高中化学第三章水溶液中的离子平衡第二节水的电离和溶液的酸碱性第1课时水的电离和溶液的酸碱性同步练习新人教版选修42

高中化学第三章水溶液中的离子平衡第二节水的电离和溶液的酸碱性第1课时水的电离和溶液的酸碱性同步练习新人教版选修42

第1课时　水的电离和溶液的酸碱性 ‎[明确学习目标]　1.了解水的电离平衡及其影响因素。2.理解水的离子积常数。3.会计算溶液的pH。‎ 一、水的电离 ‎1．水的电离 ‎(1)水是一种极弱的电解质。‎ ‎(2)水的电离方程式为H2O＋H2OH3O＋＋OH－简写为H2OH＋＋OH－。‎ ‎(3)水的电离平衡常数K电离＝。‎ ‎2．水的离子积常数 ‎(1)含义：因为水的浓度可看作常数，所以水中的c(H＋)·c(OH－)可看作常数，称为水的离子积常数，简称水的离子积，用Kw表示。‎ ‎(2)表达式与数值：表达式Kw＝c(H＋)·c(OH－)，室温时，Kw＝1.0×10－14。‎ ‎(3)影响因素：Kw只受温度影响，由于水的电离是吸热过程，温度升高，Kw增大。‎ 二、溶液的酸碱性与pH ‎1．溶液的酸碱性 ‎(1)溶液的酸碱性 溶液酸碱性的判断标准是c(H＋)与c(OH－)相对大小。‎ c(H＋)＝c(OH－)，溶液呈中性；‎ c(H＋)＞c(OH－)，溶液呈酸性，且c(H＋)越大，酸性越强；‎ c(H＋)＜c(OH－)，溶液呈碱性，且c(OH－)越大，碱性越强。‎ ‎(2)溶液酸碱性的表示方法 ‎①当c(H＋)或c(OH－)大于或等于1 mol·L－1时，通常用c(H＋)或c(OH－)直接表示。‎ ‎②当c(H＋)或c(OH－)小于1 mol·L－1时，通常用pH表示。‎ ‎2．溶液的pH ‎(1)表达式：pH＝－lg_c(H＋)。‎ - 9 -‎ 如c(H＋)＝1.0×10－5 mol·L－1的酸性溶液，pH＝5。‎ ‎(2)水溶液的pH、c(H＋)及酸碱性的关系(‎25 ℃‎时)‎ pH ‎0≤pH<7‎ ‎7‎ ‎7 c(OH－)‎ 不变 NaOH(s)‎ 左移 减小 减小 增大 c(H＋)< c(OH－)‎ 不变 NaCl(s)‎ 不移动 不变 不变 不变 c(H＋)＝c(OH－)‎ 不变 加热 右移 增大 增大 增大 c(H＋)＝c(OH－)‎ 增大 ‎[即时练]‎ ‎1．下列说法正确的是(　　)‎ A．HCl溶液中无OH－‎ B．NaOH溶液中无H＋‎ C．NaCl溶液中既无OH－，也无H＋‎ D．常温下，任何物质的稀溶液中都有H＋和OH－，且Kw＝c(H＋)·c(OH－)＝10－14‎ 答案　D 解析　在水溶液中存在H2OH＋＋OH－，HCl溶液中含有OH－，NaOH溶液中也存在H＋，NaCl溶液中H＋、OH－都存在，A、B、C三项错误，D项正确。‎ ‎2．常温下，0.1 mol·L－1的NaOH溶液中由水电离出的OH－的物质的量浓度为(　　)‎ A．0.1 mol·L－1 B．1.0×10－13 mol·L－1‎ C．1.0×10－7 mol·L－1 D．无法确定 答案　B 解析　0.1 mol·L－1的NaOH溶液中c(OH－)≈0.1 mol·L－1，溶液中的H＋‎ - 9 -‎ 只来自水的电离，c(H＋)＝＝＝1.0×10－13 mol·L－1，水电离出来的H＋和OH－浓度是相等的。‎ 规律方法 水电离出的H＋或OH－浓度计算 ‎(1)纯水c(H＋)＝c(OH－)＝。‎ ‎(2)酸溶液中OH－是水电离产生的，故水电离的H＋浓度等于溶液中OH－的浓度。即c(H＋)H2O＝c(OH－)＝≪c(H＋)。‎ ‎(3)碱溶液中H＋是水电离产生的，故水电离的OH－浓度等于溶液中H＋的浓度。即c(OH－)H2O＝c(H＋)＝≪c(OH－)。