备战2021 高考化学 考点44 水的电离（解析版）

备战2021 高考化学 考点44 水的电离（解析版）

考点 44 水的电离 一、水的电离 1．水的电离平衡 水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离。 2．水的离子积常数 （1）概念：在一定温度下，c(H+)与 c(OH−)的乘积是一个常数，称为水的离子积常数，简称水的离子积。 （2）表达式：水的离子积用 Kw 表示。 实验测得，25 ℃时，1 L 水中只有 1.0×10−7 mol H2O 电离。所以该温度时的纯水中 c(H+)=c(OH−)=1.0×10−7 mol·L−1，Kw=c(H+)·c(OH−)=1.0×10−14，室温下 Kw 一般也取这个值。 （3）影响因素：Kw 只与温度有关。温度升高，Kw 增大。 注意事项 （1）水的离子积不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。 （2）在室温时，任何物质的水溶液，Kw=10−14。Kw 与溶液的酸碱性无关，只与温度有关。 （3）Kw 的重要应用在于溶液中 c(H+)和 c(OH−)的换算。 （4）外界条件改变，水的电离平衡发生移动，但任何时候水电离出的 c(H+)和 c(OH−)总是相等的。 二、c(H＋)与 c(OH－)的反比关系图像 （1）A、B 线表示的温度 A0 ，下列叙述正确的是（ ） A．将水加热，  +c H 增大，  c OH 降低，KW 增大 B．向水中加入少量的 3CH COONa （忽略溶液温度改变），平衡向右移动，  +c H 增大 C．向水中加入稀氨水，平衡向左移动，  c OH 降低 D．向水中加入少量固体硫酸氢钠（忽略溶液温度改变），  +c H 增大，KW 不变 【答案】D 【解析】A．根据水的电离方程式可知，将水加热，促进水的电离，故  +c H 增大，  c OH 增大，KW 增 大，A 错误； B．向水中加入少量的 3CH COONa（忽略溶液温度改变），由于 CH3COO-结合了水电离的 H+生成弱电解质 CH3COOH，故平衡向右移动，根据勒夏特列原理可知，  +c H 减小，B 错误； C．向水中加入稀氨水，由于氨水电离出 OH-，导致溶液中的 OH-浓度增大，导致平衡向左移动，根据勒夏 特列原理可知，  c OH 增大，C 错误； D．向水中加入少量固体硫酸氢钠（忽略溶液温度改变），NaHSO4=Na++H++ 2- 4SO ，故  +c H 增大，KW 仅仅 是温度的函数，温度不变，KW 不变，D 正确； 故答案为：D。 1．能促进水的电离，并使溶液中 c（H+）＞c（OH-）的操作是 ①将水加热煮沸 ②向水中投入一小块金属钠 ③向水中通 CO2 ④向水中加入明矾晶体 ⑤向水中加 NaHCO3 固体 ⑥向水中加 NaHSO4 固体 A．④ B．①④⑤ C．③④⑤ D．①②④⑤ 【答案】A 【解析】①加热时促进水的电离，但是氢离子和氢氧根浓度依然相等，故①错误； ②加入金属钠，和水电离出的氢离子反应生成氢氧化钠和氢气，使水的电离向右移动，碱性增强，c（H+） ＜c（OH-），故②错误； ③二氧化碳溶于水形成碳酸，溶液中的 c（H+）＞c（OH-），酸对水的电离起抑制作用，故③错误； ④向水中加入明矾，铝离子水解对水的电离起促进作用，电离后的溶液显酸性，溶液中的 c（H+）＞c（OH-）， 故④正确； ⑤向水中加入 NaHCO3，碳酸氢钠中的碳酸氢根水解显碱性，使溶液中的 c（H+）＜c（OH-），故⑤错误； ⑥向水中加 NaHSO4 固体形成硫酸氢钠水溶液，硫酸氢钠在水中完全电离出钠离子、氢离子、硫酸根离子， 氢离子对水的电离起抑制作用，故⑥错误； 故选 A。 