第12章　第46讲　水的电离和溶液的酸碱性

第46讲水的电离和溶液的酸碱性[复习目标]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1.水是极弱的电解质(1)水的电离方程式为H2O⥬H++OH-。(2)水的电离是吸热(填“吸热”或“放热”)过程。2.影响水的电离平衡的因素改变温度、加入电解质都可能使水的电离平衡发生移动，完成下表：改变条件平衡移动方向水的电离程度c(OH-)c(H+)加HCl逆向减小减小增大加NaOH逆向减小增大减小加Na2CO3正向增大增大减小加NH4Cl正向增大减小增大加NaHSO4逆向减小减小增大加热正向增大增大增大3.水的离子积常数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.NaCl溶液和CH3COONH4溶液均显中性，两溶液中水的电离程度相同()3.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()4.室温下，0.1mol·L-1的盐酸与0.1mol·L-1的NaOH溶液中水的电离程度相等()答案1.√2.×3.×4.√一、计算水电离的H+浓度或OH-浓度1.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/(mol2·L-2)1×10-14Kw1×10-12试回答下列问题。(1)若25<T1<T2，则Kw(填“>”“<”或“=”)1×10-14mol2·L-2，作出判断的理由是。

(2)在T1℃时，测得纯水的c(H+)=2.4×10-7mol·L-1，则c(OH-)为mol·L-1。该温度下，测得某H2SO4溶液中c(SO42-)=5×10-6mol·L-1，该溶液中c(OH-)=mol·L-1答案(1)>水的电离是吸热过程，升高温度，平衡向电离方向移动，c(H+)、c(OH-)均增大，Kw=c(H+)·c(OH-)，Kw增大(2)2.4×10-75.76×10-9解析(2)水电离出的氢离子和氢氧根离子浓度相同，某温度下纯水中的c(H+)=2.4×10-7mol·L-1，则此时纯水中的c(OH-)=2.4×10-7mol·L-1，Kw=(2.4×10-7×2.4×10-7)mol2·L-2=5.76×10-14mol2·L-2。该温度下，某H2SO4溶液中c(SO42-)=5×10-6mol·L-1，则溶液中c(H+)是1×10-5mol·L-1，c(OH-)=5.76×10-141×10-5mol·L2.计算下列各溶液中的c水(H+)或c水(OH-)(室温下)：(1)0.01mol·L-1的盐酸中，c水(H+)=。

(2)pH=4的亚硫酸溶液中，c水(H+)=。

(3)0.01mol·L-1的KOH溶液中，c水(OH-)=。

(4)pH=4的NH4Cl溶液中，c水(H+)=。

(5)pH=10的CH3COONa溶液中，c水(OH-)=。

答案(1)1×10-12mol·L-1(2)1×10-10mol·L-1(3)1×10-12mol·L-1(4)1×10-4mol·L-1(5)1×10-4mol·L-1(1)酸溶液中，H+来源于酸的电离和水的电离，而OH-只来源于水的电离：c(OH-)=c水(OH-)=c水(H+)。(2)碱溶液中，OH-来源于碱的电离和水的电离，而H+只来源于水的电离：c(H+)=c水(H+)=c水(OH-)。(3)水解呈酸性的盐溶液中：c(H+)=c水(H+)。(4)水解呈碱性的盐溶液中：c(OH-)=c水(OH-)。二、水的离子积曲线3.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，c水(H+)=mol·L-1。

答案(1)B>C>A=D=E(2)D(3)碱(4)1×10-10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需改变温度。考点二溶液的酸碱性与pH1.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。溶液的酸碱性c(H+)与c(OH-)比较常温下溶液pH酸性溶液c(H+)>c(OH-)<7中性溶液c(H+)=c(OH-)=7碱性溶液c(H+)<c(OH-)>72.溶液的pH与酸碱性的关系(1)pH的定义式：pH=-lgc(H+)。(2)计算25℃时下列溶液的pH。①0.005mol·L-1的H2SO4溶液的pH=。

