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  • 2021-07-06 发布

高考化学考点44 水的电离

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1 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:H2O+H2O H3O+ + OH−,可简写为 H2O H++OH−。 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、水的电离平衡的影响因素和有关计算 1.外界因素对水电离的影响 改变条件 电离平衡 溶液中 c(H+) 溶液中 c(OH−) pH 溶液的 酸碱性 KW 升高温度 右移 增大 增大 减小 中性 增大 加入酸,如稀硫 酸、醋酸 左移 增大 减小 减小 酸性 不变 加入酸、 碱 加入碱,如 NaOH 溶液、氨 水 左移 减小 增大 增大 碱性 不变 加入盐 加入强碱弱酸盐, 如 Na2CO3 溶液 右移 减小 增大 增大 碱性 不变 2 加入强酸弱碱盐, 如 AlCl3 溶液 右移 增大 减小 减小 酸性 不变 加入强酸强碱盐, 如 NaCl 溶液 不移动 不变 不变 不变 中性 不变 加入活 泼金属 如 Na 右移 减小 增大 增大 碱性 不变 2.水电离出的 c(H+)或 c(OH−)的计算(25 ℃时) (1)中性溶液 c(OH−)=c(H+)=10−7 mol·L−1 (2)酸溶液 酸溶液中,H+来源于酸的电离和水的电离,而 OH−只来源于水的电离。 (3)碱溶液 碱溶液中,OH−来源于碱的电离和水的电离,而 H+只来源于水的电离。 (4)盐溶液 水解呈酸性或碱性的盐溶液中,H+和 OH−均来源于水的电离。 - - (H ) (H ) (H ) (OH ) (OH ) (H ) c c c c c c             酸 水 水 水 - - - - (OH ) (OH ) (OH ) (H ) (H ) (OH ) c c c c c c          水碱 水 水 - W - - W - - - (H ) (H ) (OH ) (H ) (OH ) (OH ) (H ) (OH ) : (H ) (H ) (OH ) (OH ) c c Kc c c c Kc c c c c c                              水 水 水 水 酸性 中性 碱性 3 考向一 水电离平衡的影响因素 典例 1 25 ℃时,水的电离达到平衡:H2O H++OH− ΔH>0,下列叙述正确的是 A.向水中加入稀氨水,平衡逆向移动,c(OH−)降低 B.向水中加入少量固体硫酸氢钠,c(H+)增大,KW 不变 C.向水中加入少量盐酸,平衡逆向移动,c(OH−)增大 D.将水加热,KW 增大,pH 不变,呈中性 【答案】B 1.25 ℃时,相同物质的量浓度的下列溶液:①Na2SO4 ②HCl ③Ba(OH)2 ④AlCl3,其中水的电离程度按 由大到小顺序排列的一组是 A.④>③>②>①     B.②>③>①>④ C.④>①>②>③ D.③>②>①>④ 水电离平衡移动的判断 (1)促进水的电离 (2)抑制水的电离 考向二 水电离出的 c(H+)或 c(OH−)的计算 - +OH H ( )  升高温度 消耗 或 金属钠、可以水解的盐 4(NaHSO )  降低温度 外加酸、碱 性质上相当于一元强酸 4 典例 1 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+)=1×10-2 mol·L-1。下列对该溶液的叙述不正确的是 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 【答案】D 2.室温下,在 pH=12 的某溶液中,分别有甲、乙、丙、丁四位同学计算出由水电离出的 c(OH−)的数据分别 为甲:1.0×10−7 mol·L−1;乙:1.0×10−6 mol·L−1;丙:1.0×10−2 mol·L−1;丁:1.0×10−12 mol·L−1。其中你认 为可能正确的数据是 A.甲、乙 B.乙、丙 C.丙、丁 D.