江苏省2020版高考化学新增分大一轮复习专题8溶液中的离子反应第24讲水的电离和溶液的pH讲义(含解析)苏教版.docx
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1、1第 24 讲 水的电离和溶液的 pH考纲要求 1.理解水的电离和水的离子积常数。2.了解溶液 pH 的定义,能进行溶液 pH 的简单计算。3.初步掌握中和滴定的原理和方法,初步掌握测定溶液 pH 的方法。考点一 水的电离与水的离子积常数1水的电离水是极弱的电解质,水的电离方程式为 H2OH 2OH3O OH 或 H2OH OH 。2水的离子积常数Kw c(H )c(OH )。(1)室温下: Kw110 14 。(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,也适用于稀的电解质水溶液。(4)Kw揭示了在任何水溶液中均存在 H 和 OH ,只要温度不变,
2、 Kw不变。3影响水电离平衡的因素填写外界条件对水电离平衡的具体影响体系变化条件 平衡移动方向 Kw 水的电离程度 c(OH ) c(H )HCl 逆 不变 减小 减小 增大NaOH 逆 不变 减小 增大 减小Na2CO3 正 不变 增大 增大 减小可水解的盐 NH4Cl 正 不变 增大 减小 增大升温 正 增大 增大 增大 增大温度降温 逆 减小 减小 减小 减小其他:如加入 Na 正 不变 增大 增大 减小(1)温度一定时,水的电离常数与水的离子积常数相等()(2)100的纯水中 c(H )110 6 molL1 ,此时水呈酸性()(3)在蒸馏水中滴加浓 H2SO4, Kw不变()(4)N
3、aCl 溶液和 CH3COONH4溶液均显中性,两溶液中水的电离程度相同()2(5)室温下,0.1molL 1 的 HCl 溶液与 0.1molL1 的 NaOH 溶液中水的电离程度相等()(6)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()1 Kw c(H )c(OH )中,H 和 OH 一定由水电离出来的吗?答案 不一定,如酸溶液中 H 由酸和水电离产生,碱溶液中 OH 由碱和水电离产生,只要是水溶液必定有 H 和 OH ,当溶液浓度不大时,总有 Kw c(H )c(OH )。225,pH3 的某溶液中,H 2O 电离出的 H 浓度为多少?答 案 (1
4、)若 为 水 解 呈 酸 性 的 盐 溶 液 , 促 进 水 的 电 离 , 由 水 电 离 出 的 c 水 (H ) 110 3 molL 1。(2)若为酸,抑制水的电离,由水电离出的c 水 (H ) c(OH ) molL1 110 11 molL1 。KwcH 110 14110 3题组一 影响水电离平衡的因素及结果判断125时,相同物质的量浓度的下列溶液:NaCl NaOH H 2SO4 (NH 4)2SO4,其中水的电离程度按由大到小顺序排列的一组是( )A BC D答案 C解析 分别为碱、酸,抑制水的电离;中 NH 水解促进水的电离,NaCl 不影响水 4的电离。225时,某溶液中
5、由水电离产生的 c(H )和 c(OH )的乘积为 11018 ,下列说法正确的是( )A该溶液的 pH 可能是 5 B此溶液不存在C该溶液的 pH 一定是 9 D该溶液的 pH 可能为 7答案 A解析 由题意可知该溶液中由水电离产生的 c(H ) c(OH )110 9 molL1 ,该溶液中水的电离受到抑制,可能是酸溶液,也可能是碱溶液。若为酸溶液,则 pH5;若为碱溶液,则 pH9,故 A 项正确。33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 ) KwB M 区域内任意点均有 c(H ) c(OH )C图中 T1T2
6、D XZ 线上任意点均有 pH7答案 CD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 项错误; XZ 线上任意点都有c(H ) c(OH ),只有当 c(H )10 7 molL1 时,才有 pH7,D 项错误。正确理解水的电离平衡曲线(1)曲线上任意点的 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
7、现曲线上点之间的转化需保持温度不变,改变酸碱性;实现曲线上点与曲线外点之间的转化一定得改变温度。题组二 水电离出的 c(H )或 c(OH )的定量计算4已知 NaHSO4在水中的电离方程式为 NaHSO4=Na H SO 。某温度下,向 c(H )24 110 6 molL 1的 蒸 馏 水 中 加 入 NaHSO4晶 体 , 保 持 温 度 不 变 , 测 得 溶 液 的 c(H ) 1102 molL1 。下列对该溶液的叙述不正确的是( )A该温度高于 25B由水电离出来的 H 的浓度为 11010 molL1C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
