高中化学人教版基础课时16水的电离

基础课时16水的电离学习目标1.认识水的电离平衡，了解水的离子积常数及其应用。2.了解水的电离平衡及其影响因素。3.会计算酸碱溶液中水电离出的c(H＋)或c(OH－)，能分析水的电离平衡曲线。水的电离(一)知识梳理1.水的电离(1)水是一种极弱的电解质，能发生电离。(2)水的电离方程式为H2O＋H2OH3O＋＋OH－，简写为H2OH＋＋OH－。2.水的离子积(二)问题探究问题1水的电离平衡的影响因素分析下列条件的改变对水的电离平衡H2OH＋＋OH－ΔH>0的影响(填写下表)。改变条件平衡移动方向c(H＋)c(OH－)水的电离程度Kw升高温度加入HCl(g)加入NaOH(s)加入NaHSO4(s)提示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HCl(g)左移增大减小减小不变加入NaOH(s)左移减小增大减小不变加入NaHSO4(s)左移增大减小减小不变问题2水电离出的c(H＋)或者c(OH－)的计算(1)在25℃，0.01mol·L－1的盐酸溶液中，求溶液中的c(H＋)、c(OH－)，水电离出的c水(H＋)、c水(OH－)。提示0.01mol·L－1的盐酸溶液中，HCl完全电离，溶液中的c(H＋)＝0.01mol·L－1，常温下Kw＝1.0×10－14，所以溶液中c(OH－)＝1.0×10－12mol·L－1。水电离出OH－的同时也电离出等量的H＋，所以由水电离的c水(H＋)＝1.0×10－12mol·L－1，水电离出的c水(OH－)＝1.0×10－12mol·L－1。(2)常温下，某溶液中由水电离出来的c(H＋)＝1.0×10－11mol·L－1，该溶液可能是下列溶液中哪几种？①二氧化硫的水溶液②氯化钠水溶液③硝酸钠水溶液④氢氧化钠水溶液提示①④由水电离出来的c(H＋)＝1.0×10－11mol·L－1，说明对水的电离是抑制的，则可能是酸或者碱性溶液，则①④符合。【探究归纳】1.充分利用化学平衡移动原理分析外界条件对水的电离的影响。(1)向水中加入酸或碱，使c(H＋)或c(OH－)增大，则抑制水的电离，如向水中加入少量NaOH固体可抑制水的电离。(2)向水中加入某种物质，若该物质与H＋或OH－发生反应而使c(H＋)或c(OH－)减小，则促进水的电离。2.酸碱溶液中水的电离和水的离子积的理解(1)25℃时，Kw＝1.0×10－14，不仅适用于纯水(或其他中性溶液)，也适用于酸、碱、盐的稀溶液。(2)在不同溶液中，c(H＋)、c(OH－)可能不同，但任何溶液中由水电离出的c水(H＋)与c水(OH－)一定相等。Kw＝c(H＋)·c(OH－)中，c(H＋)、c(OH－)均指整个溶液中所有H＋和OH－的总物质的量浓度。(3)Kw只与温度有关，温度升高，Kw增大。(4)室温下，由水电离出的c水(H＋)或c水(OH－)＜10－7mol·L－1时，可能是加酸或加碱抑制了水的电离。1.(水电离平衡的影响因素)25℃时，水的电离达到平衡：H2OH＋＋OH－，下列叙述正确的是()A.将纯水加热到95℃时，Kw变大，水呈酸性B.向纯水中加入少量NaOH溶液，平衡逆向移动，c(OH－)变小C.向纯水中加入少量盐酸，平衡逆向移动，c(H＋)增大，Kw不变D.向纯水中加入氯化钠，平衡正向移动，Kw增大答案C解析将纯水加热到95℃时，水的电离程度增大，则Kw变大，水呈中性，A错误；向纯水中加入少量NaOH溶液，溶液中c(OH－)增大，导致水的电离平衡逆向移动，B错误；向纯水中加入少量盐酸，溶液中c(H＋)增大，导致水的电离平衡逆向移动，温度未变，则Kw不变，C正确；向纯水中加入氯化钠，水的电离平衡不移动，温度不变，则Kw不变，D错误。2.[水电离出的c(H＋)或者c(OH－)的计算]25℃下列四种溶液：①c(H＋)＝1mol·L－1的醋酸②0.1mol·L－1的盐酸③0.01mol·L－1的NaOH溶液④c(OH－)＝10－3mol·L－1氨水溶液。