高三化學總復習 專題攻略 之水溶液中的離子平衡 二、 水的電離和溶液的酸堿性（含解析）

水的電離和溶液的酸堿性【高考預測】1. （）水的電離和水的離子積，溶液酸堿性與c(H)、c(OH)、 KW的關系。2. （）酸、堿、鹽溶液中水電離的定量計算。3. （）一元強酸與一元弱酸的比較鎖定高考1（2015廣東）一定溫度下，水溶液中H+和OH-的濃度變化曲線如圖2，下列說法正確的是（ ）A升高溫度，可能引起有c向b的變化B該溫度下，水的離子積常數(shù)為1.010-13C該溫度下，加入FeCl3可能引起由b向a的變化D該溫度下，稀釋溶液可能引起由c向d的變化【答案】C2（2014山東）已知某溫度下CH3COOH和NH3H2O 的電離常數(shù)相等，現(xiàn)向10mL濃度為0.1molL1的CH3COOH溶液中滴加相同濃度的氨水，在滴加過程中A水的電離程度始終增大Bc（NH4+）/c（NH3H2O）先增大再減小Cc（CH3COOH）與c（CH3COO）之和始終保持不變D當加入氨水的體積為10mL時，c(NH4+)=c(CH3COO)【答案】D夯實基礎1水的電離(1) 水的電離方程式水是一種極弱的電解質(zhì)，它能像酸一樣電離出極少量的H，又能像堿一樣電離出少量的OH(這叫做水的自偶電離)。水的電離方程式可表示為：H2O + H2O H3O + OH，簡寫為：H2OH + OH(2) 水的離子積KW一定溫度下，水的電離常數(shù)為：即c(H)c(OH)Kc(H2O)設水的密度為1 gcm3，則1 L H2O1 000 mL H2O1 000 gH2055.6 mol，即H2O的起始濃度為55.6 molL1由于水是極弱的電解質(zhì)，它電離時消耗的水與電離前相比，可忽略不計例如，25時，1 LH2O中已電離的H2O為107mol，所以c(H2O)55.6 molL1，即Kc(H2O)為一常數(shù)，這個新的常數(shù)叫做水的離子積常數(shù)，簡稱水的離子積，表示為： c(H)c(OH)KW【名師點撥】 一定溫度下，由于KW為一常數(shù)，故通常不寫單位，如25時KW11014。 KW只與溫度有關，與溶液的酸堿性無關溫度不變，KW不變；溫度變化，KW也發(fā)生變化。 由于水的電離過程是吸熱過程，因此溫度升高時，純水中的c(H)、c(OH)同時增大，KW也隨著增大例如 25時，c(H)(OH)1107 molL1 ，KW11014 100時，c(H)(OH)1106 molL1 ，KW11012但由于c(H)與c(OH)始終保持相等，故仍顯中性 在任何以水為溶劑的溶液中都存在H和OH，它們既相互依存，又相互制約當溶液中的c(H)增大時，c(OH)將減小；反之，當溶液中的c(OH)增大時，c(H)則必然減小但無論在中性、酸性還是堿性溶液中，在一定溫度下，c(H)與c(OH)的乘積(即KW)仍是不變的，也就是說，KW不僅適用于純水，也適用于任何酸、堿、鹽的稀溶液只要溫度相同，不論是在純水中，還是在酸、堿、鹽的水溶液中，KW都是相同的 一定溫度下，不論是純水中，還是在酸、堿、鹽的水溶液中，由H2O電離產(chǎn)生的c(H)與c(OH)總是相等的如25時，0.1 molL1的鹽酸中，c水(H)c(OH)11013 molL1 水的電離平衡遵循勒夏特列原理例如，向純水中加入酸或堿，均使水的電離平衡逆向移動(即酸或堿抑制水的電離)；向水中投入活潑金屬如鈉等，由于金屬與水電離產(chǎn)生的H直接作用而促進水的電離2影響Kw的因素Kw與溶液中H+、OH無關，與濕度有關。