②0.001mol·L-1的NaOH溶液的pH=。

答案①2②11解析①c(H2SO4)=0.005mol·L-1，c(H+)=2c(H2SO4)=0.01mol·L-1，pH=2。②c(OH-)=1×10-3mol·L-1，c(H+)=10-1410-3mol·L-1=10-11mol·L-1(3)溶液酸碱性与pH的关系(常温下)3.溶液pH的测定(1)pH试纸测量法规范操作：用镊子夹取一小块pH试纸放在洁净的玻璃片或表面皿上，用玻璃棒蘸取待测液点在试纸的中央，变色后与标准比色卡对照。(2)pH计测量pH计又叫酸度计，可以精密测定溶液的pH，量程为0~14。1.任何温度下，利用H+和OH-浓度的相对大小均可判断溶液的酸碱性()2.pH<7的溶液一定显酸性()3.在一定温度下，pH=6.5的纯水一定呈中性()4.c(H+)=Kwmol·L-1的溶液一定显中性(5.常温下能使甲基橙显黄色的溶液一定显碱性()6.用pH计测得某氯水的pH为5()7.用湿润的pH试纸测定盐酸和醋酸溶液的pH，醋酸溶液测定结果的误差更大()答案1.√2.×3.√4.√5.×6.×7.×一、走出溶液稀释时pH的判断误区1.(1)1mLpH=5的盐酸，加水稀释到10mL，pH=；加水稀释到100mL，pH7。

(2)pH=5的H2SO4溶液，加水稀释到500倍，则稀释后c(SO42-)与c(H+)的比值约为答案(1)6接近(2)1∶10解析(2)稀释前c(SO42-)=10-52mol·L-1，稀释后c(SO42-)=10-52×500mol·L-1=10-8mol·L-1；稀释后c(H+)接近10-7二、酸、碱混合后溶液酸碱性的判断2.常温下，以下两种溶液混合后，呈酸性的有(填序号，下同)，呈碱性的有。

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④pH=2的H2SO4和pH=12的NaOH溶液等体积混合⑤pH=3的HCl和pH=10的NaOH溶液等体积混合⑥pH=3的HCl和pH=12的NaOH溶液等体积混合⑦pH=2的CH3COOH和pH=12的NaOH溶液等体积混合⑧pH=2的H2SO4和pH=12的NH3·H2O等体积混合答案③⑤⑦②⑥⑧酸、碱混合后溶液酸碱性的判断规律(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)常温下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、混合溶液pH的计算3.已知在T℃时水的离子积Kw=1×10-12mol2·L-2。下列溶液的温度均为T℃，则：(1)0.005mol·L-1的H2SO4溶液与0.01mol·L-1的NaOH溶液等体积混合，混合溶液的pH=，溶液显(填“酸性”“碱性”或“中性”)。

(2)完全中和50mLpH=3的H2SO4溶液，需要pH=9的NaOH溶液mL。

答案(1)6中性(2)504.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9∶1混合，混合溶液的pH=。

(2)将pH=a的NaOH溶液VaL与pH=b的稀盐酸VbL混合，若所得溶液呈中性，且a+b=13，则VaVb=答案(1)10(2)10解析(1)pH=3的硝酸溶液中c(H+)=10-3mol·L-1，pH=12的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=10-1410-12mol·L-1=10-2mol·L-1，二者以体积比9∶1混合，Ba(OH)2过量，溶液呈碱性，混合溶液中c(OH-)=10-2mol·L-1×1-10-3mol·L-1×99+1=1×10-4mol·L-1，则混合后c(H+)=Kwc(OH-)=1×10-141×10-4mol·L-1=1×10-10mol·L-1，故pH=10。(2)pH=a的NaOH溶液中c(OH-)=10a-14mol·L-1，pH=b的稀盐酸中c(H+)=10-bmol·L-1，恰好完全中和，则c(OH-)·V混合溶液pH的计算思维模型(1)两种强酸混合：直接求出c混(H+)，再据此求pH，其中c混(H+)=c1(2)两种强碱混合：先求出c混(OH-)，再根据Kw求出c混(H+)，最后求pH，其中c混(OH-)=c1(3)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。①若酸过量：c混(H+)=c②若碱过量：c混(OH-)=c最后根据pH=-lgc(H+)，求pH。1.(2022·浙江1月选考，17)已知25℃时二元酸H2A的Ka1=1.3×10-7mol·L-1，Ka2=7.1×10-15mol·L-1。下列说法正确的是()A.在等浓度的Na2A、NaHA溶液中，水的电离程度前者小于后者B.向0.1mol·L-1的H2A溶液中通入HCl气体(忽略溶液体积的变化)至pH=3，则H2A的电离度为0.013%C.向H2A溶液中加入NaOH溶液至pH=11，则c(A2-)>c(HA-)D.取pH=a的H2A溶液10mL，加蒸馏水稀释至100mL，则该溶液pH=a+1答案B解析在等浓度的Na2A、NaHA溶液中，A2-的水解程度大于HA-的水解程度，离子的水解促进水的电离，故水的电离程度前者大于后者，故A错误；向0.1mol·L-1的H2A溶液中通入HCl气体(忽略溶液体积的变化)至pH=3，Ka1=10-3mol·L-1×c(HA-)c(H2A)=1.3×10-7mol·L-1，则H2A的电离度为c(HA-)c(H2A)×100%=1.3×10-4×100%=0.013%，故B正确；向H2A溶液中加入NaOH溶液至pH=11，Ka2=10-11mol·L-1×c(A2-)c(HA-)=7.1×10-15mol·L-1，则c(2.[2024·福建，12(3)②]按下列操作顺序测定溶液pH，不规范的是(填标号)。

