2019高考化學 第8章（水溶液中的離子平衡）第2節(jié) 水的電離和溶液的酸堿性 考點（1）水的電離講與練（含解析）.doc

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第八章　水溶液中的離子平衡 李仕才 考點一　水的電離 　 1．水的電離平衡 水是一種極弱的電解質(zhì)，能發(fā)生微弱的電離：H2O＋H2OH3O＋＋OH－，可簡寫為H2OH＋＋OH－。 2．水的離子積常數(shù) (1)概念：在一定溫度下，c(H＋)與c(OH－)的乘積是一個常數(shù)，稱為水的離子積常數(shù)，簡稱水的離子積。 (2)表達式：Kw＝c(H＋)c(OH－)。 (3)數(shù)值：室溫下：Kw＝110－14。 (4)影響因素：只與溫度有關(guān)，水的電離是吸熱過程，升高溫度，Kw增大。 3．關(guān)于純水的幾個重要數(shù)據(jù) 4．水的電離平衡的影響因素 (1)加熱，促進水的電離，Kw增大。 (2)加入酸或堿，抑制水的電離，Kw不變。 (3)①加入強酸強堿的正鹽，不影響水的電離。 ②加入強酸的酸式鹽，抑制水的電離。 ③加入可水解的鹽(如FeCl3、Na2CO3、NH4Cl)，促進水的電離。 (4)加入與水反應的活潑金屬(如Na、K)，促進水的電離。 判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“”) 1．在蒸餾水中滴加濃H2SO4，Kw不變。(　　) 2．NaCl溶液和CH3COONH4溶液均顯中性，兩溶液中水的電離程度相同。(　　) 3．25 ℃時NH4Cl溶液的Kw大于100 ℃時NaCl溶液的Kw。(　　) 4．由水電離的c(H＋)＝110－14 molL－1的溶液中：Ca2＋、K＋、Cl－、HCO能大量共存。(　　) 5．水的離子積常數(shù)Kw＝c(H＋)c(OH－)中H＋與OH－一定是水電離出來的。(　　) 6．25 ℃，pH相同的氫氧化鈉溶液與醋酸鈉溶液，水電離出的c(OH－)前者小于后者。(　√　) 7．25 ℃時，0.10 molL－1 NaHCO3溶液加水稀釋后，c(H＋)與c(OH－)的乘積變大。(　　) 8．向水中加入少量硫酸氫鈉固體，促進了水的電離，c(H＋)增大，Kw不變。(　　) 1．水的離子積常數(shù)Kw＝c(H＋)c(OH－)，不僅適用于純水，也適用于一切酸、堿、鹽的稀溶液。在任何酸、堿、鹽的稀溶液中，只要溫度一定，Kw就一定。 2．在不同溶液中，c(H＋)、c(OH－)可能不同，但任何溶液中由水電離產(chǎn)生的c(H＋)、c(OH－)總是相等的。在Kw的表達式中，c(H＋)、c(OH－)均表示整個溶液中H＋、OH－總的物質(zhì)的量濃度而不是單指由水電離出的c(H＋)、c(OH－)。 3．水的離子積常數(shù)顯示了在任何水溶液中均存在水的電離平衡，都有H＋和OH－共存，只是相對含量不同而已。 4．水的電離是吸熱過程，升高溫度，水的電離平衡向電離方向移動，c(H＋)和c(OH－)都增大，故Kw增大，但溶液仍呈中性；對于Kw的有關(guān)計算，若未注明溫度，一般認為在常溫下，即25 ℃。 一、水的電離及影響因素 1．下列有關(guān)水電離情況的說法正確的是(　　) A．25 ℃，pH＝12的燒堿溶液與純堿溶液，水的電離程度相同 B．其他條件不變，稀釋醋酸鈉溶液，水的電離程度增大 C.其他條件不變，稀釋氫氧化鈉溶液，水的電離程度減小 D．其他條件不變，溫度升高，水的電離程度增大，Kw增大 解析：NaOH抑制H2O的電離、Na2CO3促進H2O的電離，故A錯誤；其他條件不變，稀釋醋酸鈉溶液，醋酸鈉水解程度增大，但水解后溶液中氫氧根離子濃度減小，所以水的電離程度減小，故B錯誤；其他條件不變，NaOH溶液濃度越大，水電離程度越小，所以其他條件不變，稀釋氫氧化鈉溶液，水的電離程度增大，故C錯誤；水的電離是吸熱反應，升高溫度促進水的電離，溶液中氫離子、氫氧根離子濃度增大，則水的離子積常數(shù)增大，故D正確。 