高中化学选必一 第3章 第2节 第1课时 水的电离

第二节水的电离和溶液的pH

第1课时水的电离

［核心素养发展目标］1.通过电离平衡理论模型认识水的电离平衡及其影响因素，知道水的离

子积常数。2.能用Kw计算一定温度、一定浓度酸碱溶液中水电离的氢离子(或氢氧根离子)浓

度，建立从定量的视角分析外因对水的电离平衡影响的思维模型。

一、水的电离水的离子积

1.水的电离

⑴水是一种极弱的电解质.能发生微弱的电离。实验证明，常温下1L水大约有1.0X10-7m°］

发生电离，请计算常温下纯水的电离度。

答案1L水中含有水的物质的量为，000f1，55.6mol,则水的电离度为")黑)’

18g-mol155.6

X100%F.8X10-7%。

(2)水的电离为吸热过程,自身电离示意图如下：

电离方程式：ii2oIiizOH：Q+Ion,

简写为：H2OH'+OH'O

(3)水的电离平衡常数表达式：K=«HF即),纯水及稀溶液中c(H?O)视为常数，则以H

十)YOFT)=K-C(H2O)为新的常数，用Kw表示。

2.水的离子积常数

当水的电离达到平衡时，电离产物H'和OH浓发之积是一个常数,这个常数

概念

叫做水的离子积常数，简称水的岗子积,记作Kw

14

表达式Kw=c(H)c(OH~),25℃时，Arw=1.0X10-

影响因素只与温度有关，升高温度Kw增大，与溶液的酸碱性钮

适用范围适用于纯水和稀的电解质溶液

r思考交流1」

⑴观察下表，填空。

//℃0102025405090100

KM10F0.1150.2960.6871.012.875.3137.154.5

①解释上表中K“数值随温度升高而增大的原因：水的电离是吸热过程，升高温度，水的电

离向吸热方向移动，因而除增大。

②100C纯水中：c(H+)=c(OH_)>1,0X10-7molL-,o

③某温度下，纯水中的c(H+)=6.1X10-7niolL','此时水中dOFT)为6.1X僧飞⑹厂,此时

水的温度最接近见TC。

(2)0.1mol-L'HC1溶液中有OH吗？0.1molL-|NaOH溶液中有H’吗？解释原因。

+

答案有，溶液中存在水的电离平衡：H2OH+OH\

3.外界条件对水的电离平衡的影响

运用电离平衡理论，分析改变下列条件对水电离平衡的影响，并填写下表：

改变条件平衡移动方向cM)c(OH-)水的电离程度心

升高温度右移增人增人增人增人

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

加入活泼金属

右移减小增大增大不变

(如Na)

加入NaHSO4(s)左移增大减小减小不变

F正误判断J

(I)升高温度，水的也离程度减小()

(2)向水中加入少量氨水，水的电离平衡逆向移动，dOH)降低()

(3)常温下，加水稀释稀醋酸溶液，溶液中所有的离子浓度都减小()

(4)溶液中c(H+)、以OFT)可能不同，但水电离出的H+与OHF勺浓度总是相等的()

(5)室温下，0.1molL-,HCI溶液与0.1molf'NaOH溶液中水的电离程度相等()

答案(1)X(2)X(3)X(4)V(5)V

「思考交流2」

分析下列过程中H2O的电离程度的变化(25℃)o

⑴Zn与稀硫酸反应制H2：o

(2)氨水加水稀释时：。

(3)向NaOH溶液中滴入盐酸至过量：<,

(4)向SO2水溶液中通入Cl2至恰好反应：______________________________________________

答案(1)增大(2)增大(3)先增大后减小(4)减小

二、水的离子积常数的应用

1.计算酸(或碱)溶液中水电离的C水(H+)或C水(OH-)

⑴25℃时，0.1的稀盐酸中，水电离的。水出+)、。水(OHT)各为多少?