水电离平衡移动的判断 （1）促进水的电离 - +OH H ( )  升高温度 消耗 或 金属钠、可以水解的盐 （2）抑制水的电离 4(NaHSO )  降低温度 外加酸、碱 性质上相当于一元强酸 考向二 水电离平衡图像的分析与判断 典例 2 如图表示水中 c(H＋)和 c(OH－)的关系，下列判断错误的是 A．两条曲线间任意点均有 c(H＋)·c(OH－)＝Kw B．M 区域内任意点均有 c(H＋)＜c(OH－) C．图中 T1＜T2 D．XZ 线上任意点均有 pH＝7 【解析】由水的离子积的定义知两条曲线间任意点均有 c(H＋)·c(OH－)＝Kw，A 项正确；由图中纵横轴 的大小可知 M 区域内任意点均有 c(H＋)＜c(OH－)，B 项正确；温度越高，水的电离程度越大，电离出的 c(H ＋)与 c(OH－)越大，所以 T2＞T1，C 项正确；XZ 线上任意点都有 c(H＋)＝c(OH－)，只有当 c(H＋)＝10－7 mol·L －1 时，才有 pH＝7，D 项错误。 【答案】D 2．水的电离平衡曲线如图所示，若 A 点表示 25℃时水的电离达平衡时的离子浓度，B 点表示 100℃时水的 电离达平衡时的离子浓度。则 100℃时 0.001 mol/L 的 NaOH 溶液中，由水电离出的 c(H＋)＝________mol·L －1，Kw(25℃)________Kw(100℃)(填“>”、“<”或“＝”)。25℃时，向水的电离平衡体系中加入少量 NH4HCO3 固体，对水的电离平衡的影响是________(填“促进”、“抑制”或“不影响”)。 【答案】10-9 < 促进 【解析】100℃时根据图像可知，水的离子积常数等于 10－12 ，所以 100℃时 0.001 mol/L 的 NaOH 溶液中， OH－浓度是0.001mol·L－1，则氢离子的浓度＝   wK c OH  =1×10－9mol/L，因此溶液中由水电离出的c(H＋)＝1×10 －9mol/L； 25℃时根据图像可知，水的离子积常数等于 10－14 ，故 Kw(25℃) c(OH－)的操作是 ①将水加热煮沸 ②向水中投入一小块金属钠 ③向水中通 CO2 ④向水中通 NH3 ⑤向水中加入明矾 晶体 ⑥向水中加入 NaHCO3 固体 ⑦向水中加 NaHSO4 固体 A．①③⑥⑦ B．①③⑥ C．⑤⑦ D．⑤ 【答案】D 【解析】①的 c(H＋)＝c(OH－)；②的 c(H＋)c(OH－)；⑥的 c(H＋)1.0×10－14，溶液呈中性时，pH<7，故 pH＝7 的溶液呈碱性，A 错 误；混合溶液的 c(H＋)＝c(OH－)，则该溶液呈中性，B 正确；混合溶液呈电中性，据电荷守恒可得 c(B＋) ＋c(H＋)＝c(A－)＋c(OH－)，若溶液中 c(B＋)＝c(A－)，故 c(H＋)＝c(OH－)，则该溶液呈中性，C 正确；在水 溶液中，Kw＝c(H＋)·c(OH－)，将 c(H＋)＝ Kw mol·L－1 代入可得 c(OH－)＝ Kw mol·L－1，此时 c(H＋)＝c(OH －)，则该溶液呈中性，D 正确。 6．水的电离平衡曲线如图所示，下列说法中正确的是 A．图中 A、B、D 三点处 Kw 间的关系：B>A>D B．100 ℃，将 pH＝2 的稀硫酸逐滴加入等体积 pH＝10 的稀氨水中，溶液中 c(NH＋ 4 ) c(NH3·H2O) 减小，充分 反应后，溶液达到 B 点 C．温度不变，在水中加入适量 NH4Cl 固体，可从 A 点变化到 C 点 D．