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第二讲水的电离和溶液的酸碱性[考纲展示]1．了解水的电离、离子积常数。2.了解溶液pH的定义。了解测定溶液pH的方法，能进行pH的简单计算。3.能根据实验试题要求分析或处理实验数据，得出合理结论。考点一水的电离平衡一、水的电离水是极弱的电解质，其电离方程式为H2O＋H2OH3O＋＋OH－或H2OH＋＋OH－。二、水的离子积常数Kw＝c(H＋)·c(OH－)。1．室温下，Kw＝1×10－14。2．影响因素：只与温度有关，水的电离是吸热过程，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。在任何水溶液中均存在H＋和OH－，只要温度不变，Kw不变。三、影响水电离平衡的因素1．升高温度，水的电离程度增大，Kw增大。2．加入酸或碱，水的电离程度减小，Kw不变。3．加入可水解的盐(如FeCl3、Na2CO3)，水的电离程度增大，Kw不变。名师点拨名师点拨(1)Kw不仅适用于纯水，还适用于中性、酸性或碱性的稀溶液，不管哪种溶液均有c(H＋)H2O＝c(OH－)H2O。如酸性溶液中：[c(H＋)酸＋c(H＋)H2O]·c(OH－)H2O＝Kw；碱性溶液中：[c(OH－)碱＋c(OH－)H2O]·c(H＋)H2O＝Kw。(2)水的离子积常数表示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。(2013·高考大纲全国卷)下图表示水中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T1＜T2D．XZ线上任意点均有pH＝7[解析]根据水的电离、水的离子积的影响因素以及pH的计算逐一分析各选项。A.水电离出的c(H＋)与c(OH－)的乘积为一常数。B.由图看出M区域内c(H＋)c(OH－)。C.T2时c(H＋)·c(OH－)大于T1时c(H＋)·c(OH－)，因为水的电离过程是吸热的，温度越高，水的离子积越大，所以T2T1。D.pH＝－lgc(H＋)，XZ线上任意点的c(H＋)＝c(OH－)，但pH不一定为7。[答案]D[思维建模]水电离产生c（H＋）和c（OH－）计算的5种类型任何水溶液中水电离产生的c(H＋)和c(OH－)总是相等的，有关计算有以下5种类型(以常温时的溶液为例)。(1)中性溶液：c(OH－)＝c(H＋)＝10－7mol/L。(2)酸的溶液——OH－全部来自水的电离。实例：pH＝2的盐酸中c(H＋)＝10－2mol/L，则c(OH－)＝Kw/10－2＝1×10－12(mol/L)，即水电离出的c(H＋)＝c(OH－)＝10－12mol/L。(3)碱的溶液——H＋全部来自水的电离。实例：pH＝12的NaOH溶液中c(OH－)＝10－2mol/L，则c(H＋)＝Kw/10－2＝1×10－12(mol/L)，即水电离出的c(OH－)＝c(H＋)＝10－12mol/L。(4)水解呈酸性的盐溶液——H＋全部来自水的电离。实例：pH＝5的NH4Cl溶液中，由水电离出的c(H＋)＝10－5mol/L，因部分OH－与部分NH＋4结合使c(OH－)＝10－9mol/L。(5)水解呈碱性的盐溶液——OH－全部来自水的电离。实例：pH＝12的Na2CO3溶液中，由水电离出的c(OH－)＝10－2mol/L，因部分H＋与部分CO2－3结合使c(H＋)＝10－12mol/L。注意：要区分清楚溶液组成和性质的关系，酸性溶液不一定是酸溶液，碱性溶液不一定是碱溶液。1.(2015·内蒙古赤峰一中模拟)水的电离达到平衡：H2OH＋＋OH－ΔH0，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．向水中加入少量固体CH3COONa，平衡逆向移动，c(H＋)降低D．加入CaO固体，Kw不变解析：选B。