由水电离出的氢离子浓度之比为()A.1∶10∶100∶1000 B.0∶1∶12∶11C.14∶13∶12∶11 D.14∶13∶2∶3答案A解析①c(H＋)＝1mol·L－1的醋酸，根据Kw＝c(OH－)×c(H＋)，水电离产生的c(OH－)＝10－14mol·L－1；②0.1mol·L－1的盐酸，c(H＋)＝0.1mol·L－1，根据Kw＝c(OH－)×c(H＋)，水电离产生的c(OH－)＝10－13mol·L－1；③0.01mol·L－1的NaOH溶液，c(OH－)＝10－2mol·L－1，根据Kw＝c(OH－)×c(H＋)，水电离产生的c(OH－)＝c(H＋)＝10－12mol·L－1；④c(OH－)＝10－3mol·L－1氨水溶液，水电离产生的c(OH－)＝10－11mol·L－1；四种溶液中，由水电离出的氢离子浓度之比为10－14∶10－13∶10－12∶10－11＝1∶10∶100∶1000；综上所述，本题选A。3.(水的电离平衡图像分析)水的电离平衡曲线如图所示，下列说法错误的是()A.图中四点Kw间的关系：A＝D<C<BB.若从A点到D点，可采用：温度不变在水中加入少量酸C.若从A点到C点，可采用：升高温度D.若从A点到D点，可采用：温度不变在水中加入少量NaOH固体答案D解析A、D都处于25℃时，Kw相等，B点c(H＋)和c(OH－)都大于C点的c(H＋)和c(OH－)，并且C点的c(H＋)和c(OH－)大于A点c(H＋)和c(OH－)，c(H＋)和c(OH－)越大，Kw越大，故B＞C＞A＝D，A正确；若从A点到D点，加酸，c(H＋)变大，c(OH－)变小，温度不变，Kw不变，B正确；若从A点到C点，c(H＋)变大，c(OH－)变大，Kw增大，温度应升高，C正确；D点时c(H＋)＞c(OH－)，溶液呈酸性，加酸能使A点到D点，所以加入少量NaOH固体不能使A点到D点，D错误。A级合格过关练选择题只有1个选项符合题意(一)水的电离及Kw的理解1.判断正误(正确划“√”，错误划“×”)。(1)升高温度，水的电离平衡右移，溶液中的c(H＋)和c(OH－)均增大，但Kw不变。()(2)25℃时，水的离子积Kw＝1.0×10－14，35℃时水的离子积Kw＝2.1×10－14，则35℃时纯水中的c(H＋)>c(OH－)。()(3)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。()答案(1)×(2)×(3)√2.关于水的说法，下列错误的是()A.水的电离方程式2H2OH3O＋＋OH－B.升高温度，纯水电离出的c(H＋)和c(OH－)浓度增加，但是二者仍然相等C.25℃时水中通入少量HCl，Kw减小D.水的电离ΔH>0答案C解析Kw只受温度影响，温度不变，Kw不变，C错误。(二)水电离平衡的影响因素3.下列措施使得水的电离：H2OH＋＋OH－正向移动的是()A.滴加盐酸 B.加入NaOH固体C.加热 D.加水答案C解析滴加盐酸，氢离子浓度增大，平衡逆向移动，A不符合题意；加入NaOH固体，氢氧根离子浓度增大，平衡逆向移动，B不符合题意；水的电离是吸热过程，加热，平衡正向移动，C符合题意；水的浓度是定值，加水，水的浓度未变，平衡不移动，D不符合题意。4.(2024·北京顺义一中高二期中)已知水的电离方程式：H2OH＋＋OH－。下列叙述中，正确的是()A.升高温度，Kw增大，pH不变B.向水中加入氨水，平衡向逆反应方向移动，c(OH－)降低C.向水中加入少量硫酸，c(H＋)增大，Kw不变D.向水中加入少量固体CH3COOH，平衡向逆反应方向移动，c(H＋)降低答案C解析水的电离为吸热过程，升高温度，促进水的电离，c(H＋)和c(OH－)均增大，Kw增大，pH减小，A错误；向水中加入氨水，一水合氨电离出氢氧根离子，c(OH－)增大，平衡向逆反应方向移动，B错误；向水中加入少量硫酸，硫酸电离出氢离子，c(H＋)增大，水的电离平衡逆向移动，c(OH－)减小，但温度不变，则Kw不变，C正确；向水中加入少量固体CH3COOH，醋酸电离出氢离子，c(H＋)增大，平衡向正反应方向移动，D错误。