答案：D 2．25 ℃時，水的電離達到平衡：H2OH＋＋OH－　ΔH>0，下列敘述正確的是(　　) A．向水中加入稀氨水，平衡逆向移動，c(OH－)降低 B．向水中加入少量固體硫酸氫鈉，c(H＋)增大，Kw不變 C．向水中加入少量鹽酸，平衡逆向移動，c(OH－)增大 D．將水加熱，Kw增大，pH不變，呈中性 解析：A.向水中加入稀氨水，由于氨水在溶液中存在電離平衡：NH3H2ONH＋OH－，電離產(chǎn)生的OH－使溶液中c(OH－)增大，水的電離平衡逆向移動，錯誤；B.向水中加入少量固體硫酸氫鈉，鹽電離產(chǎn)生的H＋使溶液中c(H＋)增大，溫度不變，所以Kw不變，正確；C.向水中加入少量HCl，電離產(chǎn)生的H＋使水的電離平衡逆向移動，c(H＋)降低，但是平衡移動的趨勢是微弱的，溶液中酸電離產(chǎn)生的離子濃度增大的趨勢大于平衡移動使離子濃度減小的趨勢，所以c(H＋)增大，c(OH－)減小，錯誤；D.將水加熱，Kw增大，c(H＋)增大，pH減小，溶液仍然呈中性，錯誤。 答案：B 3．向純水中加入少量下列物質(zhì)或改變下列條件，能促進水的電離，并能使溶液中c(OH－)>c(H＋)的操作是(　　) ①稀硫酸?、诮饘兮c　③氨氣?、蹻eCl3固體?、軳aClO固體?、迣⑺訜嶂蠓? A．②⑤ B．①④ C．③④⑥ D．④ 解析：稀硫酸、氨氣抑制水的電離，金屬鈉、FeCl3固體、NaClO固體、將水加熱煮沸促進水的電離，但FeCl3固體使溶液顯酸性，將水加熱煮沸，水仍呈中性。 答案：A 4．常溫下，某溶液中由水電離的c(H＋)＝110－13 molL－1，該溶液可能是(　　) ①二氧化硫水溶液 ②氯化銨水溶液 ③硝酸鈉水溶液 ④氫氧化鈉水溶液 A．①④　　　B．①②　　　C．②③　　　D．③④ 解析：水電離的c(H＋)＝110－13 molL－1<10－7 molL－1，說明水電離受到抑制，溶液可能為酸溶液，也可能為堿溶液，二氧化硫水溶液和氫氧化鈉水溶液符合，氯化銨水解促進水的電離，硝酸鈉為中性溶液，不影響水的電離。 答案：A 5．水的電離過程為H2OH＋＋OH－，在不同溫度下其離子積為Kw(25 ℃)＝1.010－14，Kw(35 ℃)＝2.110－14，則下列敘述中正確的是(　　) A．c(H＋)隨溫度的升高而降低 B．35 ℃時，c(H＋)>c(OH－) C．水的pH：pH(35 ℃)>pH(25 ℃) D．35 ℃時已電離的水的濃度約為1.4510－7 molL－1 解析：由兩種溫度下水的離子積常數(shù)值知水的電離是吸熱的，溫度高時水中c(H＋)較高，pH較小，但溶液中c(H＋)＝c(OH－)，溶液呈中性，A、B、C錯誤；已電離的水的濃度與電離生成的c(H＋)及c(OH－)相等，利用水的離子積常數(shù)可判斷D正確。 答案：D 二、水的電離平衡曲線 6．水的電離常數(shù)如圖兩條曲線所示，曲線中的點都符合c(H＋)c(OH－)＝常數(shù)，下列說法錯誤的是(　　) A．圖中溫度T1>T2 B．圖中五點Kw間的關(guān)系：B>C>A＝D＝E C．曲線a、b均代表純水的電離情況 D．若處在B點時，將pH＝2的硫酸溶液與pH＝12的KOH溶液等體積混合后，溶液顯堿性 解析：由圖象可知，A點在T2時的曲線上，而B點在T1時的曲線上，因為A、B點水電離產(chǎn)生的氫離子與氫氧根離子的濃度相等，所以是純水的電離，B點的電離程度大于A點，所以溫度T1>T2，故A正確；由圖象可知，A、E、D都是T2時曲線上的點，Kw只與溫度有關(guān)，溫度相同時Kw相同，溫度升高，促進水的電離，Kw增大，則B>A＝D＝E，由C點c(OH－)c(H＋)可知，C點的Kw大于A點，則B>C>A＝D＝E，故B正確；由E和D點c(H＋)≠c(OH－)可知其不是純水的電離，故C錯誤；B點時，Kw＝110－12，pH＝2的硫酸中c(H＋)＝0.01 molL－1，pH＝12的KOH溶液中c(OH－)＝1 molL－1，等體積混合后，溶液顯堿性，故D正確。 