‎ - 9 -‎ ‎二、溶液的酸碱性与pH ‎　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．溶液酸碱性、c(H＋)、c(OH－)、pH对照表 溶液 性质 c(H＋)与c(OH－)的大小关系 c(H＋)/mol·L－1‎ pH(‎25 ℃‎)‎ 任意温度 ‎25 ℃‎ 中性 c(H＋)＝c(OH－)‎ c(H＋)＝ c(H＋)＝10－7‎ ‎＝7‎ 酸性 c(H＋)＞c(OH－)‎ c(H＋)＞ c(H＋)＞10－7‎ ‎＜7‎ 碱性 c(H＋)＜c(OH－)‎ c(H＋)＜ c(H＋)＜10－7‎ ‎＞7‎ ‎2．‎25 ℃‎时，溶液酸碱性与c(H＋)、pH的关系 ‎(1)图示 ‎(2)溶液中c(H＋)越小，c(OH－)越大，溶液的酸性越弱，碱性越强，pH越大；溶液中c(H＋)越大，c(OH－)越小，溶液的酸性越强，碱性越弱，pH越小。‎ 注意：用c(H＋)与c(OH－)相对大小判断溶液酸碱性适用于任何温度；使用pH判断溶液的酸碱性时要注意温度，非常温时，pH＝7的溶液不呈中性。‎ ‎3．常见酸碱指示剂的变色范围如下 ‎4．pH试纸测定溶液的pH时应注意 ‎(1)取一小块pH试纸放在玻璃片(或表面皿)上，用洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在试纸的中部，随即(30秒内)与标准比色卡对照确定溶液的pH。如果时间长了，试纸所显示的颜色会改变，致使测得的pH不准。‎ ‎(2)pH试纸在使用时不能用水润湿，否则非中性溶液的pH测定值与实际pH存在误差。‎ ‎(3)pH试纸只能粗略测量溶液的pH，在书写时只写整数。‎ ‎[即时练]‎ - 9 -‎ ‎3．下列溶液一定呈酸性的是(　　)‎ A．pH小于7的溶液 B．含有H＋的溶液 C．滴加酚酞显无色的溶液 D．c(H＋)>c(OH－)的溶液 答案　D 解析　溶液的酸碱性取决于溶液中c(H＋)和c(OH－)的相对大小，pH小于7的溶液不一定呈酸性，A错误，D正确；无论酸、碱还是盐溶液中都含有氢离子，所以不能根据是否含有氢离子判断溶液的酸碱性，B错误；常温下，酚酞试液的变色范围是8.2～10.0，其颜色分别为无色、浅红色、红色，所以溶液颜色为无色时，溶液可能呈弱碱性或中性，C错误。‎ ‎4．已知室温时，0.1 mol·L－1的某一元酸HA在水中有0.1%发生电离，回答下列各问题：‎ ‎(1)该溶液的pH＝________。‎ ‎(2)HA的电离平衡常数K＝________。‎ ‎(3)升高温度时，K将________(填“增大”“减小”或“不变”)，pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎(4)由HA电离出的c(H＋)约为水电离出的c(H＋)的________倍。‎ 答案　(1)4　(2)1×10－7　(3)增大　减小　(4)106‎ 解析　(1)HA电离出的c(H＋)＝0.1 mol·L－1×0.1%＝1×10－4 mol·L－1，pH＝－lg (1×10－4)＝4。‎ ‎(2)电离平衡常数 K＝≈＝1×10－7。‎ ‎(3)因HAH＋＋A－，电离过程是吸热的，所以升高温度，c(H＋)、c(A－)均增大，则K增大，而pH减小。‎ ‎(4)c(H＋)HA＝1×10－4 mol·L－1，c(H＋)水＝c(OH－)＝mol·L－1＝1×10－10mol·L－1，所以c(H＋)HA∶c(H＋)水＝(1×10－4)∶(1×10－10)＝106。‎ 规律方法 溶液酸碱性的判断依据 - 9 -‎ - 9 -‎ 本章归纳总结 ‎1．