2016届高考化学一轮复习 24水的电离和溶液的酸碱性讲义剖析

水的电离和溶液的酸碱性1.了解水的电离、离子积常数。(中频)2.了解溶液pH的定义，能进行pH的简单计算。(中频)3.了解测定溶液pH的方法。4.掌握酸碱中和滴定的原理及操作方法。(中频)水的电离1．电离方程式水是一种极弱的电解质，其电离方程式为2H2OH3O＋＋OH－，可简写为H2OOH－＋H＋。2．几个重要数据3．外界因素对水的电离平衡的影响(1)温度：温度升高，促进水的电离，Kw增大；温度降低，抑制水的电离，Kw减小。(2)酸、碱：抑制水的电离，Kw不变。(3)能水解的盐：促进水的电离，Kw不变。溶液的酸碱性与pH1．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。c(H＋)c(OH－)，溶液呈酸性c(H＋)＝c(OH－)，溶液呈中性c(H＋)c(OH－)，溶液呈碱性2．pH(1)定义式：pH＝－lg_c(H＋)。(2)pH与溶液c(H＋)的关系①由图示关系知，pH越小，溶液的酸性越强。②pH一般表示c(H＋)1mol/L的稀溶液。(3)pH测定①用pH试纸测定把小片试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取待测液点在干燥的pH试纸上，试纸变色后，与标准比色卡对比即可确定溶液的pH。②pH计测定：可精确测定溶液的pH。酸碱中和滴定1．实验原理(1)用已知浓度的酸(或碱)滴定未知浓度的碱(或酸)，根据中和反应的等量关系来测定酸(或碱)的浓度。(2)利用酸碱指示剂明显的颜色变化表示反应已完全，即反应到达终点。指示剂变色范围的pH石蕊5.0红色5.0～8.0紫色8.0蓝色甲基橙3.1红色3.1～4.4橙色4.4黄色酚酞8.2无色8.2～10.0粉红色10.0红色2.实验用品(1)仪器：酸式滴定管(如图A)、碱式滴定管(如图B)、滴定管夹、铁架台、锥形瓶。(2)试剂：标准液、待测液、指示剂、蒸馏水。3．实验操作(以标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例)(1)滴定前的准备①滴定管：查漏→洗涤→润洗→装液→调液面→记录。②锥形瓶：注碱液→记读数→加指示剂。(2)滴定(3)终点判断：等到滴入最后一滴标准液，指示剂变色，且在半分钟内不恢复原来的颜色，视为滴定终点并记录标准液的体积。4．数据处理按上述操作重复二至三次，求出用去标准盐酸体积的平均值，根据c(NaOH)＝c（HCl）×V（HCl）V（NaOH）计算。1．易误诊断(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)温度一定时，水的电离常数与水的离子积常数相等()(2)水的离子积常数的数值大小与温度和稀水溶液的浓度有关()(3)水的电离平衡移动符合勒夏特列原理()(4)升高温度，水电离平衡右移，H＋浓度增大，呈酸性()(5)溶液中c(H＋)10－7mol·L－1，该溶液呈酸性()(6)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()(7)用pH试纸测得某溶液的pH为3.4()(8)用湿润的pH试纸测溶液的pH，一定影响测量结果()(9)能使pH试纸显红色的溶液呈酸性()【答案】(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)√(7)×(8)×(9)√2．(1)25℃，向水中加入①NaCl粉末、②NaOH固体、③Na2CO3粉末，水的电离平衡被促进的是__________，被抑制的是________，无影响的是________(用序号填写，下同)；水的离子积不变的是________。若对上述三种电解质的溶液加热，水的电离平衡被促进的有________，水的离子积增大的有________。