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文档介绍
2019届一轮复习人教版第24讲水的电离和溶液的酸碱性学案
第24讲 水的电离和溶液的酸碱性 考纲要求 学法点拨 1.了解水的电离、离子积常数。 2.了解溶液pH的含义及其测定方法,能进行pH的简单计算。 本讲内容是历年高考的必考点,常以选择题和非选择题的形式呈现。复习本讲时要注意:一是影响水电离平衡的因素KW的应用;二是溶液的酸碱性的判断及pH的计算;三是离子共存问题;四是酸碱中和滴定的原理及仪器的了解。从近几年高考来看,由酸、碱电离出的c(H+)、c(OH-)与水电离出的c(H+)、c(OH-)的比值求算;酸、碱中和时,pH的变化、导电性的变化仍将是高考命题的热点。 考点一 水的电离 Z 1.水的电离 水是极弱的电解质,其电离方程式为 H2O+H2O??H3O++OH-, 通常可简写为__H2O??H++OH-__ 2.水的离子积常数 (1)表达式:__KW=c(H+)·c(OH)-__。 (2)室温下:KW=__1×10-14__。纯水中c(H+)=c(OH-)=__10-7_mol·L-1__ (3)影响因素:只与温度有关,升高温度,KW__增大__。 (4)适用范围:KW不仅适用于纯水,,也适用于稀的__电解质__水溶液。 (5)意义:KW揭示了在任何水溶液中均存在H+和OH-,只要温度不变,KW不变。 3.水的电离平衡移动的影响因素 (1)温度:温度升高,KW__变大__,水的电离平衡__右移__。 (2)加入酸或碱,可__抑制__水的电离(相当于“同离子效应”)。如在水中加入盐酸、氢氧化钠等,可使水的电离程度__变小__,但不影响KW的大小。 (3)加入可水解的盐,可__促进__水的电离(相当于“离子反应效应”)。如在水中加入醋酸钠、氯化铵、碳酸钠等,可使水的电离程度__变大__,但不影响KW的大小。 (4)加入强酸的酸式盐(如NaHSO4),相当于加入酸,__抑制__水的电离;加入弱酸的酸式盐,对水的电离是促进还是抵制,则要看弱酸酸式酸根离子的水解程度大还是电离程度大。 特别提醒: (1)水的离子积常数KW=c(H+)·c(OH-),不仅适用于纯水,也适用于一切酸、碱、盐的稀溶液。 (2)水的离子积常数说明在任何水溶液中均存在水的电离平衡,都有H+和OH-存在。 (3)在不同溶液中,c(H+)、c(OH-)可能不同,但任何溶液中由水电离产生的c(H+)、c(OH-)总是相等的。在KW的表达式中,c(H+)、c(OH-)均表示整个溶液中H+、OH-总的物质的量浓度而不是单指由水电离出的c(H+)、c(OH-)。 X 1.(2018·新题选萃)判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。 (1)在蒸馏水中滴加浓H2SO4,KW不变( × ) (2)25 ℃与60 ℃时,水的pH相等( × ) (3)25 ℃时NH4Cl溶液的KW小于100 ℃时NaCl溶液的KW( √ ) (4)纯水中c(H+)随着温度的升高而降低。( × ) (5)由水电离的c(H+)=1×10-14 mol·L-1的溶液中:Ca2+、K+、Cl-、HCO能大量共存( × ) (6)KW=c(H+)·c(OH-)中,H+和OH-均是由水电离产生的( × ) (7)向水中加入少量硫酸氢钠固体,促进了水的电离,c(H+)增大,KW不变。( × ) (8)水的离子积常数的数值大小与温度和稀水溶液的浓度有关。( × ) (9)水的电离平衡移动符合勒夏特列原理。( √ ) (10)温度一定时,水的电离常数与水的离子积数相等。( × ) (11)升高温度,水电离平衡右移,H+浓度增大,呈酸性。( × ) (12)纯水中c(H+)>10-7 mol·L-1,该溶液呈酸性。( × ) 2.某温度下纯水的c(H+)=2×10-7mol·L-1,则此时c(OH-)为__2×10-7_mol·L-1__;若温度不变,滴入稀盐酸使c(H+)=5×10-4 mol·L-1,则溶液中c(OH-)为__8×10-11_mol·L-1__,由水电离产生的c(H+)为__8×10-11_mol·L-1__,此时温度__高于__(填“高于”“低于”或“等于”)25 ℃。 