水的電離為吸熱過程，所以當濕度升高時，水的電離程度增大，Kw也增大。例如100，1LH2O有106mol電離，此時水的離子積常數(shù)為Kw=106106=1012.3影響水的電離平衡因素（1）濕度，升濕度促進水的電離，降溫則相反（2）向純水中引入H+或OH，會抑制水的電離（3）向純水中引入弱酸酸根陰離子或弱堿陽離子，將促進水的電離，此乃為鹽類水解的實質(zhì)。4. 溶液的酸堿性的實質(zhì)：任何水溶液中都存在水的電離，因此都含有H和OH一種溶液是顯酸性、中性還是堿性，是由該溶液中的c(H)與c(OH)的相對大小來決定的。酸性溶液：c(H)c(OH)中性溶液：c(H)c(OH)堿性溶液：c(H)c(OH)例如：25時，因為KW11014，所以：中性溶液：c(H)c(OH)1107 molL1 酸性溶液：c(H)1107 molL1，c(OH)1107 molL1堿性溶液：c(H)1107 molL1，c(OH) 1107 molL1100時，因為KW11012，所以：中性溶液：c(H)c(OH)1106 molL1 酸性溶液：c(H)1106 molL1，c(OH)1106 molL1堿性溶液：c(H)1106 molL1，c(OH) 1106 molL1重難突破一. 溶液酸堿性與c(H)、c(OH)、 KW的關系：25時溶液c(H)（molL1）c(OH)（molL1）c(H)與c(OH)的關系KW酸性溶液11071107c(H)c(OH)11014中性溶液11071107c(H)c(OH)堿性溶液11071107c(H)c(OH)二. 酸、堿、鹽溶液中水電離的定量計算。（列表比較如下：）c(H)水與c(OH)水關系x的計算式室溫x值對水電離影響純 水c(H)水=c(OH)水x=x=1107mol/L酸溶液x=KW/ c(H)x1107mol/L抑制堿溶液x=KW/ c(OH)注c(H)水、c(OH)水指水電離出的H+、OH濃度由上表可得重要規(guī)律：（1）在任意濕度、任意物質(zhì)的水溶液中（含純水）的水本身電離出的c(H)水c(OH)水（2）酸和堿對水的電離均起抑制作用 只要堿的pH值相等（不論強弱、不論幾元）對水的抑制程度相等，堿也同理。 若酸溶液的pH值與堿溶液的pOH值相等，則兩種溶液中水的電離度相等。如pH=3的鹽酸溶液與pH=11的氨水溶液在室溫下，由水電離出的 c(H)水=c(OH)水=1011mol/L三. 一元強酸與一元弱酸的比較：1. 濃度相同、體積相同的一元強酸與一元弱酸的比較c(H)pH與金屬V開始與金屬反應V過程產(chǎn)生H2的量中和堿的量加水稀釋后PH同加相同水稀釋后PHHCl大小快快相同相同多小HAc小大慢慢少大2. pH相同的一元強酸與一元弱酸的比較：c(H)C與金屬V開始與金屬V過程產(chǎn)生H2的量中和堿的量加水稀釋后PH同加相同水稀釋后PHHCl同小 相同 慢 少少 少 大HAc大 快 多 多 多 小典例1 今有 鹽酸、 醋酸、 硫酸三種稀溶液，用序號回答下列問題。(1) 若三種酸的物質(zhì)的量濃度相等：a三種溶液中的c(H)大小關系為_。b取等體積上述三種溶液，分別用同濃度的NaOH溶液完全中和，所需NaOH溶液體積大小關_。c若取等質(zhì)量Zn分別跟這三種溶液反應，使Zn恰好完全反應時，消耗三種酸的體積大小關系為_。(2) 若三種溶液的c(H)相等：a三種酸的物質(zhì)的量濃度大小關系為_。