乙、丁 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=1×10−12 mol·L−1,水电离出 的 c(H+)=c(OH−)=10−12 mol·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, W 210 K  W 210 K  5 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 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 结合 使得溶液中 c(H+)减小,为 10−12 mol·L−1。 1.下列说法正确的是 A.水的电离方程式:H2O===H++OH- B.pH=7 的溶液一定是中性溶液 C.升高温度,水的电离程度增大 D.将稀醋酸加水稀释时,c(H+)减小,c(OH-)也减小 2.常温下水的离子积常数 KW=1.0×10−14,在 100 ℃时水的离子积常数 K'W=1.0×10−12。若将下列溶液加热至 90 ℃(忽略溶液体积变化),则溶液 pH 不变的是 A.硫酸钠溶液 B.稀硫酸 C.氢氧化钠溶液 D.浓盐酸 3.下与纯水的电离相似,液氨中也存在着微弱的电离:2NH3 + ,据此判断以下叙述中错误 的是 A.液氨中含有 NH3、 、 等微粒 B.一定温度下液氨中 c( )·c( )是个常数 C.液氨的电离达到平衡时:c(NH3)=c( )=c( ) D.只要不加入其他物质,液氨中 c( )=c( ) 4.在 c(H+)∶c(OH−)=1∶106 的水溶液中能大量共存的离子组是 A.K+、Al3+、 、 B.Na+、 、 、Cl− C.Na+、K+、 、ClO− D.Na+、Fe2+、I−、 5.水的电离过程为 H2O H++OH-,在不同温度下其离子积为 Kw(25 ℃)=1.0×10-14,Kw(35 ℃)=2.1×10-14, + 4NH 2 3CO  + 4NH 2NH + 4NH 2NH + 4NH 2NH + 4NH 2NH + 4NH 2NH 3HCO 2 4SO  + 4NH 2 3CO  3NO 2 3SO  6 则下列叙述中正确的是 A.c(H+)随温度的升高而降低 B.35 ℃时,c(H+)>c(OH-) C.溶液 pH:pH(35 ℃)>pH(25 ℃) D.35 ℃时已电离的水的浓度约为 1.45×10-7 mol·L-1 6.下列四种溶液中,室温下由水电离生成的 H+浓度之比(①∶②∶③∶④)是 ①pH=0 的盐酸 ②0.1 mol·L-1 的盐酸 ③0.01 mol·L-1 的 NaOH 溶液 ④pH=11 的 NaOH 溶液 A.1∶10∶100∶1 000     B.0∶1∶12∶11 C.14∶13∶12∶11 D.14∶13∶2∶3 7.常温下,0.1 mol·L-1 某一元酸(HA)溶液中 =1×10-8,下列叙述正确的是 A.该一元酸溶液的 pH=1 B.该溶液中由水电离出的 c(H+)=1×10-11 mol·L-1 C.该溶液中水的离子积常数为 1×10-22 D.用 pH=11 的 NaOH 溶液 V1 L 和 V2 L 0.1 mol·L-1 该一元酸(HA)溶液混合,若混合溶液的 pH=7,则 V1<V2 8.在不同温度下,水溶液中 c(H+)与 c(OH−)的关系如图所示。下列有关说法中正确的是 A.若从 a 点到 c 点,可采用在水中加入酸的方法 B.b 点对应的醋酸中由水电离出的 c(H+)=10−6 mol·L−1 C.c 点对应溶液的 KW 大于 d 点对应溶液的 KW D.T ℃时,0.05 mol·L−1 Ba(OH)2 溶液的 pH=11 9.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: + (OH ) (H ) c c  7 (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 。则该温度下,0.01 mol·L-1 盐酸的酸度 AG=________。 10.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( )=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=    。 1.[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 +(H ) (OH ) c c  2 4SO  8 1.【答案】C 【解析】A.水是弱电解质,电离方程式应该使用可逆号,H2O H++OH-,错误。