(2)①25℃时，0.1mol·L－1的盐酸溶液中c(H＋)＝________mol·L－1，c(OH－)＝_______mol·L－1，c(H＋)H2O＝________mol·L－1。②25℃pH＝3的NH4Cl溶液中，c(H＋)＝__________mol·L－1，c(OH－)＝__________mol·L－1，c(H＋)H2O＝______mol·L－1。(3)一支标有20℃、25mL字样的滴定管，内装液体到刻度1.00mL时，管内液体的体积是________24.00mL(填“大于”、“小于”或“等于”)。【答案】(1)③②①①②③①②③①②③(2)①0.11.0×10－131.0×10－13②1.0×10－31.0×10－111.0×10－3(3)大于两种式子：H2OH＋＋OH－；Kw＝c(H＋)·c(OH－)三种关系：(1)c(H＋)c(OH－)，溶液呈酸性(2)c(H＋)＝c(OH－)，溶液呈中性(3)c(H＋)c(OH－)，溶液呈碱性滴定管使用四个步骤：查漏→洗涤→润洗→装液。水电离平衡的影响因素及有关计算1.外界条件对水电离的影响2．水电离出的c(H＋)或c(OH－)的计算(25℃时)酸溶液c（H＋）＝c（H＋）酸＋c（H＋）水c（OH－）＝c（OH－）水＝c（H＋）水碱溶液c（OH－）＝c（OH－）碱＋c（OH－）水c（H＋）＝c（H＋）水＝c（OH－）水盐溶液酸性c（H＋）＝c（H＋）水c（OH－）＝Kwc（H＋）碱性c（OH－）＝c（OH－）水c（H＋）＝Kwc（OH－）中性：c（H＋）＝c（H＋）水＝c（OH－）＝c（OH－）水(2013·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T1T2D．XZ线上任意点均有pH＝7【解析】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通过水电离出的H＋或OH－浓度判断水电离平衡的移动情况。室温下，水电离出的c(H＋)＝1×10－7mol/L，若某溶液中水电离出的c(H＋)1×10－7mol/L，则可判断出该溶液中加入酸或碱抑制了水的电离；若某溶液中水电离出的c(H＋)1×10－7mol/L，则可判断出该溶液中加入可以水解的盐或活泼金属促进了水的电离。考向1影响水电离平衡因素的判断1．(2012·上海高考)水中加入下列溶液对水的电离平衡不产生影响的是()A．NaHSO4溶液B．KF溶液C．KAl(SO4)2溶液D．NaI溶液【解析】A项NaHSO4的HSO－4完全电离，抑制水的电离；B项F－，C项Al3＋水解，促进水的电离；NaI是强酸强碱盐，对水的电离无影响。【答案】D考向2水电离出H＋或OH－浓度的计算2．(2012·广东高考)对于常温下pH为2的盐酸，叙述正确的是()A．c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)B．与等体积pH＝12的氨水混合后所得溶液显酸性C．由H2O电离出的c(H＋)＝1.0×10－12mol·L－1D．与等体积0.01mol·L－1乙酸钠溶液混合后所得溶液中：c(Cl－)＝c(CH3COO－)【解析】结合守恒思想(电荷守恒、原子守恒)分析、解决相关问题。盐酸中HCl电离出H＋和Cl－，H2O电离出H＋和OH－，据电荷守恒有c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)，A项正确。pH＝12的氨水中c(OH－)＝10－2mol·L－1，氨水部分电离，氨水与盐酸等体积混合，氨水剩余，所得溶液显碱性，B项错误。pH为2的盐酸中，c(OH－)＝1.0×10－12mol·L－1，而OH－全部由水电离产生，故H2O电离产生的c(H＋)＝1.0×10－12mol·L－1，C项正确。pH为2的盐酸与0.01mol·L－1乙酸钠溶液等体积混合，恰好发生反应：CH3COONa＋HCl===CH3COOH＋NaCl，生成的CH3COOH部分电离，则有c(Cl－)＞c(CH3COO－)，D项错误。【答案】AC溶液的pH计算与判断1.