A项错误，加入稀氨水，平衡逆向移动，但溶液中的c(OH－)仍然是增大的；B项正确，因为Kw只与温度有关，与溶液的酸碱度无关，同时NaHSO4在水中的电离方程式为NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO2－4，所以溶液中的c(H＋)增大；C项错误，向水中加入少量固体CH3COONa，CH3COO－能结合水电离出的H＋，促使水的电离正向移动；D项错误，加入的CaO固体与水反应放热，Kw增大。题组一水的电离平衡的影响因素1．(2015·江苏苏州质检)下列操作会促进H2O的电离，且使溶液pH7的是()A．将纯水加热到90℃B．向水中加少量NaOH溶液C．向水中加少量Na2CO3溶液D．向水中加少量FeCl3溶液解析：选C。将纯水加热到90°C，水的电离程度增大，c(H＋)＝c(OH－)10－7mol·L－1，pH7，A错；向水中加少量NaOH溶液，水中c(OH－)增大，pH7，但水的电离平衡向逆方向移动，即水的电离受到抑制，B错；向水中加少量Na2CO3溶液，CO2－3与H＋结合，水中c(H＋)减小，水的电离平衡向正方向移动，c(OH－)增大，c(OH－)c(H＋)，pH7，C对；向水中加少量FeCl3溶液，Fe3＋与OH－结合为弱电解质Fe(OH)3，水中c(OH－)减小，水的电离平衡向正方向移动，c(H＋)增大，c(H＋)c(OH－)，pH7，D错。2．(2015·陕西西安模拟)25℃时，水中存在电离平衡：H2OH＋＋OH－ΔH0。下列叙述正确的是()A．将水加热，Kw增大，pH不变B．向水中通入HCl气体，c(H＋)增大，Kw不变C．向水中加入少量NaOH固体，平衡逆向移动，c(OH－)降低D．向水中加入少量NH4Cl固体，平衡正向移动，c(OH－)增大解析：选B。将水加热时，电离平衡右移，电离出的c(H＋)、c(OH－)均增大，pH减小，A项错误；通入HCl气体，c(H＋)增大，平衡逆向移动，温度未变化，Kw不变，B项正确；加入NaOH，c(OH－)增大，平衡逆向移动，C项错误；加入NH4Cl，NH＋4水解使平衡正向移动，c(OH－)减小，D项错误。题组二水电离的c(H＋)或c(OH－)的计算3．25℃时，在等体积的①pH＝0的H2SO4溶液、②0.05mol/L的Ba(OH)2溶液、③pH＝10的Na2S溶液、④pH＝5的NH4NO3溶液中，发生电离的水的物质的量之比是()A．1∶10∶1010∶109B．1∶5∶5×109∶5×108C．1∶20∶1010∶109D．1∶10∶104∶109解析：选A。25℃时，pH＝0的H2SO4溶液中由水电离出的c(H＋)＝10－14mol·L－1；0.05mol·L－1的Ba(OH)2溶液中c(OH－)＝0.05mol·L－1×2＝0.1mol·L－1，根据Kw＝c(H＋)·c(OH－)＝1.0×10－14得，由水电离出的c(H＋)＝10－13mol·L－1；pH＝10的Na2S溶液中由水电离出的c(H＋)＝10－4mol·L－1；pH＝5的NH4NO3溶液中由水电离出的c(H＋)＝10－5mol·L－1，故等体积上述溶液中发生电离的水的物质的量之比为10－14∶10－13∶10－4∶10－5＝1∶10∶1010∶109，即选项A正确。4．(2015·山东德州模拟)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：1.0×10－7mol·L－1；乙：1.0×10－6mol·L－1；丙：1.0×10－2mol·L－1；丁：1.0×10－12mol·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、丁解析：选C。如果该溶液是一种强碱(如NaOH)溶液，则该溶液的OH－首先来自于碱(NaOH)的电离，水的电离被抑制，c(H＋)＝1×10－12mol·L－1，所有这些H＋都来自于水的电离，水电离时当然同时提供相同物质的量的OH－，所以丁是对的。如果该溶液是一种强碱弱酸盐溶液，则该溶液之所以呈碱性是由于盐中弱酸根水解的缘故。