加热浓缩 A 点所示溶液，可从 A 点变化到 B 点 【答案】D 【解析】水的离子积 Kw 只与温度有关，温度升高，Kw 增大，温度：B>A＝D，则三点处 Kw 间的关系： B>A＝D，A 错误。100 ℃时 Kw＝10－6×10－6＝10－12，将 pH＝2 的稀硫酸逐滴加入等体积 pH＝10 的稀氨 水中， c(NH＋ 4 ) c(NH3·H2O) ＝Kb(NH3·H2O) c(OH－) ，c(OH－)减小、Kb(NH3·H2O)不变，则 c(NH＋ 4 ) c(NH3·H2O) 增大；充分反应后， 氨水剩余，所得溶液呈碱性，故溶液不能达到 B 点，B 错误。温度不变，在水中加入适量 NH4Cl 固体， NH ＋ 4 发生水解而使溶液呈酸性，而 A、C 点溶液均呈中性，故不能从 A 点变化到 C 点，C 错误。图中 AB 直线上各点溶液均呈中性，加热浓缩 A 点所示溶液，温度升高，水的电离程度增大，c(H＋)、c(OH－) 均增大，故可实现 A 点到 B 点变化，D 正确。 7．某温度下的水溶液中，c(H+)=10-x mol·L-1，c(OH-)=10-y mol·L-1。x 与 y 的关系如图所示: （1）该温度下水的离子积为________(填具体数值)；该温度________(填“高于”“低于”或“等于”)常温。 （2）该温度下 0.01 mol·L-1 NaOH 溶液的 pH 为________。 （3）除了用 pH 外，科学家还建议用酸度(AG)来表示溶液的酸碱性:AG=lg +(H ) (OH ) c c  。则该温度下，0.01 mol·L-1 盐酸的酸度 AG=________。 【答案】（1）10-12 高于 （2）10 （3）8 【解析】（1）根据图象可知 x=4 时，y=8，所以该温度下水的离子积常数是 10-4·10-8 =10-12>10-14，所以温 度高于常温。 （2）0.01 mol·L-1 NaOH 溶液中 OH-的浓度是 0.01 mol·L-1，所以氢离子的浓度 1210 0.01  =10-10 mol·L-1，因此 pH=10。 （3）0.01 mol·L-1 盐酸溶液中氢离子浓度是 0.01 mol·L-1，所以 OH-的浓度是 10-10mol·L-1。因此该温度下， 0.01 mol·L-1 盐酸的酸度 AG=lg +(H ) (OH ) c c  =8。 8．下表是不同温度下水的离子积常数。 T/K 298 T1 T2 水的离子积常数(KW) 1×10−14 a 1×10−12 试回答以下问题： （1）若 298”、“<”或“=”)1×10−14，判断的理由是 。 （2）298 K 时，某 Na2SO4 溶液中 c( 2 4SO  )=5×10−4 mol·L−1，取该溶液 1 mL 加水稀释至 10 mL，则稀释 后溶液中 c(Na+)∶c(OH−)= 。 （3）在 T2 K 时 pH=10 的 NaOH 溶液中，由水电离产生的 OH−的浓度为 。 （4）T2 K 时，将 pH=11 的 NaOH 溶液 V1 L 与 pH=1 的稀硫酸 V2 L 混合(设混合后溶液的体积为原两溶液体 积之和)，所得混合溶液的 pH=2，则 V1∶V2= 。 【答案】（1）> 水的电离为吸热过程，温度升高，水的电离程度变大，离子积常数增大 （2）1 000∶1(或 103∶1) （3）1×10−10 mol·L−1 （4）9∶11 【解析】（1）升高温度，水的电离程度变大，KW 变大。 （2）c( 2 4SO  )=5×10−4 mol·L−1，则 c(Na+)=2c( 2 4SO  )=1×10−3 mol·L−1，稀释到 10 倍，则 c(Na+)=1×10−4 mol·L−1。