(2)25℃时，O.OlmolL—।的NaOH溶液中，水电离的(?水(1)、cMOH)各为多少？

答案(l)c水(H+)=c40H)=1.0XIO-13mol-L-1

(2)c水母+)=。4OH-)=1.0X10-12molL-1

解析(1)溶液中H+的总浓度为C(H+)=C*：(H+)+CHQ(H+),由于酸溶液中水电离的H*浓度很

1.0X10-14

小可忽略，溶液中H+的总浓度为c(H+)6dHe1)=0.1molL-1,c(OH-)=

dH+)―0.1

molL-,=1.0X10-|3molL_,,酸溶液中的OK全部由水电离产生。c冬(OH~)=c术(H*)=

1.0X10-13mol-L-1,酸电离的H+抑制水的电离。

K[0X]0-14

(2)0.01molL-1的NaOH溶液中c(OH-)^c(NaOH)=0.01molL_1,c(H+)=-

c\Vzri}i

molL-,=l.0X10-12moi.L，碱溶液中的H+全部由水电离产生。cMH*)=cMOK)=LOX10

■,2mol-L-1,碱电离的OH一抑制水的电离。

■归纳总结

酸或碱溶液中。水(H+)、c水(OH二的计算方法

⑴在酸或碱溶液中水的电离虽然受到抑制，但cMH+)=cMOH)

(2)酸溶液中(;木(1^)=(;水(01<)=亲耳(忽略水电离出的的浓度)，酸电离的H+浓度认为是

溶液中总dHD。

K

(3)碱溶液中CMOH-)=CMH')=^E(忽略水电离出的OH的浓度)，碱电离的OH浓度

认为是溶液中总以OFT)。

2.水的电离平衡曲线的理解与识别

某温度下，水溶液中HT和OH一的浓度变化曲线如图所示。

(1)曲线上的任意点(如a、b、c)的Kw都相同,即C(H+)©：OH)蛔，温度相同。

(2)曲线外的任意点(如d)与曲线上任意点的心丕回，温度不同。

(3)实现曲线上点之间的转化需保持温度不变，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。

F应用体验」

1.25c时，在0.01mo卜Lr硫酸溶液中，水电离出的H.浓度是()

A.0.02molL_1B.5X10-13molL-1

C.IX1()一7moi『D.1X10-12molL-,

答案B

解析H2sCh电离出的c(H+)=0.02mol-L」由K、、,=1.0X10-14可知«OH一)=5义1(P3moi1

-|,OH.是由水电离产生的，则水电离产生的CMH+)=C•水(OH.)=5X10-13[]]0卜「|。

2.某温度时，水溶液中Kw=4XI0,4o则

⑴该温度(填“高于”“低于”或“等于")室温(25℃),该温度下纯水中cOT)=

____________mol-L1o

答案高于2X10-7

(2)若温度不变，滴入稀盐酸使c(H*)=5.UX](T6mol・Lr,则c(OH—)=mol-L-1,

水电离的cMH')=molfo

答案8.0X10-98.0X10F

3.在不同温度下的水溶液中c(H+)与c(OH)的关系如图所示。请回答下列问题：

1(尸1()-,((H^Amol-L-1)

(1)曲线I代表的温度下，水的离子积为，曲线I所代表的温度________(填“高

于”“低于”或“等于")曲线II所代表的温度。你判断的依据是

⑵曲线I所代表的温度下，0.01mobL_1的NaOH溶液的c(H,)为mol-fo

答案(DIX1012高于曲线II所代表的水的离子积匕曲线I的小，由于水的电离是吸热

过程，温度越高，水的离子积越大，故曲线II代表的温度低(2)l(r°

课时对点练

(选择题1〜10题，每小题4分，11〜13题，每小题6分，共58分)

IW对点训练

题组一水的电离与Kw

1.下列说法正确的是()

-

A.水的电离方程式：H2O=H'+OH

B.升高温度，水的电离程度增大

C.在NaOH溶液中没有

D.在盐酸中没有OFT

答案B

解析水是弱电解质，只有少部分电离，应用"”表示，A错误；水的电离是吸热的，

所以升高温度，电离程度增大，B正确：在NaOH溶液中aOH-)>c(H+),在盐酸中c(OH-)<c(H

+),在酸、碱溶液中都存在H卡和OH,C、D错误。

2.下列说法正确的是()

