高考化学考点一遍过考点44 水的电离

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、碱 加入酸，如稀硫 酸、醋酸 左移 增大 减小 减小 酸性 不变 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 右移 减小 增大 增大 碱性 不变 溶液 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 - - (H ) (H ) (H ) (OH ) (OH ) (H ) c c c c c c             酸 水 水 水 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 - - - - (OH ) (OH ) (OH ) (H ) (H ) (OH ) c c c c c c          水碱 水 水 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 - 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 水解呈酸性或碱性的盐溶液中，H+和 OH−均来源于水的电离。 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 - +OH H ( )  升高温度 消耗 或 金属钠、可以水解的盐 （2）抑制水的电离 4(NaHSO )  降低温度 外加酸、碱 性质上相当于一元强酸 考向二 水电离出的 c(H+)或 c(OH−)的计算 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−)= W 210 K  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+)= W 210 K  mol·L−1=1×10−12 mol·L−1， 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 + 4NH 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 2 3CO  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 + 4NH ＋ 2NH ，据此判断以下叙述中错误 的是 A．液氨中含有 NH3、 + 4NH 、 2NH 等微粒 B．一定温度下液氨中 c( + 4NH )·c( 2NH )是个常数 C．液氨的电离达到平衡时：c(NH3)＝c( + 4NH )＝c( 2NH ) D．只要不加入其他物质，液氨中 c( + 4NH )＝c( 2NH ) 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+、 3HCO 、 2 4SO  B．Na+、 + 4NH 、 2 3CO  、Cl− C．Na+、K+、 3NO 、ClO− D．Na+、Fe2+、I−、 2 3SO  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， 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 + (OH ) (H ) c c  ＝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: （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 +(H ) (OH ) c c  。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 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( 2 4SO  )=5×10−4 mol·L−1，则 c(Na+)=2c( 2 4SO  )=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 2 1 1 2 0.1 0.1V V V V     =0.01，解得 1 2 V V = 9 11 。 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。 直通高考