高考化学经典复习6.2水的电离和溶液的酸碱性含答案完美

第2节 水的电离和溶液的酸碱性 考纲点击：1.了解水的电离、离子积常数。2.了解溶液pH 的含义及其测定方法，能进行 pH 的简单计算。 回归教材 一、水的电离 1.水的电离 mol·L1×10 －7 －1 相等 2.水的离子积常数 (2)影响因素：只与________有关，升高温度，Kw________。 (3)适用范围：Kw 不仅适用于纯水，也适用于酸、碱、盐的 稀溶液。 ______不变，Kw 不变。 (4)Kw揭示了在任何水溶液中均存在H＋和OH－，只要 c(H＋)·c(OH－) 1×10－14 温度 增大 温度 3.影响水电离平衡的因素(H2O H＋＋OH－) 改变条件 平衡移 动方向 c(OH－) c(H＋) c(H＋)与 c(OH－)的关系 Kw 水的电 离程度 溶液 的酸 碱性 加入酸 逆 减小 增大 c(H＋)>c(OH－) 不变 减小 酸性 加入碱 逆 增大 减小 c(H＋) < < < > 溶液的酸碱性取决于溶液中 c(H＋)与 c(OH－)的相对大小： 溶液 酸碱性 c(H＋)与 c(OH－)的关系 室温下(25 ℃) c(H＋) pH Kw 中性 c(H＋)____c(OH－) c(H＋)＝___________ __7 10－14酸性 c(H＋)____c(OH－) c(H＋)____10－7 mol·L－1 __7 碱性 c(H＋)____c(OH－) c(H＋)____10－7 mol·L－1 __7 (1)定义：pH＝__________。 (3)表示意义：溶液酸性越强，c(H＋)越____，pH 越____； 溶液碱性越强，c(H＋)越____，pH 越____。 (1)用pH试纸测定：撕下一小片pH试纸放在_____________ 上，用干燥洁净的________蘸取待测液点在 pH 试纸的中央， 试纸变色后，与___________对比即可确定溶液的 pH。 (2)用 pH 计测定：可精确测量溶液的 pH。 2.pH －lgc(H＋) 1 大 小 小 大 3.pH 的测定 表面皿或玻璃片 玻璃棒 标准比色卡 [特别提醒](1)溶液呈现酸性或碱性取决于c(H＋)与c(OH－) 的相对大小，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，应注意温度条件。 (2)酸溶液一定显酸性，碱溶液一定显碱性；但是酸性溶液 中溶质不一定是酸，碱性溶液中溶质不一定是碱。 (3)pH 试纸使用前不能用蒸馏水湿润，否则待测液因被稀释 可能会产生误差。 (4)广泛 pH 试纸只能测出pH 的整数值。精密pH 试纸可精 确到 0.1。 三、中和滴定 酸式滴定管 碱式滴定管 锥形瓶 1.实验原理 利用酸碱中和反应，用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓 度的碱(或酸)的实验方法。 2.实验用品 (1)仪器 (图 A 是)______________、(图 B 是)____________、滴定 管夹、铁架台、__________。 试剂性质 滴定管 原因 酸性、氧化性 ______滴定管 氧化性物质易腐蚀橡胶管 碱性 ______滴定管 碱性物质易腐蚀玻璃，致使玻璃 活塞无法打开 (2)试剂：标准液、待测液、指示剂、蒸馏水。 (3)滴定管的使用 酸式 碱式 3.实验操作 漏水 0 (以酚酞作指示剂，用盐酸滴定氢氧化钠溶液为例) (1)滴定前的准备： (2)滴定 控制滴定管活塞 摇动锥形瓶 (3)终点判断 锥形瓶中溶 液颜色变化 等到滴入最后一滴标准液，指示剂变色，且__________ ____________________，视为滴定终点并记录标准液的体积。不恢复原来的颜色 半分钟内 指示剂 变色范围的 pH 石蕊 8.0 蓝色 甲基橙 4.4 黄色 酚酞 10.0 红色 (4)数据处理 重复上述操作 2～3 次，求出消耗标准液的体积的平均值， 根据 c(待测)＝ c(标准)×V(标准) V(待测) 计算。 4.常用酸碱指示剂的变色范围 基础测评 (5)25 ℃和 60 ℃的水的 pH，前者大于后者，但都显中性 ( )。 (6)室温下，pH 相同的 NaOH 溶液与 CH3COONa 溶液，水 的电离程度后者大( )。 (7)常温下，pH＝5 的 NH4Cl 溶液与 pH＝9 的 CH3COONa 溶液中，水的电离程度相同( )。 (8)KMnO4 溶液应用碱式滴定管盛装( )。 (9) 中和滴定实验时，滴定管、锥形瓶均用待测液润洗 ( )。 (10)滴定终点就是酸碱恰好中和的点( )。 (11) 滴定管盛标准溶时 ，调液面 一 定要 调到 “0” 刻 度 ( ( )。 (12)滴定接近终点时，滴定管的尖嘴可以接触锥形瓶内壁 )。 答案：(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)√ (7)√ (8)× (9)× (10)× (11)× (12)√ 2.等物质的量浓度的下列四种溶液： ①CH3COOH ②(NH4)2CO3 ③NaOH ④Ba(OH)2 溶液中水的电离程度由大到小排列是( )。 A.②＞①＞③＞④ C.②＞③＞①＞④ B.①＞③＞④＞② D.②＞③＞④＞① 4.一定温度下，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 答案：C 选 项 锥形瓶 中溶液 滴定管 中溶液 选用 指示剂 选用 滴定管 A 碱 酸 石蕊 乙 B 酸 碱 酚酞 甲 C 碱 酸 甲基橙 乙 D 酸 碱 酚酞 乙 5.用已知浓度的 NaOH 溶液测定某 H2SO4 溶液的浓度， )。参考如图所示仪器，从下表中选出正确选项( 答案：D c(OH－)的关系，下列判断错误的是( 考点一 考向1 水的电离平衡 水电离的影响因素 [ 典例1](2018 年北京东城区质检) 如图表示水中 c(H＋ )和 )。. . 离程度越大，电离出的c(H+)与c(OH－)越大，所以T2＞T1，C A.两条曲线间任意点均有 c(H＋)·c(OH－)＝Kw B.M 区域内任意点均有 c(H＋)＜c(OH－) C.图中 T1＜T2 D.XZ 线上任意点均有 pH＝7 解析：由水的离子积的定义知两条曲线间任意点均有 c(H＋)·c(OH－)＝Kw，A 正确；由图中横纵坐标轴的大小可知 M 区域内任意点均有 c(H＋)＜c(OH－)，B正确；温度越高，水的电 正确；XZ 线上任意点都有 c(H＋)＝c(OH－)，只有当 c(H＋)＝ 10－7 mol·L－1 时，才有 pH＝7，D 错误。 答案：D [方法技巧] 1.正确理解水的电离平衡曲线 (1)曲线上的任意点的Kw 都相同，即c(H＋)·c(OH－)相同，温 度相同。 (2)曲线外的任意点与曲线上任意点的Kw 不同，温度不同。 (3)实现曲线上点之间的转化需保持温度不变，改变酸碱 性；实现曲线上点与曲线外点之间的转化一定得改变温度。 2.外界条件对水电离的影响 mol·L mol·L mol·L ；若是盐溶液(如 Na2CO3)，则OH－是H2O 电离的，即水电离的 c(OH－)＝10－3 mol·L－1。 考向2 水电离出的c(H＋)和 c(OH－)的计算 [典例2]室温下，在 pH＝11 的某溶液中，由水电离出的 c(OH－)为( )。 ①1.0×10 －7 －1 ②1.0×10 －6 －1 ③1.0×10－3 mol·L－1 ④1.0×10－11 mol·L－1 A.③ B.④ C.①或③ D.③或④ 解析：该溶液中 c(OH－)＝10－3 mol·L－1，c(H＋)＝10－11 mol· L－1，若是碱溶液，则 H＋是 H2O 电离的，水电离的 OH－与H＋ 浓度均为 10 －11 －1 答案：D [方法技巧] 水电离的c(H＋)或c(OH－)的计算技巧(25 ℃ 时) 　　(1)中性溶液：c(H＋)＝c(OH－)＝1.0×10－7 mol·L－1。 　　(2)酸或碱抑制水的电离，水电离出的c(H＋)＝c(OH－) 10－7 mol·L－1。若给出的c(H＋)>10－7 mol·L－1，即为水电离的 c(H＋)；若给出的c(H＋)1×10－3 mol·L－1，则在室温下等体积混合后，醋 酸过量，pH＜7，故 D 正确。 答案：D [方法技巧] 常温下pH 之和等于14 的酸碱混合问题 (1)已知酸、碱溶液的pH 之和为14，则等体积混合时： (2)已知酸、碱溶液的pH 之和为14，若混合后溶液的pH 为 7，则溶液呈中性。 (3)强酸、强碱等体积混合后溶液酸、碱性的判断 积变化的曲线如图所示。据图判断错误的是( 考向2 溶液稀释时pH 的计算与判断 [典例4](2018 年河南安阳滑县模拟)某温度下，pH＝11 的 氨水和 NaOH 溶液分别加水稀释 100 倍，溶液的 pH 随溶液体 )。. . A.a 的数值一定大于 9 B.Ⅰ为氢氧化钠溶液稀释时溶液的 pH 变化曲线 C.完全中和稀释后相同体积的两溶液时，消耗相同浓度 的稀硫酸的体积 V(NaOH 溶液)＜V(氨水) D.稀释后氨水中水的电离程度比 NaOH 溶液中水的电离 程度大 解析：pH＝11 的氢氧化钠溶液加水稀释 100 倍，pH＝9， 而一水合氨为弱电解质，加水促进电离，则 a 的数值一定大于 9，故 A 正确；由图可知，开始的 pH 相同，稀释促进氨水的电 离，则氨水的 pH 变化小，可知Ⅰ为氢氧化钠溶液稀释时溶液 的 pH 变化曲线，故 B 正确；由于氨水浓度较大，则完全中和 稀释后相同体积的两溶液时，消耗相同浓度的稀硫酸的体积 V(NaOH 溶液)＜V(氨水)，故C正确；稀释后氨水中氢氧根离子 浓度较大，则水的电离程度较小，故 D 错误。 答案：D 溶液 稀释前溶液 pH 加水稀释到 体积为原来 的10 n倍 稀释后溶液 pH 酸 强酸 pH＝a pH＝a＋n 弱酸 aHB>HD，故三种酸的电离常数关 系为 KHA>KHB>KHD，A 正确；P 点的中和百分数为 50%，此时 溶液为等浓度的 NaB 和 HB 的混合液，溶液的 pHc ( Na ＋)>c(HB)>c(H＋)>c(OH－)，B正确；由图可知，当溶液的pH＝7时，因三种溶液中阴 离子的水解程度不同，加入的NaOH溶液的体积不同，三种阴离子浓度分别等于钠离 子浓度，但三种溶液中钠离子浓度不等，C错误；当中和百分数达100%时，三种酸均 与NaOH溶液恰好完全反应生成相应的钠盐(NaA、NaB和NaD)，三种溶液混合后，据 电荷守恒可得c(A－)＋c(B－)＋c(D－)＋c(OH－)＝c(Na＋)＋c(H＋)，据物料守恒可得c(A－) ＋ c(B－)＋c(D－)＋c(HA)＋c(HB)＋c(HD)＝c(Na＋)，上述两式联立可得c(HA)＋c(HB)＋ c(HD)＝c(OH－)－c(H＋)，D正确。 　　答案：C 【拓展演练】 6.(2017 年江苏卷节选)H3AsO3 和 H3AsO4 水溶液中含砷的 各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的 分数)与 pH 的关系分布如图 1 和图 2 所示。 图 1 图 2 (1)以酚酞为指示剂(变色范围 pH8.0～10.0)，将 NaOH 溶液 逐滴加入到 H3AsO3 溶液中，当溶液由无色变为浅红色时停止滴 加。该过程中主要反应的离子方程式为____________________。 (2)H3AsO4 第一步电离方程式 H3AsO4 H2AsO4 ＋H＋的 电离常数为 Ka1，则 pKa1＝____(pKa1＝－lgKa1)。 － 中和滴定原理的拓展应用 1.沉淀滴定 沉淀滴定所用的指示剂本身就是一种沉淀剂，滴定剂与被 滴定物反应的生成物的溶解度要比滴定剂与指示剂反应的生成 物的溶解度小，否则不能用这种指示剂。如用 AgNO3 溶液测定 Ag2CrO4 更难溶。 2.氧化还原滴定 (1)原理：以氧化剂或还原剂为滴定剂，直接滴定一些具有 还原性或氧化性的物质。 (2)实例： 指示剂：酸性 KMnO4 溶液本身呈紫红色，不用另外选择指 示剂，当滴入一滴酸性 KMnO4 溶液后，溶液由无色变浅红色， 且半分钟内不褪色，说明到达滴定终点。 ②Na2S2O3 溶液滴定碘液。 原理：2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI 指示剂：用淀粉作指示剂，当滴入一滴 Na2S2O3 溶液后， 溶液的蓝色褪去，且半分钟内不恢复原色，说明到达滴定终点。 [典例](2018 年新课标Ⅲ卷)硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3· 5H2O，M＝248 g·mol－1)可用作定影剂、还原剂。