答案：C 7．一定溫度下，水溶液中H＋和OH－的濃度變化曲線如圖，下列說法正確的是(　　) A．升高溫度，可能引起由c向b的變化 B．該溫度下，水的離子積常數(shù)為1.010－13 C．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 解析：c點、b點對應相同的溫度，A項錯誤；根據(jù)b點對應的縱坐標、橫坐標都為1.010－7 molL－1可知，水的離子積常數(shù)為1.010－14，B項錯誤；FeCl3為強酸弱堿鹽，可水解使溶液呈酸性，C項正確；c、d點對應的c(H＋)相同，c(OH－)不同，但由于Kw只與溫度有關(guān)，所以溫度不變時，稀釋溶液不可能引起由c向d的變化，D項錯誤。 答案：C 8．如圖表示水中c(H＋)和c(OH－)的關(guān)系，下列判斷錯誤的是(　　) A．兩條曲線間任意點均有c(H＋)c(OH－)＝Kw B．M區(qū)域內(nèi)任意點均有c(H＋)c(H＋)，B項正確；圖中，T2時Kw大于T1時Kw，故T2高于T1，C項正確；XZ線上，c(H＋)＝c(OH－)，溶液呈中性，但不一定等于7，D項錯誤。 答案：D 　 水電離出的c(H＋)或c(OH－)的定量計算(25 ℃) 任何水溶液中水電離產(chǎn)生的c(H＋)和c(OH－)總是相等的，有關(guān)計算有以下5種類型(以常溫時的溶液為例)。 (1)中性溶液：c(OH－)＝c(H＋)＝10－7 molL－1。 (2)酸的溶液——OH－全部來自水的電離。 實例：pH＝2的鹽酸中c(H＋)＝10－2 molL－1，則c(OH－)＝Kw/10－2＝110－12 (molL－1)，即水電離出的c(H＋)＝c(OH－)＝10－12 molL－1。 (3)堿的溶液——H＋全部來自水的電離。 實例：pH＝12的NaOH溶液中c(OH－)＝10－2 molL－1，則c(H＋)＝Kw/10－2＝110－12 (molL－1)，即水電離出的c(OH－)＝c(H＋)＝10－12 molL－1。 (4)水解呈酸性的鹽溶液——H＋全部來自水的電離。 實例：pH＝5的NH4Cl溶液中，由水電離出的c(H＋)＝10－5 molL－1，因部分OH－與部分NH結(jié)合使c(OH－)＝10－9 molL－1。 (5)水解呈堿性的鹽溶液——OH－全部來自水的電離。 實例：pH＝12的Na2CO3溶液中，由水電離出的c(OH－)＝10－2 molL－1，因部分H＋與部分CO結(jié)合使c(H＋)＝10－12 molL－1。 注意：要區(qū)分清楚溶液組成和性質(zhì)的關(guān)系，酸性溶液不一定是酸溶液，堿性溶液不一定是堿溶液。 1．25 ℃時，在等體積的①pH＝0的H2SO4溶液、②0.05 molL－1的Ba(OH)2溶液、③pH＝10的Na2S溶液、④pH＝5的NH4NO3溶液中，發(fā)生電離的水的物質(zhì)的量之比是(　　) A．1∶10∶1010∶109 B．1∶5∶(5109)∶(5108) C．1∶20∶1010∶109 D．1∶10∶104∶109 解析：①pH＝0的H2SO4溶液中c(H＋)＝1 molL－1，c(OH－)＝10－14 molL－1，H2SO4抑制H2O的電離，則由H2O電離出的c(H＋)＝10－14 molL－1；②0.05 molL－1的Ba(OH)2溶液中c(OH－)＝0.1 molL－1，c(H＋)＝10－13 molL－1，Ba(OH)2抑制H2O的電離，則由H2O電離出的c(H＋)＝10－13 molL－1；③pH＝10的Na2S溶液，Na2S水解促進H2O的電離，由H2O電離出的c(H＋)＝c(OH－)＝10－4 molL－1；④pH＝5的NH4NO3溶液，NH4NO3水解促進H2O的電離，由H2O電離出的c(H＋)＝10－5 molL－1。