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文档介绍
2018届高考一轮复习人教版第28讲水的电离和溶液的酸碱性学案75
第28讲 水的电离和溶液的酸碱性 【考纲要求】 1.了解水的电离,离子积常数。2.了解溶液pH的含义及其测量方法,能进行pH的简单计算。 考点一|水的电离(重点保分型——师生共研) 授课提示:对应学生用书第140页 [核心知识大通关] 1.水的电离 水的电离方程式为H2O+H2OH3O++OH-或H2OH++OH-。25 ℃时,纯水中c(H+)=c(OH-)=1.0×10-7_mol/L。任何水溶液中,由水电离出来的c(H+)与c(OH-)都相等。 2.水的离子积常数 (1)水的离子积常数:Kw=c(H+)·c(OH-)。25 ℃时,Kw=1.0×10-14,100 ℃时,Kw=1×10-12。 (2)影响因素:只与温度有关,升高温度,Kw增大。 (3)适用范围:Kw不仅适用于纯水,也适用于酸、碱、盐的稀溶液。 (4)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.影响水电离平衡的因素 体系变化 条件 平衡移动方向 Kw 水的电离程度 c(OH-) c(H+) 酸 逆 不变 减小 减小 增大 碱 逆 不变 减小 增大 减小 可水解的盐 Na2CO3 正 不变 增大 增大 减小 NH4Cl 正 不变 增大 减小 增大 温度 升温 正 增大 增大 增大 增大 降温 逆 减小 减小 减小 减小 其他:如加入Na 正 不变 增大 增大 减小 小题热身 正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”。 (1)在蒸馏水中滴加浓H2SO4,Kw不变。( ) (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)25 ℃与60 ℃时,水的pH相等。( ) (4)25 ℃时NH4Cl溶液的Kw大于100 ℃时NaCl溶液的Kw。( ) (5)4 ℃时,纯水的pH=7。( ) (6)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。( ) (7)水的离子积常数Kw=c(H+)·c(OH-)中H+和OH-一定是水电离出来的。( ) (8)25 ℃,pH相同的氢氧化钠溶液与醋酸钠溶液,水电离出的c(OH-)前者小于后者。( ) 答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)× (8)√ [考向精练提考能] 考向一 外界条件对水的电离平衡的影响 1.水的离子积常数Kw=c(H+)·c(OH-),其实质是水溶液中的H+和OH-浓度的乘积,不一定是水电离出的H+和OH-浓度的乘积,所以与其说Kw是水的离子积常数,不如说是水溶液中的H+和OH-的离子积常数。即Kw不仅适用于水,还适用于酸性或碱性的稀溶液。 2.水的离子积常数显示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡,都有H+和OH-共存,只是相对含量不同而已。 1.(2017·河南信阳诊断)下列操作中,能使平衡H2OH++OH-向右移动且溶液呈酸性的是( ) A.向水中加入Na2SO4溶液 B.向水中加入Al2(SO4)3固体 C.向水中加入NaHCO3溶液 D.向水中加入NaHSO4溶液 解析:A选项,硫酸钠为强酸强碱盐,既不抑制水的电离也不促进水的电离,不符合题意;B选项,硫酸铝中Al3+与H2O电离产生的OH-结合生成Al(OH)3,促进水的电离,且溶液呈酸性,符合题意;C选项,碳酸氢钠溶液加入水中,碳酸氢根离子与氢离子结合,使水的电离平衡右移,但溶液中氢氧根离子的浓度大于氢离子,溶液显碱性,不符合题意;D选项,硫酸氢钠电离出的H+抑制水的电离,使水的电离平衡左移,不符合题意。 答案:B 2.