(三)水电离出的c(H＋)或者c(OH－)的计算5.在某温度时，测得纯水中的c(OH－)＝2.0×10－7mol/L，则c(H＋)为()A.2.0×10－7mol/L B.1.0×10－7mol/LC.eq\f(1.0×10－14,2.0×10－7)mol·L－1 D.无法确定答案A解析水电离出的c(H＋)和c(OH－)相等，所以纯水中c(H＋)＝c(OH－)＝2.0×10－7mol/L，故选A。6.25℃时，在0.01mol·L－1的硫酸溶液中，水电离出的H＋浓度是()A.5×10－13mol·L－1 B.0.02mol·L－1C.1×10－7mol·L－1 D.1×10－12mol·L－1答案A解析0.01mol·L－1的硫酸溶液中，c(H＋)＝2c(H2SO4)＝2×0.01mol·L－1＝0.02mol·L－1，c水(H＋)＝c水(OH－)＝eq\f(Kw,c（H＋）)＝eq\f(1.0×10－14,0.02mol/L)＝5×10－13mol·L－1。7.25℃时，在等体积的：①0.5mol/L的H2SO4溶液中；②0.05mol/LBa(OH)2溶液中；③1mol/LNaCl溶液中；④纯水中，发生电离的水的物质的量之比是()A.1∶10∶107∶107 B.107∶107∶1∶1C.107∶106∶2∶2 D.107∶106∶2×107∶2答案A解析设溶液的体积为1L，则①中H2SO4中c(H＋)＝0.5mol/L×2＝1mol/L，所以c(OH－)＝1.0×10－14mol/L，则水电离的物质的量为1.0×10－14mol；②中c(OH－)＝0.05mol/L×2＝0.1mol/L，所以c(H＋)＝1.0×10－13mol/L，则水电离的物质的量为1.0×10－13mol；③中c(H＋)＝1.0×10－7mol/L，水电离的物质的量为1.0×10－7mol；④中c(H＋)＝1.0×10－7mol/L，水的电离的物质的量为1.0×10－7mol；故①②③④中水的电离的物质的量之比为(1.0×10－14mol)∶(1.0×10－13mol)∶(1.0×10－7mol)∶(1.0×10－7mol)＝1∶10∶107∶107。(四)水的电离平衡图像分析8.(2024·北京二中高二期中)在不同温度下，水溶液中c(H＋)与c(OH－)有如图所示关系。下列说法中不正确的是()A.图中T>25B.b点溶液中的c(H＋)比a点溶液中的c(H＋)大C.欲实现a点到b点，可以加入NaOH固体D.ac线上任一点对应的溶液中c(H＋)与c(OH－)相等答案C解析水的电离吸热，温度升高，促进水电离，c(H＋)与c(OH－)增大，图中T>25，A正确；由图可知，b点溶液中的c(H＋)比a点溶液中的c(H＋)大，B正确；加入NaOH固体，会使溶液中c(OH－)增大，c(H＋)减小，不能实现a点到b点，C错误；ac线上任一点对应的溶液中c(H＋)与c(OH－)相等，D正确。B级素养培优练9.(2024·六安一中高二期中)在一定条件下，相同c(H＋)的硫酸和硫酸铁溶液中，水电离出c(H＋)分别为1.0×10－amol·L－1与1.0×10－bmol·L－1，在此温度下，水的离子积常数为()A.1.0×10－14 B.1.0×10a·bC.1.0×10b－2 D.1.0×10－(a＋b)答案D解析硫酸中氢氧根离子的浓度来于水的电离，数值为1.0×10－amol/L，硫酸铁溶液中的氢离子是来于水的电离为1.0×10－bmol/L，而硫酸和硫酸铁溶液的c(H＋)相同，故硫酸溶液中氢离子的浓度也为1.0×10－bmol/L，水的离子积常数等于硫酸溶液中氢离子的浓度和氢氧根浓度之积，数值为1.0×10－(a＋b)，故选D。