A.水的离子积心随温度的改变而变化

B.25℃时，只有在纯水中，才有Kw=lXl()F

C.任何温度下，在酸、碱、盐的稀溶液中，都有心=1X10”

D.Na。溶液中既无OK也无H*

答案A

3.25℃时，纯水的6=1X1()—e]()()℃时，纯水的K、、，=1X1O一吃这说明()

A.100℃时水的电离常数较小

B.前者c(H+)比后者大

C.水的电离是一个吸热过程

D.Kw和温度无直接关系

答案C

解析由题意知，温度升高心增大，即&14+)9(014一)增大，说明FhOH++OH一向右移

动，水的电离是吸热过程C

题组二影响水的电离平衡的因素

4.在100℃时，100mL蒸储水中c(OH—)=lXl(T6mo「Lr,当改变下列条件之一时,c(OH

一)仍然等于1XmolL-1的是()

①温度降低到25℃

②加入10-6mol烧碱固体,保持100℃

③加入106mol氯化钠，，呆持100C

④蒸发掉50mL水，保持100℃

A.①②B.③④C.①@D.②®

答案B

解析c(OK)不变，K、、,不变，表明温度不变(100°C),且无酸、碱加入。

5.某温度下，向c(H+)=lXl(T6mo卜的蒸储水中加入NaHSO」晶体，保持温度不变，测

得溶液中《H+)=lX10-3"]。卜「I。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1X10-11molL-1

C.加入NaHSCh晶体抑制水的电离

D.取该溶液加水稀释100倍，溶液中的8OFT)增大

答案B

解析(:5+)=1X10—611向.「1说明水的电离得到促进，故7>25℃小项正确：以1广)=1义10

-6-1+_

mol-L,水的离子积常数为IX]()F,/Cw=c(H)(?(OH),当c(H，)=IX10-3巾。]一1时，

-9-1

c(OH-)=lXIOmol-L,故由水电离由来的c(H+)=1X10.9molLjB项错误；NaHSO4

电离生成的氢离子对水的也离起抑制作用，水的电离程度减小，C项正确：温度不变时，K状

不变，加水稀释，c(H+)减小，KW=C(H+>C(OH-)不变，所以《OFT)增大，D项正确。

6.下列微粒中能使水的电离平衡向左移动且溶液中的c(H)增大的是()

A.HSO7B.CF

匚O：H]-

C.Na十D.••

答案A

解析A项，HSO；电离出H*使溶液显酸性，抑制水的电离；B项中C广、C项中Na卡对水的

电离均无影响；D项为OH,抑制水的电离，使溶液中的c(H+)减小。

7.(2023•河北大名一中月考)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95c时;Kw变大，c(H+)减小

B.25°C时，向纯水中加入稀氨水，水的电离平衡逆向移动，4OH1增大，Kw变小

C.保持温度不变，向纯水中加入少量NaOH固体，《OFT)增大，人不变

D.向纯水中加入盐酸，可抑制水的电离；加入醋酸，可促进水的电离

答案C

解析向纯水中加入稀氮水，温度不变，Kw不变，B错俣；向纯水中加入少量NaOH固体，

c(OFT)增大，抑制水的电离，温度不变，Kw不变，C正琬；强酸、弱酸均抑制水的电离，D

错误。

题组三水的离子积常数的应用

8.313K时，Kw=3.0X10”,则在313K时，c(H，)=LOX10-7m0卜厂1的溶液()

A.呈酸性B.呈中性

C,呈碱性D,无法判断

答案C

K3()X]()—"

解析c(OH^)=—777=7，-=3.0XI0-7(XH+)<(?(OH-),所以溶液呈碱性。

C(H)I.nU入v1Un7

9.某温度下,水溶液中的c(H+)=l(FmolL-i,《OlT)=l(rmolL工干与y的关系如图所示。

该温度下0.01tnol-L_1NaOH溶液的c(H')为()