总体原则(1)若溶液为酸性，先求c(H＋)，再求pH；(2)若溶液为碱性，先求c(OH－)，再由c(H＋)＝Kwc（OH－）求c(H＋)，最后求pH，也可以先求pOH[pOH＝－lgc(OH－)]，再由14－pOH求pH。2．分类剖析(室温时)(1)强酸溶液如浓度为cmol/L的HnA溶液，c(H＋)＝ncmol/L，所以pH＝－lgnc。(2)强碱溶液如浓度为cmol/L的B(OH)n溶液，c(OH－)＝ncmol/L，c(H＋)＝10－14ncmol/L，所以pH＝14＋lgnc。(3)酸碱混合pH的计算①两强酸混合c(H＋)混＝c（H＋）1V1＋c（H＋）2V2V1＋V2②两强碱混合c(OH－)混＝c（OH－）1V1＋c（OH－）2V2V1＋V2③强酸、强碱混合(一者过量)酸过量：c(H＋)混＝c（H＋）酸V酸－c（OH－）碱V碱V酸＋V碱碱过量：c(OH－)混＝c（OH－）碱V碱－c（H＋）酸V酸V酸＋V碱(4)酸碱稀释时pH的变化酸(pH＝a)碱(pH＝b)弱酸强酸弱碱强碱稀释10n倍a＋na＋nb－nb－n无限稀释pH趋向于7溶液酸碱性的判断(1)等体积等浓度的一元强酸，一元强碱混合呈中性。(2)等体积等浓度的一元弱酸，一元强碱混合呈碱性。(3)等体积等浓度的一元强酸，一元弱碱混合呈酸性。(4)强酸、强碱等体积混合①pH之和等于14呈中性；②pH之和小于14呈酸性；③pH之和大于14呈碱性。(5)pH之和等于14时一元强酸和一元弱碱等体积混合呈碱性；一元弱酸和一元强碱等体积混合呈酸性。(2013·天津高考节选)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：离子K＋Na＋NH＋4SO2－4NO－3Cl－浓度/mol·L－14×10－66×10－62×10－54×10－53×10－52×10－5根据表中数据判断PM2.5的酸碱性为________，试样的pH＝________。【解析】根据电荷守恒：c(K＋)＋c(Na＋)＋c(NH＋4)2c(SO2－4)＋c(NO－3)＋c(Cl－)，所以溶液呈酸性。c(H＋)＝2c(SO2－4)＋c(NO－3)＋c(Cl－)－c(K＋)－c(Na＋)－c(NH＋4)＝(2×4×10－5＋3×10－5＋2×10－5－4×10－6－6×10－6－2×10－5)mol·L－1＝1×10－4mol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝－lg(1×10－4)＝4。【答案】酸性4酸按酸(H＋)，碱按碱(OH－)，酸碱中和求过量，无限稀释7为限。步骤：考向1pH改变的措施分析3．现有pH＝5的CH3COOH溶液10mL，要使其pH增大3，可采取的方法有()A．向溶液中加水稀释至10LB．加入一定量的NaOH固体C．加入一定量pH＝8的NaOH溶液D．加入一定浓度的盐酸【解析】由pH＝5增大3得pH＝8，说明溶液呈碱性，酸溶液无论如何稀释也不会呈碱性，A项错误；C项，因加入NaOH溶液的pH＝8，故酸碱无论怎样中和，pH也只能接近8，不会出现pH＝8，C错；D项，因盐酸呈酸性，故无法实现。【答案】B考向2强酸、强碱混合有关计算4．某温度下，水的离子积常数Kw＝10－12。该温度下，将pH＝4的H2SO4溶液与pH＝9的NaOH溶液混合并保持恒温，欲使混合溶液的pH＝7，则稀硫酸与NaOH溶液的体积比为()A．1∶10B．9∶1C．10∶1D．99∶21【解析】某温度下，水的离子积常数Kw＝10－12，pH＝4的H2SO4溶液中c(H＋)＝10－4mol·L－1，该温度下，pH＝9的NaOH溶液中c(OH－)＝10－1210－9＝10－3mol·L－1，混合溶液的pH＝7，说明溶液中c(H＋)＝10－7mol·L－1，此时c(OH－)＝10－5mol·L－1，溶液呈碱性，设稀硫酸的体积为Va，NaOH溶液的体积为Vb，则有10－3×Vb－10－4×VaVa＋Vb＝10－5，Va∶Vb＝9∶1