4種溶液中電離的H2O的物質(zhì)的量之比等于H2O電離產(chǎn)生的H＋的物質(zhì)的量之比，其比為10－14∶10－13∶10－4∶10－5＝1∶10∶1010∶109。 答案：A 2．已知NaHSO4在水中的電離方程式為NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO。某溫度下，向c(H＋)＝110－6 molL－1的蒸餾水中加入NaHSO4晶體，保持溫度不變，測得溶液的c(H＋)＝110－2 molL－1。下列對該溶液的敘述不正確的是(　　) A．該溫度高于25 ℃ B．由水電離出來的H＋的濃度為110－10 molL－1 C．加入NaHSO4晶體抑制水的電離 D．取該溶液加水稀釋100倍，溶液中的c(OH－)減小 解析：此溫度下Kw＝c(H＋)c(OH－)＝110－6110－6＝110－12，說明該溫度下促進了水的電離，故該溫度高于25 ℃，A正確；由c(H＋)水＝c(OH－)＝Kw/c(H＋)＝110－10 molL－1，B正確；NaHSO4屬于強酸的酸式鹽，抑制水的電離，C正確；稀釋后，溶液中c(H＋)減小，但水的離子積不變，故溶液中的c(OH－)增大，D不正確。 答案：D 3．在一定條件下，相同pH的硫酸和硫酸鐵溶液中水電離出來的c(H＋)分別是1.010－a molL－1和1.010－b molL－1，在此溫度下，則下列說法正確的是(　　) A．a(chǎn)b，A和B選項錯誤；由題意可知，兩種溶液的pH＝b，即硫酸溶液中c(H＋)是1.010－b molL－1，而水電離產(chǎn)生的c(H＋)等于水電離產(chǎn)生的c(OH－)，所以硫酸溶液中c(OH－)是1.010－a molL－1，Kw＝1.010－(b＋a)，D選項正確。 答案：D 4．室溫下，在pH＝12的某溶液中，分別有甲、乙、丙、丁四位同學計算出由水電離的c(OH－)的數(shù)據(jù)分別為甲：1.010－7 molL－1；乙：1.010－6 molL－1；丙：1.010－2 molL－1；丁：1.010－12 molL－1。其中你認為可能正確的數(shù)據(jù)是(　　) A．甲、乙 B．乙、丙 C．丙、丁 D．乙、丁 解析：如果該溶液是一種強堿(如NaOH)溶液，則該溶液的OH－首先來自堿(NaOH)的電離，水的電離被抑制，c(H＋)＝110－12 molL－1，所有這些H＋都來自水的電離，水電離時同時提供相同物質(zhì)的量的OH－，所以丁的數(shù)據(jù)是正確的。如果該溶液是一種強堿弱酸鹽的溶液，則該溶液之所以呈堿性是由于鹽中弱酸根水解，水解時，弱酸根離子與水反應生成弱酸和OH－，使溶液中c(OH－)>c(H＋)，溶液中的OH－由水電離所得，所以丙的數(shù)據(jù)也是正確的。 答案：C 5．常溫下，某溶液中由水電離出的c(H＋)和c(OH－)的乘積是110－20，下列說法中正確的是(　　) A．該溶液的溶質(zhì)不可能是NaHCO3 B．該溶液的pH一定是10 C．該溶液的溶質(zhì)不可能是NaHSO4 D．該溶液的溶質(zhì)可能是正鹽 解析：c(H＋)和c(OH－)的乘積小于10－14，說明水的電離受到了抑制，其溶質(zhì)只能是酸或堿，故A正確；若為酸溶液，c(OH－)溶液＝110－10 molL－1，c(H＋)＝10－4 molL－1，溶液pH＝4；若為堿溶液，c(H＋)溶液＝110－10 molL－1，溶液pH＝10，故B不正確；顯酸性的酸式鹽，如NaHSO4、NaHSO3和NaH2PO4等，對水的電離有抑制作用，故C不正確；能水解的正鹽對水的電離有促進作用，不能水解的正鹽，對水的電離無影響，故D不正確。 答案：A