298 K 时 Na2SO4 溶液中 c(OH−)=1×10−7 mol·L−1，稀释到 10 倍后仍然为 1×10−7 mol·L−1，则 c(Na+)∶c(OH−)=103∶1。 （3）pH=10 的 NaOH 溶液中，c(H+)=1×10−10 mol·L−1，NaOH 溶液中的 H+全部来自水的电离，水电离出 H+的同时也电离出等量的 OH−。 （4）T2 K 时，混合液的 pH=2，说明溶液呈酸性，酸过量。T2 K 时，pH=11 的 NaOH 溶液中 c(OH−)=0.1 mol·L−1，则 2 1 1 2 0.1 0.1V V V V     =0.01，解得 1 2 V V = 9 11 。 1．[2019北京]实验测得0.5 mol·L−1CH3COONa溶液、0.5 mol·L−1 CuSO4溶液以及H2O的pH随温度变化的曲线 如图所示。下列说法正确的是 A．随温度升高，纯水中c(H+)>c(OH−) B．随温度升高，CH3COONa溶液的c(OH−)减小 C．随温度升高，CuSO4溶液的pH变化是Kw改变与水解平衡移动共同作用的结果 D．随温度升高，CH3COONa溶液和CuSO4溶液的pH均降低，是因为CH3COO−、Cu2+水解平衡移 动方向不同 【答案】C 【解析】 【分析】水的电离为吸热过程，升高温度，促进水的电离；盐类水解为吸热过程，升高温度促进盐类水 解，据此解题； 【详解】A．水的电离为吸热过程，升高温度，平和向着电离方向移动，水中 c(H+).c(OH-)=Kw 减小，故 pH 减小，但 c(H+)=c(OH-)，故 A 不符合题意； B．水的电离为吸热过程，升高温度，进水的电离，所以 c(OH-)增大，醋酸根水解为吸热过程， CH3COOH-+H2O  CH3COOH+OH-，升高温度促进盐类水解，所以 c(OH-)增大，故 B 不符合题意； C．升高温度，促进水的电离，故 c(H+)增大；升高温度，促进铜离子水解 Cu2++2H2O  Cu(OH)2 +2H+， 故 c(H+)增大，两者共同作用使 pH 发生变化，故 C 符合题意； D．盐类水解为吸热过程，升高温度促进盐类水解，故 D 不符合题意； 综上所述，本题应选 C。 2．（2017·上海高考真题）下列物质的水溶液呈酸性，并且使水的电离平衡向正方向移动的是： A．Na2CO3 B．NH4Cl C．H2SO4 D．NaHCO3 【答案】B 【解析】A．Na2CO3 是强碱弱酸盐，碳酸根离子水解导致溶液呈碱性，促进水电离，错误；B．氯化铵是强 酸弱碱盐，铵根离子水解，溶液显酸性，促进水的电离，正确；C．硫酸完全电离生成氢离子而导致溶 液中 c(H+)增大，溶液显酸性，抑制水的电离，错误；D．碳酸氢钠是强碱弱酸酸式盐，碳酸氢根离子 水解程度大于电离程度，溶液显碱性，促进水的电离，错误；故选 B。 3．[2015 广东]一定温度下，水溶液中 H+和 OH−的浓度变化曲线如图。下列说法正确的是 A．升高温度，可能引起由 c 向 b 的变化 B．该温度下，水的离子积常数为 1.0×10−13 C．该温度下，加入 FeCl3 可能引起由 b 向 a 的变化 D．该温度下，稀释溶液可能引起由 c 向 d 的变化 【答案】C 【解析】本题考查影响水电离平衡的因素，意在考查考生读图处理信息的能力。升温促进水的电离，升 温后溶液不能由碱性变为中性，A 项错误；根据 c(H+)和 c(OH−)可求出 KW=1.0×10−14，B 项错误；加入 FeCl3，Fe3+水解溶液呈酸性，可引起由 b 向 a 变化，C 项正确；温度不变，稀释后，c(OH−)减小，c(H+) 增大，但仍在该曲线上，不可能到达 d 点，D 项错误。