(2015·广东高考卷)一定温度下,水溶液中H+和OH-的浓度变化曲线如图所示,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 解析:升高温度时,水的电离平衡右移,c(H+)和c(OH-)均增大,Kw随之增大,而c和b对应的Kw相等,A项不正确;由图中数据可计算出该温度下,水的离子积常数Kw=c(H+)·c(OH-)=1.0×10-7×1.0×10-7=1.0×10-14,B项不正确;加入FeCl3后,由于Fe3+水解促进了水的电离,使c(H+)增大,c(OH-)减小,但Kw不变,可引起由b向a的变化,C项正确;该温度下,稀释溶液,Kw不变,而c和d对应的Kw不相等,D项错误。 答案:C 3.(2017·湖北武汉二中质检)如图表示不同温度下的水中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:水的离子积常数表达式为Kw=c(H+)·c(OH-),适用于水及较稀的水溶液,A项正确;观察题中图示,XZ线表示溶液呈中性,c(H+)=c(OH-),M区域溶液呈碱性,c(OH-)>c(H+),B项正确;H2O(l)H+(aq)+OH-(aq) ΔH>0,升高温度平衡正向移动,图中Z点Kw=10-6.5×10-6.5=10-13大于X点的Kw=10-7×10-7=10-14,所以T2>T1,C项正确;XZ线上任意点表示溶液呈中性,由于各点温度不同,故pH不同,D项错误。 答案:D 考向二 水电离出的c(H+)或c(OH-)的计算 理清溶液中H+或OH-的来源 1.中性溶液中:H+或OH-均全部来自水的电离。 2.酸或NaHSO4溶液中:OH-全部来自水的电离,H+来自水的电离和溶质的电离;c(OH-)=c(OH-)水=c(H+)水。 3.碱的溶液中:H+全部来自水的电离,OH-来自水的电离和碱的电离;c(H+)=c(H+)水=c(OH-)水。 4.水解呈酸性的盐溶液中:H+全部来自水的电离。 5.水解呈碱性的盐溶液中:OH-全部来自水的电离。 4.常温下,计算下列溶液中由水电离出的c(H+)或c(OH-)。 (1)pH=2的盐酸:c(H+)水=________。 (2)pH=11的NaOH溶液:c(OH-)水=________。 (3)pH=2的FeCl3溶液:c(H+)水=________。 (4)pH=11的Na2CO3溶液:c(OH-)水=________。 解析:(1)pH=2,c(H+)=1×10-2 mol·L-1,c(H+)水=c(OH-)水= mol·L-1=1×10-12 mol·L-1。 (2)pH=11,c(H+)=1×10-11 mol·L-1,c(H+)水=c(H+)=1×10-11 mol·L-1;又c(OH-)水=c(H+)水,故c(OH-)水=1×10-11 mol·L-1。 (3)pH=2,c(H+)=1×10-2 mol·L-1,在FeCl3溶液中c(H+)水=c(H+)=1×10-2 mol·L-1。 (4)pH=11,c(H+)=1×10-11 mol·L-1,c(OH-)=1×10-3 mol·L-1,在Na2CO3溶液中c(OH-)水=c(OH-)=1×10-3 mol·L-1。 答案:(1)1×10-12 mol·L-1 (2)1×10-11 mol·L-1 (3)1×10-2 mol·L-1 (4)1×10-3 mol·L-1 5.某温度下[Kw=1×10-12 (mol·L-1)2],计算下列溶液中水电离出的c(H+)或c(OH-)。 (1)蒸馏水中c(H+)水=________。 (2)0.1 mol·L-1 NaOH溶液中c(OH-)水=________。 (3)pH=11 Na2CO3溶液中c(OH-)水=________。 解析:(1)c(H+)水= =1×10-6 mol·L-1。 (2)c(OH-)=0.1 mol·L-1,c(H+)= mol·L-1=1×10-11 mol·L-1,c(OH-)水=c(H+)水=c(H+)=1×10-11 mol·L-1。 (3)pH=11,c(H+)=1×10-11 mol·L-1,c(OH-)= mol·L-1=0.1 mol·L-1。 答案:(1)1×10-6 mol·L-1 (2)1×10-11 mol·L-1 (3)0.1 mol·L-1 考点二|溶液的酸碱性与pH(重点保分型——师生共研) 授课提示:对应学生用书第141页 [核心知识大通关] 1.溶液的酸碱性 (1)酸性溶液:c(H+)>c(OH-),常温下,pH<7。 (2)中性溶液:c(H+)=c(OH-),常温下,pH=7。 (3)碱性溶液:c(H+)<c(OH-),常温下,pH>7。 2.pH及其测量 (1)计算公式:pH=-lg_c(H+)。 (2)测量方法 ①pH试纸法:用镊子夹取一小块试纸放在洁净的表面皿或玻璃片上,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,即可确定溶液的pH。 ②pH计测量法:通过仪器可精确地测定溶液pH。 (3)溶液的酸碱性与pH的关系 常温下: 小题热身 1.用“酸性”“碱性”“中性”或“不确定”填空。 (1)pH<7的溶液。________。 (2)pH=7的溶液。________。 (3)c(H+)=c(OH-)的溶液。________。 (4)c(H+)=1×10-7mol·L-1的溶液。________。 (5)c(H+)>c(OH-)的溶液。________。 (6)0.1 mol·L-1的NH4Cl溶液。________。 (7)0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液。________。 (8)0.1 mol·L-1的NaHSO3溶液。________。 答案:(1)不确定 (2)不确定 (3)中性 (4)不确定 (5)酸性 (6)酸性 (7)碱性 (8)酸性 2.用pH试纸测溶液的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试纸读出的pH只能是整数;不能用pH试纸测定氯水的pH,因为氯水呈酸性的同时呈现强氧化性(漂白性)。 [考向精练提考能] 考向一 溶液的碱性的判断 1.(RJ选修4·P525题改编)室温下,在48 mL 0.1 mol·L-1盐酸中加入12 mL 0.4 mol·L -1 NaOH溶液时,所得的溶液( ) A.pH=7 B.pH>7 C.pH=10 D.pH=8 答案:A 2.判断下列溶液在常温下的酸、碱性: (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NH3·H2O和HCl溶液等体积混合。________。 (4)pH=2的HCl和pH=12的NaOH溶液等体积混合。________。 (5)pH=3的HCl和pH=10的NaOH溶液等体积混合。________。 (6)pH=3的HCl和pH=12的NaOH溶液等体积混合。________。 (7)pH=2的CH3COOH和pH=12的NaOH溶液等体积混合。________。 (8)pH=2的HCl和pH=12的NH3·H2O等体积混合。________。 答案:(1)中性 (2)碱性 (3)酸性 (4)中性 (5)酸性 (6)碱性 (7)酸性 (8)碱性 考向二 溶液pH的计算 3.常温下,求下列溶液的pH(已知lg 2=0.3)。 (1)0.005 mol·L-1 Ba(OH)2溶液。 (2)将pH=3的HCl与pH=3的H2SO4等体积混合 (3)将pH=8的NaOH与pH=10的NaOH溶液等体积混合。 (4)常温下,将pH=5的盐酸与pH=9的NaOH溶液以体积比11∶9混合。 (5)pH=2的盐酸与等体积的水混合。 (6)pH=2的盐酸加水稀释到1 000倍。 (7)0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液(已知CH3COOH的电离常数Ka=1.8×10-5)。 (8)0.1 mol·L-1 NH3·H2O溶液(NH3·H2O的电离度为α=1%,电离度=×100%)。 (9)某课外活动小组学生对采集的酸雨样品进行化验,所得数据如下:c(Na+)为5.0×10-6 mol·L-1、c(NO)为2.0×10-4 mol·L-1、c(SO)为4.0×10-4 mol·L-1,H+和OH-浓度未测定,求酸雨的pH。 解析:(1)c(OH-)=0.005 mol·L-1×2=0.01 mol·L-1。c(H+)= mol·L-1=1×10-12 mol·L-1,pH=12。 (2)由于两溶液c(H+)均为1×10-3 mol·L-1,等体积混合后,混合溶液中c(H+)仍为1×10-3 mol·L-1,故pH=3。 (3)pH=8的NaOH溶液中c(OH-)=10-6 mol·L-1,pH=10的NaOH溶液中c(OH-)=10-4 mol·L-1等体积混合后,c(OH-)= mol·L-1≈5×10-5 mol·L-1,c(H+)=2×10-10 mol·L-1。 