10.乙醇、液氨、水都可以发生自耦电离，如NH3＋NH3NHeq\o\al(＋,4)＋NHeq\o\al(－,2)，则下列叙述正确的是()A.乙醇的电离方程式为2CH3CH2OHCH3CH2OHeq\o\al(＋,2)＋CH3CH2O－B.乙醇的电离方程式为CH3CH2OH===CH3CH2O－＋H＋C.若液氨的离子积常数为1.0×10－28，则液氨浓度为1.0×10－14mol/LD.乙醇、液氨、水都属于电解质答案A解析类比水的自偶电离知A项正确；B项中电离方程式中应为可逆号，错误；液氨的离子积常数为1.0×10－28，则c(NHeq\o\al(＋,4))与c(NHeq\o\al(－,2))的浓度为1.0×10－14mol/L，而非液氨的浓度，C错误；乙醇、液氨不属于电解质，D错误。11.(2024·聊城高二期中)如图表示水中c(H＋)和c(OH－)的关系，下列判断错误的是()A.实现曲线上从X点到Z点的转化需要升高温度B.M区域内(不包括边界)任意点均有c(H＋)<c(OH－)C.两条曲线间任意点均有c(H＋)·c(OH－)＝KwD.若处在Z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，溶液显中性答案D解析升高温度促进水的电离，平衡正向移动，c(H＋)、c(OH－)均增大，Kw增大。根据图像可知，在温度为T1时，Kw＝c(H＋)·c(OH－)＝10－14，在温度为T2时，Kw＝10－6.5×10－6.5＝10－13，则温度：T1＜T2。由此可知实现曲线上从X点到Z点的转化需要升高温度，A正确；观察题中图示，XZ线表示溶液呈中性，c(H＋)＝c(OH－)，则M区域内(不包括边界)任意点均有c(H＋)<c(OH－)，B正确；水的离子积常数表达式为Kw＝c(H＋)·c(OH－)，适用于水及较稀的水溶液，即两条曲线间任意点均有c(H＋)·c(OH－)＝Kw，C正确；Z点时水的离子积常数Kw＝10－13，0.005mol·L－1的硫酸溶液中c(H＋)＝0.01mol·L－1，由水电离的c(H＋)＝1.0×10－12mol·L－1的KOH溶液中c(OH－)＝eq\f(Kw,c（H＋）)＝eq\f(1.0×10－13,1.0×10－12)mol·L－1＝0.1mol·L－1，因此将两种溶液等体积混合，由于c(OH－)>c(H＋)，因此混合后溶液显碱性，D错误。12.(2024·青岛五十八中高二期中)水的电离平衡图像如图所示。已知pH＝－lgc(H＋)，pOH＝－lgc(OH－)，下列说法正确的是()A.各点对应的水的离子积：Kw(f)>Kw(b)＝Kw(d)B.T1>T2C.向b点溶液中加入大量NaOH固体，b点向a点移动D.在T2温度下，c(H＋)＝1×10－4mol·L－1的盐酸中由水电离出的c(H＋)·c(OH－)＝1×10－20答案D解析水的离子积Kw＝c(H＋)·c(OH－)，由图可知，T2温度下水的离子积为1×10－14，T1温度下水的离子积小于1×10－14，则Kw(f)＜Kw(b)＝Kw(d)，A错误；温度越高，水的离子积越大，由图可知，T2温度下水的离子积为1×10－14，T1温度下水的离子积小于1×10－14，则T1＜T2，B错误；向b点溶液中加入大量NaOH固体，溶液中OH－的浓度增大，且NaOH固体溶于水会放热，导致溶液温度升高，则水的离子积会增大，则溶液中的H＋浓度也会增大，则b点不会向a点移动，C错误；在T2温度下，水的离子积为1×10－14，c(H＋)＝1×10－4mol/L的盐酸中，溶液中的OH－全部由水电离，c(OH－)＝1×10－10mol/L，则由水电离的c(H＋)＝c(OH－)＝1×10－10mol/L，则由水电离出的c(H＋)·c(OH－)＝1×10－20，D正确。13.下表是不同温度下水的离子积常数：温度/℃25T1T2水的离子积常数1×10－14a1×10－12试回答