b取等體積上述三種溶液，分別用同濃度的NaOH溶液完全中和，所需NaOH溶液體積大小關系_。c若取等質(zhì)量Zn分別跟這三種溶液反應，使Zn恰好完全反應時，消耗三種酸的體積大小關系為 ?！敬鸢浮浚?1) a. >>b>c>(2) a. >>b>c>【解析】（1）三種酸的物質(zhì)的量相等，a鹽酸是一元強酸、硫酸是二元強酸、醋酸是一元弱酸，相同濃度的這三種酸c（H+）大小關系為：；b消耗相同濃度NaOH溶液體積與酸的物質(zhì)的量和元數(shù)成正比，相同濃度相同體積的三種酸，其物質(zhì)的量相等，所以消耗相同濃度NaOH體積大小關系為=；c若取等質(zhì)量Zn分別跟這三種溶液反應，使Zn恰好完全反應時，酸的濃度越大，體積越小，所以消耗三種酸的體積大小關系為=；【名師點撥】 電解質(zhì)的強弱是由物質(zhì)的內(nèi)部結構決定，與外界因素無關，關鍵是看在水溶液中是否完全電離。 與溶解性無關。例如：BaSO4等雖難溶于水，但溶于水的部分卻能完全電離，是強電解質(zhì)。醋酸能與水互溶但不能完全電離，是弱電解質(zhì)。 與溶液的導電性無必然聯(lián)系，溶液的導電性與溶液中的離子濃度、離子所帶電荷有關，強電解質(zhì)溶液的導電能力不一定強。 酸(或堿)無論強弱，中和堿(或酸)的能力是相同的，在計算時應按酸(或堿)的物質(zhì)的量濃度計算或判斷，而不能依據(jù)其電離的c(H)進行計算或判斷。 跟蹤訓練1今有室溫下四種溶液，有關敘述不正確的是()序號pH111133溶液氨水氫氧化鈉溶液醋酸鹽酸A.中分別加入適量的醋酸鈉晶體后，兩溶液的pH均增大B兩溶液等體積混合，所得溶液中：c(H)>c(OH)C分別加水稀釋10倍，四種溶液的pH：>>>DV1 L與V2 L溶液混合后，若混合后溶液pH7，則V1<V22. 某溫度下，相同pH值的鹽酸和醋酸溶液分別稀釋，平衡pH值隨溶液體積變化的曲線如右圖所示，據(jù)圖判斷正確的是（ ）A為鹽酸稀釋時pH值變化曲線 Bb點溶液的導電性比c點溶液的導電性強Ca點Kw的數(shù)值比c點Kw的數(shù)值大 Db點酸的總濃度大于a點酸的總濃度3已知：25 時某些弱酸的電離平衡常數(shù)(如表)。下面圖像表示常溫下，稀釋CH3COOH、HClO兩種酸的稀溶液時，溶液pH隨加水量的變化。下列說法正確的是()CH3COOHHClOH2CO3Ka1.8105Ka3.0108Ka14.3107 Ka25.61011A相同濃度CH3COONa和NaClO的混合液中，各離子濃度的大小關系是：c(Na)>c(ClO)>c(CH3COO)>c(OH)>c(H)B向NaClO溶液中通入少量二氧化碳的離子方程式為2ClOCO2H2O=2HClOCOC圖像中a、c兩點處的溶液中相等(HR代表CH3COOH或HClO)D圖像中a點酸的總濃度大于b點酸的總濃度4（2014課標）一定溫度下，下列溶液的離子濃度關系式正確的是ApH=5的H2S溶液中，c(H+)= c(HS)=1105 molL1BpH=a的氨水溶液，稀釋10倍后，其pH=b，則a=b+1CpH=2的H2C2O4溶液與pH=12的NaOH溶液任意比例混合：c(Na)+ c(H)= c(OH)+c( HC2O4)DpH相同的 CH3COONa NaHCO3 NaClO三種溶液的c(Na)：5在一定溫度下，有a.鹽酸b硫酸c醋酸三種酸：(1) 當三種酸物質(zhì)的量濃度相同時，c(H)由大到小的順序是(用序號表示，下同)_。