B.若溶液的温度不 是室温,则 pH=7 的溶液不一定是中性溶液,错误。C.水是弱电解质,电离吸收热量,所以升高温度, 水的电离程度增大,正确。D.将稀醋酸加水稀释时,c(H+)减小,由于存在水的电离平衡,所以 c(OH-) 增大,错误。 2.【答案】B 【解析】由题目提供的不同温度下水的离子积常数可知,温度升高,水的离子积常数增大。硫酸钠不会 破坏水的电离平衡,但升高温度时,水的电离程度增大,溶液中 c(H+)增大,溶液的 pH 减小;稀硫酸的 pH 取决于 H2SO4 完全电离产生的 c(H+),不会随温度变化而变化;升高温度时,氢氧化钠溶液中 c(OH−)不会 变化,但由于水的离子积常数增大,所以 c(H+)增大,溶液的 pH 减小;因为加热浓盐酸时,会有大量 HCl 气体逸出,c(H+)减小,溶液的 pH 增大。 3.【答案】C 【解析】此题要求将水的电离迁移应用于 NH3。NH3 分子电离产生 H+和 ,H+与 NH3 结合生成 ,液氨电离产生等量的 与 ,一定温度下离子浓度乘积为一常数; 类似于 H+, 类似于 OH-。 5.【答案】D 2NH + 4NH 2NH + 4NH + 4NH 2NH 考点冲关 9 【解析】由两种温度下水的离子积常数值知水的电离是吸热的,温度高时水中 c(H+)较高,pH 较小,但 溶液中 c(H+)=c(OH-),溶液呈中性,A、B、C 错误;已电离的水的浓度与电离生成的 c(H+)及 c(OH-)相等, 利用水的离子积常数可判断 D 正确。 6.【答案】A 【解析】①中c(H+)=1 mol·L-1,由水电离出的 c(H+)与溶液中 c(OH-)相等,等于 1.0×10-14 mol·L-1;② 中 c(H+)=0.1 mol·L-1,由水电离出的 c(H+)=1.0×10-13 mol·L-1;③中 c(OH-)=1.0×10-2 mol·L-1,由 水电离出的 c(H+)与溶液中 c(H+)相等,等于 1.0×10-12 mol·L-1;④中c(OH-)=1.0×10-3 mol·L-1,同③ 所述由水电离出的 c(H+)=1.0×10-11 mol·L-1。即(1.0×10-14)∶(1.0×10-13)∶(1.0×10-12)∶(1.0×10-11)= 1∶10∶100∶1 000。 7.【答案】B 【解析】将 c(OH-)= 代入原题关系式中可得 =1×10-8,解得 c(H+)=1×10-3 mol·L-1,所 以该溶液的 pH=3,A 项错误;酸溶液中水的电离看氢氧根离子,c(OH-)= mol·L-1=1×10-11 mol·L-1,所以由水电离出的 c(H+)=1×10-11 mol·L-1,B 项正确;常温下,水的离子积是一个常数,为 1×10-14,C 项错误;由于 HA 是弱酸,二者等体积混合呈酸性,当 pH=7 时应有 V1>V2,D 项错误。 9.【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 =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, w +(H ) K c 14 2 + 1 10 (H )c  14 3 1 10 1 10     1210 0.01  10 0.01 mol·L-1 盐酸的酸度 AG=lg =8。 10.【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( )=5×10−4 mol·L−1,则 c(Na+)=2c( )=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 =0.01,解得 = 。 玻璃钢与撑杆跳高 撑杆跳高是田径比赛的项目之一。撑杆跳最初使用的是木杆、竹竿等天然材料。1942 年,美国人发明了 轻质铝合金撑杆,使这项运动的成绩提高了一大步。1960 年,美国运动员尤尔塞斯用玻璃纤维复合杆越过 4.98 米,打破了人的体力不能越过 4.87 米极限的神话。1985 年,撑杆跳“沙皇”布勃卡首次越过 6 米大关, 他用的是新型碳纤维撑杆。而现在很多运动员使用了航空材料碳素撑杆,比布勃卡的先进得多。 +(H ) (OH ) c c  2 4SO  2 4SO  2 1 1 2 0.1 0.1V V V V     1 2 V V 9 11

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