a.用镊子夹取湿润的pH试纸b.将pH试纸置于干燥洁净的玻璃片上c.用滴管吸取少量待测液，滴在pH试纸中央d.观察试纸颜色变化，并与标准比色卡比较答案ac3.[2025·重庆，17(1)]水是化学反应的良好介质，探索水溶液中的酸碱平衡具有重要意义。天然水中可以分离出重水(D2O)。D2O溶液中存在电离平衡：D2O⥬D++OD-，c(D+)和c(OD-)的关系如图所示。①图中3个状态点对应的溶液呈中性的是。

②T1T2(填“>”“=”或“<”)。

答案①B②>解析①重水中存在电离平衡：D2O⥬D++OD-，中性溶液中c(D+)=c(OD-)，只有B点符合，所以“A、B、C”三点中呈中性的是B点。②水的电离平衡为吸热过程，温度升高，电离程度增大，c(D+)、c(OD-)均增大，Kw也增大，由图可知，T1时离子浓度更高，Kw更大，所以T1>T2。课时精练[分值：50分](1~11题，每小题3分)1.(2025·天津北辰模拟)下列操作能促进水的电离且使溶液中c(H+)<c(OH-)的是()A.将水加热煮沸B.向水中加入Na2CO3固体C.向水中通入氯化氢气体D.向水中加入NH4Cl固体答案B解析升高温度、加入能水解的盐会促进水的电离，若使溶液中c(H+)<c(OH-)，则溶液呈碱性；升温促进水的电离，但H+和OH-浓度仍相等(中性)，A不符合题意；CO32-水解消耗H+，促进水的电离，使溶液显碱性，B符合题意；向水中通入氯化氢气体，H+浓度增加，抑制水的电离，使溶液显酸性，C不符合题意；NH4+水解消耗2.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答案D解析当c(H+)或c(OH-)小于1mol·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。3.我国科学家在一颗距离地球100光年的行星上发现了不可思议的“水世界”，引起了全球科学界的轰动。下列有关说法正确的是()A.温度升高，水的电离平衡正向移动，c(H+)增大，酸性增强B.向水中加入NaHSO4固体后(溶液温度不变)，水的电离程度减小C.室温下，pH=4的盐酸中，c水(H+)=5×10-9mol·L-1D.由水电离出的c水(H+)=c水(OH-)时，溶液一定呈中性答案B解析水的电离为吸热过程，升温平衡正向移动，c(H+)、c(OH-)同等程度增大，仍为中性，A错误；NaHSO4电离出的H+抑制了水的电离，B正确；室温下，pH=4的盐酸中c(H+)=10-4mol·L-1，c水(OH-)=c水(H+)=1.0×10-10mol·L-1，C错误；酸、碱性溶液中，由水电离出的c(H+)与c(OH-)都相等，D错误。4.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范围内发生答案C5.下列有关电解质溶液的说法中正确的是()A.在100℃时，pH约为6的纯水呈酸性B.常温下将1mL1×10-6mol·L-1盐酸稀释到1000mL，所得溶液pH为9C.在常温下，当水电离出的c(OH-)为1×10-12mol·L-1时，此溶液的pH可能为2或12D.将pH=12的氨水和氢氧化钠溶液各1mL稀释至100mL，所得氢氧化钠溶液pH略大答案C解析纯水呈中性，A项错误；常温下稀释盐酸，pH不可能大于7，只能接近7，B项错误；酸和碱均抑制水的电离，水电离出的c(OH-)为1×10-12mol·L-1时，此溶液的pH可能为2或12，C项正确；pH=12的氨水稀释时，NH3·H2O电离程度增大，溶液中n(OH-)增大，pH变化小，氨水pH略大，D项错误。6.某温度下，向c(H+)=1.0×10-6mol·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+)=1.0×10-2mol·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1.0×10-10mol·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-)减小答案D解析水的电离为吸热过程，该温度下蒸馏水中的c(H+)大于25℃时纯水中的c(H+)，A项正确；此温度下Kw=1.0×10-12mol2·L-2，故该NaHSO4溶液中c(OH-)=1.0×10-121.0×10-2mol·L-1=1.0×10-10mol·L-1，由水电离出的c(H+)与溶液中的c(OH-)相等，B项正确；NaHSO4电离出的H+抑制了水的电离，C项正确；加水稀释时，溶液中c(H+)减小，而Kw不变，故c7.