(2) 同體積、同物質(zhì)的量濃度的三種酸，中和NaOH的能力由大到小的順序是_。(3) 若三者c(H)相同時，物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是_。(4) 當三者c(H)相同且體積也相同時，分別放入足量的鋅，相同狀況下產(chǎn)生氣體的體積由大到小的順序是_。(5) 當三者c(H)相同且體積也相同時，同時加入形狀、密度、質(zhì)量完全相同的鋅，若產(chǎn)生相同體積的H2(相同狀況)，則開始時反應速率的大小關系為_，反應所需時間的長短關系是_。(6) 將c(H)相同的三種酸均加水稀釋至原來的100倍后，c(H)由大到小的順序是_。1. 【答案】D【解析】醋酸鈉溶液顯堿性，A正確，也可以從平衡移動角度分析，CH3COONa電離出的CH3COO：a.與鹽酸中的H結合生成CH3COOH；b.使醋酸中平衡CH3COOHCH3COOH左移，兩溶液中H濃度均減小，所以pH均增大；假設、均是強酸強堿，且物質(zhì)的量濃度相同，等體積混合后溶液呈中性，但醋酸是弱酸，其濃度遠遠大于，即混合后醋酸過量，溶液顯酸性c(H)>c(OH)，B正確；分別加水稀釋10倍，假設平衡不移動，那么溶液的pH均為10，但稀釋氨水使平衡NH3H2ONHOH右移，使pH>10，同理醋酸稀釋后pH<4，C正確；假設、均是強酸、強堿，混合后溶液呈中性，V1V2，但氨水是堿，其濃度遠遠大于，所以需要的氨水少，即V1>V2，D錯誤。2. 【答案】B3. 【答案】C【解析】根據(jù)表中電離常數(shù)可知：酸性由強至弱的順序為CH3COOH>H2CO3>HClO>HCO，結合質(zhì)子的能力由大到小的順序為CO>ClO>HCO>CH3COO。A項，ClO的水解程度大于CH3COO的水解程度，同濃度CH3COONa和NaClO的混合液中，各離子濃度的大小關系應是c(Na)>c(CH3COO)>c(ClO)>c(OH)>c(H)，錯誤；B項，CO結合質(zhì)子的能力大于ClO結合質(zhì)子的能力，離子方程式應為ClOCO2H2O=HClOHCO，錯誤；變形為，該式即為，溫度相同，則該式的值相等，正確；D項，CH3COOH的酸性強于HClO，pH相同時，HClO的濃度大于CH3COOH的濃度，錯誤。4.【答案】D5. 【答案】(1) b>a>c(2) b>ac(3) c>a>b(或c>a2b)(4) c>ab(5)abcab>c(6) c>ab【解析】解答本題要注意以下三點：(1) HCl、H2SO4都是強酸，但H2SO4是二元酸。(2) CH3COOH是弱酸，在水溶液中不能完全電離。(3) 醋酸溶液中存在CH3COOHCH3COOH的電離平衡。(1) 當三種酸C相同時，b硫酸的C（H+）是a鹽酸C（H+）兩倍，c.醋酸是弱酸，電離出C（H+）最少。所以b>a>c （2）V，C同，則n同，n（H）是b=2a=2c 即b>a=c （3）C（H+）同，與（1）正好相反應，所以 c>a>b （4）C（H+）同V同, 則弱酸C的濃度最大,與Zn反應放出H2最多;而a,b都是強酸,全部電離出C(H+)相同,所以與Zn反應放出H2同,故c>a=b (5) 因為C(H+)同,所以開始反應速率 a=b=c; 因為c醋酸是弱酸,反應中還能電離出C(H+),所以所用時間最短,強酸全部電離出C(H+),并相同,所以a=b>c (6)C(H+)同,加水稀釋至原來的100倍后, 強酸變化大,弱酸變化小,所以 c>a=b.