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- 2021-07-06 发布
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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