8、c(OH )减小答案 D解析 A 项, Kw110 6 1106 110 12 ,温度高于 25;B、C 项,NaHSO 4电离出的4H 抑制 H2O 电离, c(H )H2O c(OH )110 10 molL1 ;D 项,加 H2O 稀释, c(H )减小,而 c(OH )增大。5(2018长沙市雅礼中学检测)25时,在等体积的pH0 的 H2SO4溶液、0.05molL 1 的 Ba(OH)2溶液、pH10 的 Na2S 溶液、pH5 的 NH4NO3溶液中,发生电离的水的物质的量之比是( )A11010 1010 9B15(510 9)(510 8)C12010 1010 9D1101
9、0 410 9答案 A解析 H 2SO4与 Ba(OH)2抑制水的电离,Na 2S 与 NH4NO3促进水的电离。25时,pH0 的H2SO4溶液中: c(H2O)电离 c(OH ) molL1 10 14 molL1 ;0.05molL 1 的10 14100Ba(OH)2溶 液 中 : c(H2O)电 离 c(H ) molL 1 10 13 molL 1; pH 10 的 Na2S 溶 液10 140.1中 : c(H2O)电离 c(OH )10 4 molL1 ;pH5 的 NH4NO3的溶液中: c(H2O)电离 c(H )10 5 molL1 。它们的物质的量之比为 1014 10
10、 13 10 4 10 5 11010 1010 9,故 A 正确。水电离的 c(H )或 c(OH )的计算技巧(25时)(1)中性溶液: c(H ) c(OH )1.010 7 molL1 。(2)酸 或 碱 抑 制 水 的 电 离 , 水 电 离 出 的 c(H ) c(OH ) 10 7 molL 1, 当 溶 液 中 的c(H ) 107 molL1 时就是水电离出的 c(H );当溶液中的 c(H )10 7 molL1 时,就用 1014 除以这个浓度即得到水电离的 c(H )。(3)可水解的盐促进水的电离,水电离的 c(H )或 c(OH )均大于 107 molL1 。若给出
11、的c(H )10 7 molL1 ,即为水电离的 c(H );若给出的 c(H )10 7 molL1 ,就用1014 除以这个浓度即得水电离的 c(H )。题组三 酸碱中和反应过程中水电离 c(H )变化分析6.常温下,向 20mL0.1molL1 氨水溶液中滴加盐酸,溶液中由水电离出的 c(H )随加入盐酸体积的变化如图所示。则下列说法正确的是( )5Ab、d 两点为恰好完全反应点Bc 点溶液中, c(NH )c(OH ),常温下,pH7。2pH 及其测量(1)计算公式:pHlg_ c(H )。(2)测量方法pH 试纸法用镊子夹取一小块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
12、试纸的中央,变色后与标准比色卡对照,即可确定溶液的 pH。pH 计测量法(3)溶液的酸碱性与 pH 的关系常温下:3溶液 pH 的计算(1)单一溶液的 pH 计算强酸溶液:如 HnA,设浓度为 cmolL1 , c(H ) ncmolL1 ,pHlg c(H )lg ( nc)。强碱溶液(25):如 B(OH)n,设浓度为 cmolL1 , c(H ) molL1 ,pHlg c(H )14lg ( nc)。10 14nc(2)混合溶液 pH 的计算类型7两种强酸混合:直接求出 c(H )混 ,再据此求 pH。 c(H )混 。cH 1V1 cH 2V2V1 V2两种强碱混合:先求出 c(OH
13、 )混 ,再据 Kw求出 c(H )混 ,最后求 pH。 c(OH )混 。cOH 1V1 cOH 2V2V1 V2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,最后求pH。c(H )混 或 c(OH )混 。|cH 酸 V酸 cOH 碱 V碱 |V酸 V碱(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)某溶液的 c(H )10 7 molL1 ,则该溶液呈酸性()(3)pH 减小,溶液的酸性一定增强()(4)100时 Kw1.010 12, 0.01molL1 盐酸的 pH2,0.01molL 1 的 NaOH 溶液的pH10
14、()(5)用蒸馏水润湿的 pH 试纸测溶液的 pH,一定会使结果偏低()(6)用广范 pH 试纸测得某溶液的 pH 为 3.4()(7)用 pH 计测得某溶液的 pH 为 7.45()(1)溶液呈现酸、碱性的实质是 c(H )与 c(OH )不相等,不能只看 pH,一定温度下 pH6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。11 mL pH9 的 NaOH 溶液,加水稀释到 10 mL,pH_;加水稀释到 100 mL,pH_7。答案 8 接近2常温下,两种溶液混合后酸碱性的判断(在括号中填“酸性” “