已知常温下0.01 mol·L－1的CH3COOH溶液中，c(H＋)＝4.32×10－4 mol·L－1，则该CH3COOH溶液中水的离子积常数(　　)‎ A．小于1×10－14 B．大于1×10－14‎ C．等于1×10－14 D．无法确定 答案　C 解析　水的离子积常数仅与温度有关，只要温度不变，水的离子积常数就不变。在常温下，Kw＝1×10－14，而与电解质溶液及其电离程度无关。‎ ‎2．下列操作中能影响水的电离平衡，并使溶液中的c(H＋)>c(OH－)的是(　　)‎ 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．向水中加入食盐晶体 答案　C 解析　A项，加入Na，Na与H2O反应生成NaOH，使c(OH－)>c(H＋)；B项，c(H＋)＝c(OH－)；C项，通入CO2，发生反应CO2＋H2OH2CO3，故c(H＋)>c(OH－)；D项，c(H＋)＝c(OH－)。‎ ‎3．‎25 ℃‎时，下列溶液中碱性最强的是(　　)‎ A．pH＝11的溶液 B．c(OH－)＝0.12 mol·L－1的溶液 C．‎1 L中含有‎4 g NaOH的溶液 D．c(H＋)＝1×10－10 mol·L－1的溶液 答案　B 解析　A项，c(OH－)＝10－3 mol·L－1；B项，c(OH－)＝0.12 mol·L－1；C项，c(OH－)＝0.1 mol·L－1；D项，c(OH－)＝10－4 mol·L－1。‎ ‎4．下列关于pH测定的说法正确的是(　　)‎ A．pH试纸在使用之前应用蒸馏水润湿 B．用pH试纸测得某盐酸的pH＝2.3‎ C．利用酸碱指示剂可以测溶液的pH D．pH计是精确测定溶液pH的仪器 答案　D 解析　pH试纸在使用之前不能用水润湿，如果用水润湿了则会使非中性溶液的c(H＋)发生变化，造成误差，故A项错误；pH试纸测得的pH是整数，故B项错误；酸、碱指示剂只能判断溶液的酸碱性，无法测其pH，故C项错误；pH计可以精确测定溶液的pH，故D项正确。‎ - 9 -‎ ‎5．在相同温度下，0.01 mol·L－1的 NaOH溶液和0.01 mol·L－1的盐酸相比，下列说法正确的是(　　)‎ A．由水电离出的c(H＋)相等 B．由水电离出的c(H＋)都是1.0×10－12 mol·L－1‎ C．由水电离出的c(OH－)都是0.01 mol·L－1‎ D．两者都促进了水的电离 答案　A 解析　在0.01 mol·L－1的NaOH溶液中，由水电离出的c(H＋)＝＝ mol·L－1。在0.01 mol·L－1 的HCl溶液中，由水电离出的c(H＋)＝c(OH－)水电离＝ mol·L－1，A项正确；题中温度未确定，故Kw未知，由水电离出的c(H＋)和c(OH－)未知，B、C两项均错误；酸和碱均抑制了水的电离，D项错误。‎ ‎6．pH＝3的两种一元酸HX和HY溶液，分别取50 mL加入足量的镁粉，充分反应后，收集到H2的体积分别为V(HX)和V(HY)，若V(HX)＞V(HY)，则下列说法正确的是(　　)‎ A．HX可能是强酸 B．HY一定是强酸 C．HX的酸性强于HY的酸性 D．反应开始时二者生成H2的速率相等 答案　D 解析　解答该题应注意以下三点：(1)强酸完全电离，弱酸部分电离。(2)酸性相同的溶液，弱酸的浓度大，等体积时，其物质的量多。(3)产生H2的速率取决于c(H＋) 的大小。据题意，Mg粉足量，酸不足，应根据酸的物质的量来计算H2的体积，由V(HX)>V(HY)，知pH相等时，HX的物质的量浓度比HY的大，即HX是酸性比HY弱的弱酸，而无法判断HY是强酸还是弱酸，故A、B、C错误；D项反应开始时生成H2的速率取决于c(H＋)，因为开始时c(H＋)相等，故正确。‎ - 9 -‎