-15-10-50x

A.1010mol-L1B.IO-11molL-1

C.10-12molL-1D.IO-,3molL_|

答案D

解析由图可知，当工=-5时，y=-10,故心=10一'：＜10一|。=10-15。0.01mol-L-1NaOH

K1Q-If

21+,=13

溶液中c(OH)=10mol-L-,故c(H)=^0]^)=—TmolL~10moIL'o

1().25℃时，在等体积的①0.5moH/1的H2sCh溶液;②0.05molL-的Ba(0H)2溶液;③1

mo卜L」的Na。溶液；④纯水中，由水电离出的H卡的物质的量之比是()

A.1：10：107：107

B.107：I07：1：1

C.107：I06：2：2

D.I07:106:(2XI07)：2

答案A

解析25℃时，0.5mol,Lr的H2s。4溶液中c(H+)=lmolL：由水电离出的cMH*)=10-

14mol-L-1:0.05mol-L_1的Ba(0H)2溶液中c(OH-)=0.1mo卜丁1由水电离出的cMH*)=10

-13mol-L-1：NaCl溶液和她水中由水电离出的cMH卡)均为10-7mol-L-|o则等体积的上述四

种溶液中由水电离出的〃(H+)(即发生电离的水的物质的量)之比为10~14：10-13：10-7：10-7

=1：10：107：107o

IC"综合强化

11.一定温度下，用水稀释O.lmolLr的一元弱酸HA溶液，随着稀释的进行，下列一定增

大的是()

A父D£(H_)广dHA)「―

A.KwB.rzC./AD・c(OH)

Kac(A)

答案D

解析温度不变，心不变，A项不符合题意；根据尤=叫&：)推出喂=噌然=噜然

c(HA)Aac(A)n(A)

减小，B、C项不符合题意；加水稀释时HA的电离程度增大，但是。(H+)减小，由长不变

可知c(OH-)增大，D项符合题意。

12.在一5。C时液氨存在着以下平衡：2NH3NH；十NH小平衡时，阴、阳离子的浓度均

为IXlO-'^nolL-'o液氨与金属钠会发生反应：2Na+2NH3=2NaNH2+H2t。下列有关液

氨的叙述正确的是()

A.一50c时，其离子积为1X10l5

B.一50℃时，其离子积为1X10F。

C.一50℃时，在液氨中加入少量NaNH2并溶解后，液氮的离子积将变大

D.-50c时，在液氨中加入少量金属钠并溶解后，液氮中的c(NH力减小

答案B

解析一50℃时，液氯中c(NHt)=c(NH2)=lX10-15mol-L-1,故液氮的离子积为1义10一

,5X1X1O-,5=1X1O-30,A错误、B正确；温度不变时，液氨的离子积不变，C错误；液氯

与金属钠发生反应：2Na+2NH3=2NaNHz+H2t,c(NH力增大，D错误。

13.如图表示水中c(H+)和《OH)的关系，下列判断错误的是()

c(H+)/(mol•L-1)

A.两条曲线间任意点均有C(H+>C(OH-)=KW

B.M区域内(不包括边界)任意点均有c(H')<c(OH—)

C.图中力V-

D.XZ线上任意点的c(H+)都相等

答案D

解析只要在水溶液中，制会有c(H)c(OH-)=Kw.A正确；在X、Z连线的左上方M区域(不

包括边界)，c(H+)<c(OHl),B正确；水的电离是吸热过程，升高温度，促进水的电离，c(H+)

和c(OH-)增大，所以TI<T2,C正确：由图像可知沿XZ方向，c(H,)和c(OK)都逐渐增大，D

错误。

14.(30分)某学生为探究心的影响因素，做了以下实验。

(1)查阅资料，不同温度下水的离子积常数如表所示。

r/℃0102025405090100

KM10F0.1150.2960.6871.012.875.3137.154.5

由此推出：随着温度的升高，Kw(填“增大”或“减小”，下同)，水的电离程度

:水的电离平衡向(填“左”或“右”j移动，水的电离是(填“吸

热”或“放热”)过程。

(2)取三只烧杯A、B、C,分别加入适量水，再向B、C烧杯中分别加入少量盐酸和NaOH溶

液，分析并填写下表。

A(纯水)B(加少量盐酸)C(加少量NaOH溶液)

c(H+)1.0X10-7moU增大