15、碱性”或“中性”)。(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)相同浓度的 NH3H2O 和 HCl 溶液等体积混合( )(4)pH2 的 H2SO4和 pH12 的 NaOH 溶液等体积混合( )(5)pH3 的 HCl 和 pH10 的 NaOH 溶液等体积混合( )(6)pH3 的 HCl 和 pH12 的 NaOH 溶液等体积混合( )8(7)pH2 的 CH3COOH 和 pH12 的 NaOH 溶液等体积混合( )(8)pH2 的 H2SO4和 pH12 的 NH3H2O 等体积混合( )答案
16、 (1)中性 (2)碱性 (3)酸性 (4)中性 (5)酸性 (6)碱性 (7)酸性 (8)碱性1稀释规律酸、碱溶液稀释相同倍数时,强电解质溶液比弱电解质溶液的 pH 变化幅度大,但不管稀释多少倍,最终都无限接近中性。2酸碱混合规律(1)等浓度等体积一元酸与一元碱混合的溶液“谁强显谁性,同强显中性” 。(2)25 时 , 等 体 积 pH 之 和 等 于 14 的 一 强 一 弱 酸 碱 混 合 溶 液 “谁 弱 谁 过 量 , 谁 弱 显 谁 性 ”。(3)强酸、强碱等体积混合(25时)pH 之和等于 14 呈中性;pH 之和小于 14 呈酸性;pH 之和大于 14 呈碱性。题组一 有关 p
17、H 的简单计算1按要求计算下列溶液的 pH(常温下,忽略溶液混合时体积的变化):(1)0.1molL1 的 CH3COOH 溶液(已知 CH3COOH 的电离常数 Ka1.810 5 )。(2)0.1 molL 1的 NH3H2O(NH3H2O 的 电 离 度 1%, 电 离 度 100%)。已 电 离 的 弱 电 解 质 浓 度弱 电 解 质 的 初 始 浓 度(3)pH2 的盐酸与等体积的水混合。(4)常温下,将 0.1molL1 氢氧化钠溶液与 0.06molL1 硫酸溶液等体积混合。(5)25时,pH3 的硝酸和 pH12 的氢氧化钡溶液按照体积比为 91 混合。答案 (1)2.9 (
18、2)11 (3)2.3 (4)2 (5)10解析 (1)CH 3COOH CH 3COO H c(初始) 0.1molL 1 00c(电离) c(H ) c(H ) c(H )c(平衡) 0.1 c(H ) c(H ) c(H )则 Ka 1.810 5c2H 0.1 cH 解得 c(H )1.310 3 molL1 ,9所以 pHlg c(H )lg (1.310 3 )2.9。(2) NH 3H2O OH NH 4c(初始) 0.1molL 1 00c(电离) 0.11%molL 1 0.11%molL1 0.11%molL1则 c(OH )0.11%molL 1 10 3 molL1c(
19、H )10 11 molL1 ,所以 pH11。(3)c(H ) molL1 pHlg 2lg22.3。10 22 10 22(4)0.1 molL 1 NaOH 溶 液 中 c(OH ) 0.1 molL 1,0.06 molL 1的 硫 酸 溶 液 中c(H ) 0.06molL1 20.12molL 1 ,二者等体积混合后溶液呈酸性,混合溶液中 c(H )0.01molL 1 ,则 pHlg0.012。0.12molL 1 0.1molL 12(5)pH3 的硝酸溶液中 c(H )10 3 molL1 ,pH12 的 Ba(OH)2溶液中 c(OH ) molL1 10 2 molL1
20、,二者以体积比 91 混10 1410 12合,Ba(OH) 2过量,溶液呈碱性,混合溶液中c(OH )10 2molL 11 10 3molL 199 1110 4 molL1则混合后 c(H ) molL1KwcOH 110 14110 4110 10 molL1故 pHlg10 10 10。2根据要求解答下列问题(常温条件下):(1)pH5 的 H2SO4溶液,加水稀释到 500 倍,则稀释后 c(SO )与 c(H )的比值为24_。(2)取浓度相同的 NaOH 和 HCl 溶液,以 32 体积比相混合,所得溶液的 pH 等于 12,求原溶液的浓度。(3)在一定体积 pH12 的 Ba
21、(OH)2溶液中,逐滴加入一定物质的量浓度的 NaHSO4溶液,当溶液中的 Ba2 恰好完全沉淀时,溶液 pH11。若反应后溶液的体积等于 Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的体积之和,则 Ba(OH)2溶液与 NaHSO4溶液的体积比是_。(4)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 b13,则 _。VaVb10答案 (1) (2)0.05molL 1 (3)14 (4)10110解析 (1)稀释前 c(SO ) molL1 ,稀释后 c(SO )2410 52 24 molL1 10 8 molL1 , c(H )稀释后接近
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