pH=-lg(2×10-10)=10-lg 2=9.7。 (4)设盐酸的体积为11 L,则NaOH溶液的体积为9 L,pH=5的盐酸中c(H+)=10-5 mol·L-1,pH=9的NaOH溶液中c(OH-)=10-5 mol·L-1,二者混合后H+过量,其浓度c(H+)= mol·L-1=1×10-6 mol·L-1,pH=6。 (5)pH=2,即c(H+)=1×10-2 mol/L,稀释后c(H+)==5×10-3 mol·L-1,pH=2.3。 (6)pH=2,即c(H+)=1×10-2 mol·L-1,稀释后c(H+)==1×10-5 mol·L-1,pH=5。 (7)设CH3COOH溶液中c(H+)为x mol·L-1, CH3COOHH++CH3COO- 起始/(mol·L-1) 0.1 0 0 平衡/(mol·L-1) 0.1-x x x =1.8×10-5 mol·L-1, x≈1.3×10-3 mol·L-1,pH=3-lg 1.3=2.9 (8)c(OH-)=0.1 mol·L-1×1%=1×10-3 mol·L-1 c(H+)=1×10-11 mol·L-1,pH=11。 (9)根据电荷守恒有5×10-6 mol·L-1+c(H+)=2×10-4 mol·L-1+4.0×10-4 mol·L-1×2+c(OH-),由于酸雨中c(H+)>c(OH-),c(OH-)可忽略,有c(H+)=1×10-3 mol·L-1-5×10-6 mol·L-1≈1×10-3 mol·L-1,pH=3。 答案:(1)12 (2)3 (3)9.7 (4)6 (5)2.3 (6)5 (7)2.9 (8)11 (9)3 4.(1)1 mL pH=5的盐酸,加水稀释到10 mL pH=________;加水稀释到1 000 mL,pH________7。 (2)pH=5的H2SO4溶液,加水稀释到500倍,则稀释后c(SO)与c(H+)的比值为________。 解析:(2)pH=5的H2SO4溶液中:c(H+)=1×10-5 mol·L-1,c(SO)=0.5×10-5 mol·L-1;稀释500倍后溶液中:c(H+)≈1×10-7 mol·L-1,c(SO)= mol·L-1=1×10-8 mol·L-1,此时c(SO)∶c(H+)=1×10-8∶1×10-7=1∶10。 答案:(1)6 略小于 (2)1∶10 5.(1)体积相同,浓度均为0.2 mol·L-1的盐酸和CH3COOH溶液,分别加水稀释10倍,溶液的pH分别变成m和n,则m与n的关系为________。 (2)体积相同,浓度均为0.2 mol·L-1的盐酸和CH3COOH溶液,分别加水稀释m倍、n倍,溶液的pH都变成3,则m与n的关系为_________________________。 (3)体积相同,pH均等于1的盐酸和CH3COOH溶液,分别加水稀释m倍、n倍,溶液的pH都变成3,则m与n的关系为________。 (4)体积相同,pH均等于13的氨水和NaOH溶液,分别加水稀释m倍,n倍,溶液的pH都变成9,则m与n的关系为______________。 解析:(1)等浓度的盐酸和醋酸稀释过程的图像如图甲所示:分别加水稀释10倍后,二者的浓度仍相同,由于HCl是强电解质,CH3COOH是弱电解质,HCl的电离程度大于CH3COOH的电离程度,因此盐酸中的氢离子浓度大于醋酸中的氢离子浓度,因此有m<n。(2)由图甲可知,若二者稀释相同的倍数,则盐酸的pH小于醋酸的pH,若要二者的pH相等,则盐酸稀释的倍数大于醋酸稀释的倍数,故有m>n。(3)由于醋酸中存在电离平衡,在稀释过程中CH3COOH会继续电离出H+,其稀释过程中的图像如图乙所示。若稀释后溶液的pH都变成3(画一条平行于x轴的水平线),易得m<n。(4)与(3)相似画一个稀释图像即可,然后根据图像易得m>n。 答案:(1)m<n (2)m>n (3)m<n (4)m>n [练后反思] 1.常温下任何酸或碱溶液无限稀释时,溶液的pH都不可能大于7或等于7,只能接近于7。 2.稀释规律 溶液 稀释前溶液pH 加水稀释到体积为原来的10n倍 稀释后溶液pH 酸 强酸 pH=a pH=a+n 弱酸 a查看更多