHSO4溶液中c（H＋）＝10－3ml·L－1，如果溶液呈中性，则c（OH－）·V1 L＝c（H＋）·V2 L，V1∶V2＝1∶1；