水解时，弱酸根离子与水反应生成弱酸和OH－，使溶液中c(OH－)c(H＋)，溶液中的OH－由水电离所得，所以丙也是正确的。反思归纳(1)酸、碱、盐虽然影响水的电离平衡(不水解的盐除外)，造成水电离出的H＋或OH－的浓度发生变化，但在温度一定时Kw仍然不变，因为Kw只与温度有关。(2)水的离子积常数Kw＝c(H＋)·c(OH－)中H＋和OH－不一定是水电离出来的。c(H＋)和c(OH－)均指溶液中的H＋或OH－的总浓度。这一关系适用于任何水溶液。(3)在pH＝2的盐酸溶液中由水电离出来的c(H＋)与c(OH－)之间的关系是相等的。因为外界条件改变，水的电离平衡发生移动，但任何时候水电离出来的c(H＋)和c(OH－)总是相等的。(4)室温下，由水电离出的c(H＋)＝1×10－13mol/L的溶液可能呈强酸性或强碱性，故该溶液中HCO－3、HSO－3均不能大量共存。考点二溶液的酸碱性与pH一、溶液的酸碱性溶液的酸碱性取决于溶液中c(H＋)和c(OH－)的相对大小。(将“”、“＝”或“”填空)酸性溶液中中性溶液中碱性溶液中c(H＋)c(OH－)c(H＋)＝c(OH－)c(H＋)c(OH－)二、溶液的pH1．定义式：pH＝－lg_c(H＋)。2．溶液的酸碱性与pH的关系室温下：3．适用范围：0～14。4．测量(1)pH试纸法：取一小块试纸放在玻璃片或表面皿上，用洁净干燥的玻璃棒蘸取待测溶液点在试纸的中央，变色后与标准比色卡对比，即可确定溶液的pH。(2)pH计测量法。名师点拨(1)溶液呈现酸、碱性的实质是c(H＋)与c(OH－)的相对大小不相等，不能只看pH，一定温度下pH＝6的溶液也可能显中性，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)广泛pH试纸只能测出pH的整数值。)(2015·最新改编)常温下，下列叙述正确的是()A．将pH＝a的氨水稀释10倍后，其pH＝b，则a＝b＋1B．将pH＝3.0的盐酸稀释105倍后，溶液的pH＝8.0C．将pH＝9.0的NaOH溶液与pH＝11.0的NaOH溶液等体积混合，所得溶液的pH＝9.3D．若将1mLpH＝1.0的盐酸与100mLNaOH溶液混合后，溶液的pH＝7.0，则NaOH溶液的pH＝11.0[解析]一水合氨为弱电解质，加水稀释，促进其电离，溶液pH变化比强碱的小，故将pH＝a的氨水稀释10倍后，其pH＝b，则ab＋1，A项叙述错误；对于强酸溶液，每稀释10倍时，pH增大1个单位，但不能超过7，只能接近7，B项叙述错误；强碱溶液混合，不能直接按c(H＋)进行计算，应先求出混合溶液中的c(OH－)，再求c(H＋)，进一步求pH。混合后c(OH－)＝10－5mol·L－1＋10－3mol·L－12≈10－3mol·L－12，则c(H＋)＝2×10－11mol·L－1，pH＝11－lg2≈10.7，C项叙述错误；设NaOH溶液的pH＝b，两溶液混合后溶液的pH＝7.0，则1×10－3L×10－1mol·L－1＝100×10－3L×10b－14mol·L－1，解得b＝11.0，D项叙述正确。[答案]D[思维建模]—突破解题障碍·理清解题思路(1)单一溶液的pH计算强酸溶液：如HnA，设浓度为cmol/L，c(H＋)＝ncmol/L，pH＝－lgc(H＋)＝－lgnc。强碱溶液(25℃)：如B(OH)n，设浓度为cmol/L，c(H＋)＝10－14ncmol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝14＋lgnc。(2)混合溶液的pH的计算类型①两种强酸混合：直接求出c(H＋)混，再据此求pH，c(H＋)混＝c1（H＋）V1＋c2（H＋）V2V1＋V2。②两种强碱混合：先求出c(OH－)混，再据Kw求出c(H＋)混，最后求pH，c(OH－)混＝c1（OH－）V1＋c2（OH－）V2V1＋V2。③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