回答下列问题： (1)已知：Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10，Ksp(BaS2O3)＝4.1×10－5。 市售硫代硫酸钠中常含有硫酸根杂质，选用下列试剂设计实验 方案进行检验： 试剂：稀盐酸、稀H2SO4、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、H2O2 溶液 实验步骤 现象 ①取少量样品，加入除氧蒸馏水 ②固体完全溶解得无色澄清 溶液 ③________________________ ④__________ ，有刺激性气 体产生 ⑤静置，__________________ ⑥______________________ (2)利用 K2Cr2O7 标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测 定步骤如下： ①溶液配制：称取 1.2000 g 某硫代硫酸钠晶体样品，用新 煮沸并冷却的蒸馏水在________中溶解，完全溶解后，全部转 移至 100 mL 的________中，加蒸馏水至____________。 解析：(1)检验样品中的硫酸根离子，应该先加入稀盐酸， 再加入氯化钡溶液。但是本题中，硫代硫酸根离子和氢离子、 钡离子都能反应，所以应该排除其干扰，具体过程应该为先将 ＋H2O)，静置，取上层清液，滴入氯化钡溶液，观察到白色沉 淀，证明存在硫酸根离子。(2)①配制一定物质的量浓度的溶液， 应该先称量质量，在烧杯中溶解，再转移至容量瓶，最后定容。 ②淡黄绿色溶液中有单质碘，加入淀粉作为指示剂，溶液显蓝 色，用硫代硫酸钠溶液滴定溶液中的单质碘，滴定终点时溶液 的蓝色应该褪去。根据题目的两个离子方程式得到如下关系式： 答案：(1)③加入过量稀盐酸 ④出现乳黄色浑浊 ⑤(吸)取上层清液，滴入 BaCl2 溶液 ⑥产生白色沉淀 (2)①烧杯 容量瓶 刻度线 ②蓝色褪去 95.0 描述错误的是( )。 [ 演练](2018年新课标Ⅲ卷) 用 0.100 mol·L－1 AgNO3 滴定 50.0 mL 0.0500 mol·L－1 Cl－溶液的滴定曲线如图所示。下列有关 . . A.根据曲线数据计算可知 Ksp(AgCl)的数量级为10－10 B.曲线上各点的溶液满足关系式 c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp(AgCl) C.相同实验条件下，若改为 0.0400 mol·L－1 Cl－，反应终 点 c 移到 a D.相同实验条件下，若改为 0.0500 mol·L－1Br－，反应终 点 c 向 b 方向移动 解析：由图可知，当 V(AgNO3)＝50 mL 时，溶液中过量的 Ag＋浓度为 0.025 mol·L－1(按照银离子和氯离子 1∶ 1 沉淀，同时 溶液体积变为原来的2倍)，Cl－约为 1×10－8 mol·L－1(实际稍小)， 所以Ksp(AgCl)约为 0.025×10－8＝2.5×10－10，所以其数量级为 10 －10，A 正确；由于 Ksp(AgCl)极小，所以向溶液中滴加硝酸银 溶液就会有沉淀析出，溶液一直是氯化银的饱和溶液，所以曲 点由原溶液中氯离子的物质的量决定，将 50 mL 0.05 mol·L －1 的 Cl－溶液改为 50 mL 0.04 mol·L－1 的 Cl－溶液，此时溶液中的 氯离子的物质的量是原来的 0.8 倍，所以滴定终点需要加入的 线上各点均满足c(Ag＋)·c(Cl－)＝Ksp(AgCl)，B正确；滴定的终 硝酸银的量也是原来的 0.8 倍，因此应该由 c 点的 25 mL 变为 25×0.8＝20 mL，而 a 点对应的是 15 mL，C 错误；卤化银从 氟化银到碘化银的溶解度逐渐减小，所以 Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)， 将 50 mL 0.05 mol·L－1 的 Cl－溶液改为50 mL 0.05 mol·L－1 的Br－ 溶液，这是将溶液中的氯离子换为等物质的量的溴离子，滴定 终点的横坐标不变，但是因为溴化银更难溶，所以终点时，溴 离子的浓度应该比终点时氯离子的浓度更小，所以有可能由 c 点变为 b 点，D 正确。 答案：C