高考化学一轮复习讲义 大单元四　第十一章　第43讲　水的电离和溶液的pH

第43讲水的电离和溶液的pH[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+H2O⥬H3O++OH-，简写为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1×10-14Kw1×10-12试回答下列问题。(1)若25<T1<T2，则Kw(填“>”“<”或“=”)1×10-14，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=5.76×10-14。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=1×10-12。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.[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ac2.[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](1~7题，每小题6分)1.(2025·扬州期末)下列关于水的说法正确的是()A.水是非电解质B.纯水的pH一定等于7C.水的化学性质比较稳定是由于水分子间存在氢键D.相同pH的盐酸和NH4Cl溶液中，水的电离程度不同答案D解析水是极弱电解质，能微弱电离，属于电解质，A错误；纯水的pH在25℃时为7，温度变化时离子积变化，pH可能不等于7，但依然呈中性，B错误；水的化学稳定性由O—H的强度决定，氢键影响物理性质(如沸点)，C错误；盐酸抑制水的电离，NH4Cl溶液促进水的电离，因此相同pH的盐酸和NH4Cl溶液中，水的电离程度不同，D正确。2.(2026·徐州检测)不同温度下水的离子积常数如下表所示，关于0.1mol·L-1的盐酸，下列说法正确的是()t/℃0102025405090100Kw/×10-140.1150.2960.6871.012.875.3137.154.5A.温度降低，溶液的c(OH-)不变B.温度升高，水的电离程度减小C.0℃时，溶液的pH值为1D.100℃时，c水(H+)·c水(OH-)≈2.97×10-13答案C解析A项，温度降低，水的电离平衡逆向移动，溶液的c(OH-)减小，错误；B项，温度升高，水的电离程度增大，错误；C项，0℃时，溶液中c(H+)=0.1mol·L-1，pH=-lgc(H+)=1，正确；100℃时，Kw=c(H+)·c水(OH-)=5.45×10-13，c(H+)=0.1mol·L-1，则c水(H+)=c水(OH-)=5.45×10-12mol·L-1，故c水(H+)·c水(OH-)≈2.97×10-23，错误。3.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。4.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。5.(2025·连云港学情调研)已知：pOH是溶液中c(OH-)的负对数。下列溶液不一定呈中性的是()A.NH3·H2O和NH4Cl的混合溶液中，c(Cl-)=c(NH4B.pH=pOH的溶液C.c(H+)=KwD.pH=7的溶液答案D解析A项，NH3·H2O和NH4Cl的混合溶液中，电荷守恒为c(Cl-)+c(OH-)=c(NH4+)+c(H+)，当c(Cl-)=c(NH4+)时，有c(OH-)=c(H+)，溶液呈中性，不符合题意；B项，根据pH和pOH的定义可知，pH=pOH的溶液中c(OH-)=c(H+)，溶液呈中性，不符合题意；C项，c(H+)=Kw=c(H+)·c(OH-)，说明c(6.(2024·南京模拟)现有室温下四种溶液，下列有关叙述不正确的是()序号①②③④pH111133溶液氨水氢氧化钠溶液醋酸盐酸A.③④中分别加入适量的醋酸钠晶体后，两溶液的pH均增大B.②③两溶液等体积混合，所得溶液中c(H+)>c(OH-)C.分别加水稀释10倍，四种溶液的pH：①>②>④>③D.V1L④与V2L①混合，若混合后溶液pH=7，则V1<V2答案D解析从平衡移动角度分析，CH3COONa电离出的CH3COO-与盐酸中的H+结合生成CH3COOH，会使醋酸中CH3COOH⥬CH3COO-+H+平衡逆向移动，两溶液中H+浓度均减小，所以pH均增大，A正确；③醋酸是弱酸，其浓度远大于②氢氧化钠溶液，即等体积混合后醋酸过量，溶液显酸性，c(H+)>c(OH-)，B正确；分别加水稀释10倍，假设平衡不移动，那么①②溶液的pH均为10，但稀释氨水使平衡NH3·H2O⥬NH4++OH-右移，使①溶液pH>10，同理盐酸稀释后pH=4，醋酸稀释后pH<4，C正确；①氨水是弱碱，其浓度远大于④盐酸，所以需要的①氨水少，即V1>V2，7.25℃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∶1098.(8分)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