某温度下，测得0.01mol·L-1NaOH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+)=10-12mol·L-1答案C解析该溶液c(H+)=10-10mol·L-1，氢氧化钠是一元强碱，c(OH-)=0.01mol·L-1，Kw=0.01×10-10mol2·L-2=10-12mol2·L-2>10-14mol2·L-2，因而溶液温度高于25℃，A、D错误；盐酸中n(H+)=V×10-4mol，NaOH溶液中n(OH-)=V×10-2mol，显然氢氧化钠过量，B错误；该温度下Kw=10-12mol2·L-2，则蒸馏水的pH=6，C正确。8.(2025·长沙检测)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-)=10-14mol2·L-2B.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答案D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点可知，c(H+)·c(OH-)=10-14mol2·L-2，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-)=1×10-6mol·L-1>1×10-7mol·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+)=1×10-8mol·L-1，c(OH-)=1×10-6mol·L-1，溶液显碱性，而强碱弱酸盐溶液显碱性，所以c点可能为盐溶液，D项错误。9.25℃时，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∶109B.1∶5∶(5×109)∶(5×108)C.1∶20∶1010∶109D.1∶10∶104∶109答案A解析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-)=10-14100mol·L-1=10-14mol·L-1；同理可计算其余溶液中电离的水的浓度依次为②为10-13mol·L-1、③为10-4mol·L-1、④为10-5mol·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∶10910.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+、NO3-、答案D解析A项，因为a点溶液呈中性，根据电荷守恒可知c(Na+)=c(CH3COO-)，正确；B项，CH3COONa属于强碱弱酸盐，会发生水解，使得c(OH-)增大，可能引起由b向a的变化，升温溶液中的c(OH-)和c(H+)同时同等程度地增大，所以可能引起由a向c的变化，正确；C项，由图像知T℃时Kw=10-12mol2·L-2，将pH=2的硫酸与pH=10的KOH等体积混合后，溶液呈中性，正确；D项，由图像知b点对应的溶液呈酸性，溶液中NO3-、I11.5℃时，重水(D2O)的离子积为1.6×10-15mol2·L-2，也可用pH一样的定义来规定其酸碱度：pD=-lgc(D+)，下列有关pD的叙述，正确的是()①中性D2O的pD=7②在1LD2O中溶解0.01molNaOD(忽略体积变化)，其pD=12③1L0.01mol·L-1的DCl的重水溶液，pD=2④在100mL0.25mol·L-1DCl的重水溶液中，加入50mL0.2mol·L-1NaOD的重水溶液，反应后溶液(忽略体积变化)的pD=1A.①② B.③④C.①③④ D.①②③④答案B解析5℃时，重水的Kw=1.6×10-15mol2·L-2，因此重水中c(D+)=4×10-8mol·L-1，对应的pD≈7.4，故①错误；在0.01mol·L-1NaOD的重水溶液中，c(OD-)=0.01mol·L-1，根据重水离子积常数，可推知c(D+)=1.6×10-13mol·L-1，pD≈12.8，故②错误；在0.01mol·L-1DCl的重水溶液中，c(D+)=0.01mol·L-1，因此pD=2，故③正确；根据中和反应量的关系，100mL0.25mol·L-1DCl的重水溶液和50mL0.2mol·L-1NaOD的重水溶液中和后溶液中过量的DCl的浓度为0.1mol·L-1，因此对应溶液的pD=1，故④正确。12.(9分)(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(22.1MPa)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1.0×10-14mol2·L-2增大到1.0×10-10mol2·L-2，则相应的电离度是原来的倍。(2)已知H2O2是一种二元弱酸，常温下，Ka1=1.0×10-12mol·L-1、Ka2=1.05×10-25mol·L-1，则H2O2的电离方程式为，则该温度下1mol·L-1的H2O2溶液的pH近似为(不考虑H2O2的第二步电离和水的电离)。

答案(1)①水的电离为吸热过程，升高