题组一 影响水电离平衡因素的定性分析 1.(2018·新题选萃)下列操作会促进H2O的电离,且使溶液呈碱性的是( C ) A.将纯水加热到90 ℃ B.向水中加少量NaOH溶液 C.向水中加少量Na2CO3溶液 D.向水中加少量FeCl3溶液 [解析] 加热能促进水的电离,但仍呈中性,A项错误;加少量NaOH溶液,抑制水的电离,B项错误;加少量FeCl3溶液,促进水的电离,但溶液呈酸性,D项错误。 2.(2018·河北秦皇岛实验中学检测)能影响水的电离平衡,并使溶液中的c(H+)>c(OH-)的操作是( C ) A.向水中投入一小块金属钠 B.将水加热煮沸 C.向水中通入二氧化碳气体 D.向水中加食盐晶体 [解析] A项,钠与水电离产生的H+反应生成H2,促进水的电离,使c(H+)减小,c(OH-)增大;B项,加热能促进水的电离,c(H+)、c(OH-)均增大,但c(H+)=c(OH-);C项,CO2+H2O??H2CO3,H2CO3??H++HCO使c(H+)增大,抑制水的电离,且使c(H+)>c(OH-);D项,加入食盐对水的电离无影响,且c(H+)=c(OH-)。 萃取精华: (1)水的离子积的影响因素 ①水的离子积常数只与温度有关。 ②水的电离过程是吸热的,温度升高,KW增大。 ③溶液稀释,外加酸、碱或能水解的盐都能引起水电离平衡的移动,但KW不变。 (2)水电离平衡移动的判断 ①促进水的电离 ②抑制水的电离 题组二 水电离出的c(H+)或c(OH-)的计算 3.(2018·郑州检测)在一定条件下,相同pH的硫酸和硫酸铁溶液中水电离出来的c(H+)分别是1.0×10-a mol·L-1和1.0×10-b mol·L-1,在此温度下,则下列说法正确的是( D ) A.ac(H+),溶液中的OH-由水电离所得,所以丙也是正确的。 5.(2018·双鸭山模拟)在25 ℃时,某稀溶液中由水电离产生的H+浓度为1×10-13mol·L-1,下列有关该溶液的叙述,正确的是( A ) A.该溶液可能呈酸性 B.该溶液一定呈碱性 C.该溶液的pH一定是1 D.该溶液的pH不可能为13 [解析] 在25 ℃时,某稀溶液中由水电离产生的c(H+)为1×10-13 mol·L-1<1×10-7 mol·L-1,说明溶液中的溶质抑制水的电离,溶质为酸或碱,溶液可能呈酸性或碱性,A正确,B错误;如果该溶液呈酸性,则溶液的pH=1,如果该溶液呈碱性,则溶液的pH=13,C、D错误。 6.(2018·韶关模拟)已知NaHSO4在水中的电离方程式为NaHSO4===Na++H++SO。某温度下,向c(H+)=1×10-6 mol·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+)=1×10-2mol·L-1。下列对该溶液的叙述不正确的是( D ) A,该温度高于25 ℃ B.由水电离出来的H+的浓度为1×10-10 mol·L-1 C.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 [解析] 该温度下蒸馏水中c(H+)=1×10-6 mol·L-1,大于25 ℃时纯水中c(H+),该温度高于25 ℃,A正确;此温度下KW=1×10-12,该NaHSO4溶液中c(OH-)==1×10-10mol·L-1,由水电离出的c(H+)与溶液中的c(OH-)相等,为1×10-10 mol·L-1,B正确;加入NaHSO4后,NaHSO4电离出的H+抑制了水的电离,C正确;加水稀释时,c(H+)减小,而KW不变,c(OH-)增大,D错误。 萃取精华: 1.溶液中H+或OH-的来源 (1)溶质为酸的溶液 溶液中的OH-全部来自水的电离,水电离产生的c(H+)=c(OH-)。如pH=2的盐酸中, 溶液中的c(OH-)=(KW/10-2)mol·L-1=10-12mol·L-1,即由水电离出的c(H+)=c(OH-)=10-12 mol·L-1。 (2)溶质为碱的溶液 溶液中的H+全部来自水的电离,水电离产生的c(OH-)=c(H+)。如pH=12的NaOH溶液中,溶液中的c(H+)=10-12 mol·L-1,即由水电离出的c(OH-)=c(H+)=10-12 mol·L-1。 (3)水解呈酸性或碱性的盐溶液 ①pH=5的NH4Cl溶液中,H+全部来自水的电离,由水电离的c(H+)=10-5 mol·L-1,因为部分OH-与部分NH结合,溶液中c(OH-)=10-9 mol·L-1。 ②pH=12的Na2CO3溶液中,OH-全部来自水的电离,由水电离出的c(OH-)=10-2 mol·L-1。 2.水电离的c(H+)、c(OH-)的计算关键 任何水溶液中水电离产生的c(H+)和c(OH-)总是相等的 (1)中性溶液:c(OH-)=c(H+)。 (2)酸溶液——OH-全部来自水的电离。 实例:常温下,pH=2的盐酸中c(H+)=10-2mol·L-1,则c(OH-)=mol·L-1=1×10-12mol·L-1,水电离出的c(H+)=c(OH-)=10-12mol·L-1。 (3)碱溶液——H+全部来自水的电离。 实例:常温下,pH=12的NaOH溶液中c(OH-)=10-2 mol·L-1,则c(H+)= mol·L-1=1×10-12 mol·L-1,水电离出的c(OH-)=c(H+)=10-12 mol·L-1。 (4)水解呈酸性的盐溶液——H+全部来自水的电离。 实例:常温下,pH=5的NH4Cl溶液中,水电离出的c(H+)=10-5 mol·L-1,水电离的部分OH-与NH结合使得溶液中c(OH-)减小,为10-9 mol·L-1。 (5)水解呈碱性的盐溶液——OH-全部来自水的电离。实例:常温下pH=12的Na2CO3溶液中,水电离出的c(OH-)=10-2 mol·L-1,水电离的部分H+与CO结合使得溶液中c(H+)减小,为10-12 mol·L-1。 考点二 溶液的酸碱性与pH Z 1.溶液的酸碱性 溶液的酸碱性取决于溶液中__c(H+)__和__c(OH)-__的相对大小。 将“>”“=”或“<”填在下表空格中: 溶液 c(H+)、c(OH-)大小比较 室温/25 ℃ 数值 pH 中性溶液 c(H+)__=__c(OH-) c(H+)=c(OH-)=1×10-7 mol·L-1 __=__7 酸性溶液 c(H+)__>__c(OH-) c(H+)__>__1×10-7 mol·L-1 __<__7 碱性溶液 c(H+)__<__c(OH-) c(H+)__<__1×10-7 mol·L-1 __>__7 2.pH (1)定义式:__pH=-lgc(H+)__ (2)溶液的酸碱性与pH的关系: 室温下: (3)适用范围:pH=0~14。 (4)pH试纸的使用。 把小片试纸放在__表面皿__上,用__玻璃棒__蘸取待测液点在干燥的pH试纸上,试纸变色后,与__标准的色卡__对比即可确定溶液的pH。 特别提醒: pH试纸使用前不能用蒸馏水润湿,否则待测液因被稀释可能会产生误差。广泛pH试纸只能测出整数值(不精确)。 3.常用酸碱指示剂及其变色范围 指示剂 变色范围(pH) 石蕊 <5.0红色 5.0~8.0紫色 >8.0蓝色 甲基橙 <3.1红色 3.1~4.4橙色 >4.4黄色 酚酞 <8.2无色 8.2~10.0浅红色 >10.0红色 X 1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。 (1)室温下,pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合,溶液pH>7( × ) (2)25 ℃时,等体积、等浓度的硝酸与氨水混合后,溶液pH=7( × ) (3)常温下pH为2的盐酸与等体积pH=12的氨水混合后所得溶液呈酸性( × ) (4)常温下pH为2的盐酸中由H2O电离出的c(H+)=1.0×10-12 mol·L-1( √ ) (5)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( √ ) (6)某溶液的c(H+)>10-7mol·L-1,则该溶液呈酸性( × ) (7)常温常压时,pH=11的NaOH溶液与pH=3的醋酸溶液等体积混合后,滴入石蕊溶液呈红色( √ ) (8)常温下用pH试纸测得0.05 mol·L-1的稀硫酸的pH等于1.3( × ) (9)常温下,某溶液能使甲基橙呈黄色,该溶液一定显碱性( × ) (10)同浓度、同体积的强酸与强碱溶液混合后,溶液的pH=7( × ) 2.用“酸性”“碱性”“中性”或“不确定”填空 (1)pH<7的溶液__不确定__。 (2)pH=7的溶液__不确定__。 (3)c(H+)=c(OH-)的溶液__中性__。 (4)c(H+)=1×10-7 mol·L-1的溶液__不确定__。 (5)c(H+)>c(OH-)的溶液__酸性__。 (6)0.1 mol·L-1的NH4Cl溶液__酸性__。 (7)0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液__碱性__。 (8)0.1 mol·L-1的NaHSO3溶液__酸性__。 3.(1)pH=7的溶液一定是中性溶液吗? 答案:不一定。温度不同,水的离子积不同。如100 ℃时,PH=6的溶液为中性溶液,pH=7的溶液为碱性溶液。 (2)用pH试纸测pH时应注意什么问题?记录数据时又要注意什么?是否可用pH试纸测定氯水的pH? 答案:pH试纸使用前不能用蒸馏水润湿,否则待测液因被稀释可能产生误差;用pH试纸测pH读出的是整数;不能用pH试纸测氯水的pH。 题组一 溶液酸碱性的判断 1.判断下列溶液在常温下的酸、碱性(在括号中填“酸性”“碱性”或“中性”)。 (1)相同浓度的盐酸和NaOH溶液等体积混合。(中性) (2)相同浓度的CH3COOH溶液和NaOH溶液等体积混合。(碱性) (3)相同浓度的氨水和盐酸等体积混合。(酸性) (4)pH=2的盐酸和pH=12的NaOH溶液等体积混合。(中性) (5)pH=3的盐酸和pH=10的NaOH溶液等体积混合。(酸性) (6)pH=3的盐酸和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。(酸性) (8)pH=2的盐酸和pH=12的氨水等体积混合。(碱性) 2.已知温度T时水的离子积常数为Kw,该温度下,将浓度为a mol·L-1的一元酸HA与b mol·L-1的一元碱BOH等体积混合,可判定该溶液呈中性的依据是( C ) A.a=b B.混合溶液的pH=7 C.混合溶液中,c(H+)= mol·L-1 D.混合溶液中,c(H+)+c(B+)=c(OH-)+c(A-) [解析] 溶液呈中性,说明c(H+)=c(OH-),而水的离子积Kw=c(H+)·c(OH-)=c2(H+),所以c(H+)= mol·L-1,C正确。A项中a=b,不知酸和碱的强弱,故不好判断溶液酸碱性;B项中没有指明在25 ℃时,pH=7不能作为溶液呈中性的依据;D项为电荷守恒,不能判定该溶液呈中性。 3.(2017·廊坊模拟)室温时下列混合溶液的pH一定小于7的是( C ) A.pH=3的盐酸和pH=11的氨水等体积混合 B.pH=3的盐酸和pH=11的氢氧化钡溶液等体积混合 C.pH=3的醋酸溶液和pH=11的氢氧化钡溶液等体积混合 D.pH=3的硫酸溶液和pH=11的氨水等体积混合 [解析] A项氨水过量,pH>7;B项pH=7;C项CH3COOH过量,pH<7;D项氨水过量,pH>7。 萃取精华: 1.溶液酸、碱性判断需注意的四个问题 (1)溶液呈现酸、碱性的实质是c(H+)与c(OH-)的相对大小不相等,不能只看pH,一定温度下pH=6的溶液可能显中性,也可能显酸性,应注意温度。 (2)使用pH试纸时不能用蒸馏水润湿。 (3)广范pH试纸只能测出pH的整数值。pH计的精确度为0.0l。 (4)25 ℃时,pH=12的溶液不一定是碱溶液,pH=2的溶液不一定是酸溶液;也可能是能水解的盐溶液。 2.溶液酸碱性判断时的易错提醒 (1)判断溶液酸碱性的依据是c(H+)与c(OH-)的相对大小,若c(H+)=c(OH-),则溶液呈中性。 (2)pH=7或c(H+)=10-7 mol·L-1的溶液不一定呈中性,因水的电离平衡与温度有关。常温时,pH=7呈中性;100 ℃时,pH=6呈中性。 (3)溶液中c(H+)越小,c(OH-)越大,溶液的酸性越弱,碱性越强;溶液中c(H+)越大,c(OH-)越小,溶液的酸性越强,碱性越弱。 题组二 溶液稀释时pH的判断 4.(2018·试题调研)某温度下,pH=11的氨水和NaOH溶液分别加水稀释100倍,溶液的pH随溶液体积变化的曲线如图所示,据图判断错误的是( D ) A.a的数值一定大于9 B.Ⅰ为氢氧化钠溶液稀释时溶液的pH变化曲线 C.完全中和稀释后相同体积的两溶液时,消耗相同浓度的稀硫酸的体积V(NaOH)查看更多