高中化学58个精讲32水的电离和溶液的PH

1、高中化学58个考点精讲32、水的电离和溶液的PH1复习重点1通过对水的电离、离子积、pH定义等重要知识和方法迁移应用的练习，提高认知能力；2灵活解答水的电离平衡的相关问题；3掌握混合溶液pH计算的方法，并能运用数学工具解决一些有关pH计算的综合问题4培养学习过程中探究、总结的习惯。2难点聚焦（一）溶液的酸碱性及pH的值 溶液呈的酸碱性何性，取决于溶液中H+、OH的相对大小：pH值的大小取决于溶液中的H+大小pH=lgH+，pOH=lgKw=pKw溶液酸碱性H+与OH关系任意湿度室温（mol/L）pH值（室温）酸性H+OHH+1×1077中性H+=OHH+=OH=1×107=

2、7碱性H+OHH+1×与1077（1）酸性越强，pH值越小，碱性越强，pH值越大，pH值减小一个单位，H+就增大到原来的10倍，pH值减小n个单位，H+的增大到原来的10n倍.（2）任意水溶液中H+0，但pH可为0，此时H+=1mol/L，一般H+1mol/L时，pH0，故直接用H+表示.（3）判断溶液呈中性的依据为：H0= OH或pH=pOH=pKw只有当室温时，Kw=1×1014 H+=OH=107mol/L溶液呈中性pH=pOH=pKw=7 分析 原因：H2O H+OHQ 由于水的电离是吸热的，湿度越高，电离程度越大，kw越大. 中性：pH=pOH=pKwTKwpH+

3、pOHTKwpH=pOH 如：100，KW=1×1012. pKw=12.中性时Ph=pKw=67. 图示：不同湿度（T1T2）时溶液中H+与OH，pH与pOH关系 图一 图二 想一想：图一与图二有哪些不同？为何不同？提示：（形状 T1、T2相对位置） 简平分钱划分的两个区域酸碱性不同。建议以H+、OH=Kw，和pH+pOH=pKw两个关系或考虑，并注意湿度不同时Kw的影响。） （4）溶液pH的测定方法： 酸碱指示剂 pH试纸 pH计其中只传判定pH范围 pH试纸也只能确定在某个值左右（对照标准比色卡），无法精确到小数点后1倍。另外使用时不能预先润湿试纸。否则相当于又稀释了待测液，测

4、定结果误差大。 pH计测定较精确. （二）酸碱溶液的稀释前后pH值的变化。 由于强酸或强碱在水中完全电离，加水稀释后不会有溶质进一步电离，故仅仅是体积增大的因素导致酸溶液中的H+或碱溶液中的OH减小. 弱酸或弱碱由于在水中不完全电离，加水稀释同时，能促使其分子进一步电离，故导致相应H+或OH减小的幅度降低。 例如 等物质的量浓度的盐酸和醋酸，氢氧化钠和氨水分别加水稀释。溶液的pH值变化，图示如下： 若把上述问题，换成等pH值，图示又怎样呢？ 强酸弱酸稀释 强、弱碱稀释 前后 前后pH=a pH(HCl)=a+n7 pH=b Ph(NaOH)=bn7pH(HAC)a+n7 pH(NH3·

5、;H2C)bn7pH(HCl)=n pH(NaOH)=npH(HAC)n pH(NH3·H2O)npH(HCl)pH(HAC) pH(NaOH)pH(NH3·H2O) 注意： 酸无论怎样稀释，不可能成为碱性；若无限稀释，则pH只能无限接近7且小于7.碱无论怎样稀释，不可能成为酸性；若无限稀释，则pH只能无限接近7且大于7当起始强酸、弱酸的pH相同，稀释后为达仍相同，则稀释倍数一定是弱酸大小强酸（强碱、弱碱类同）（三）有关pH的计算 1溶液简单混合（不发生反应，忽略混合时体积变化） 强酸：pH=pH小+0.3 若等体积混合，且pH2 强碱：pH=pH大0.3 若不等体积混合，

6、物质的量浓度 强酸H+总= 分别为M1、M2体积分别为 强碱OH总= V1、V2的一元强酸或强碱注意：强酸直接由H+总求pH值 强碱由OH总求pOH，后再求pH值.2强酸和强碱混合（发生中和反应，忽略体积变化）可能情况有三种：若酸和碱恰好中和. 即nH+=nOH，pH=7.若酸过量，求出过量的H+，再求pH值.若碱过量，求出过量的OH，求出pOH后求pH值.特例：若强酸与强碱等体积混合若pH酸+pH碱=14，则完全中和pH=7.若pH酸+pH碱14，则碱过量pHpH碱0.3若pH酸+pH碱14，则酸过量pHpH酸+0.3讨论：pH=a的HCl溶液和pH=b的NaOH溶液按体积比V1 ：V2混合

7、.当混合液分别呈中性、酸性、碱性时，且V1 ：V2=10n时，a+b分别为多少？分析 呈中性：即pH=7. nH+=nOH 10a·V1=10（14b）·V2 V1 ：V2=1014+a+b 10n=10a+b14 n=a+b14 a+b=14+n 若呈酸性. 即pH7 nH+nOH 10a·V110（14b）·V2 V1 ：V21014+a+b 10n1014+ a+b a+b14+n若呈碱性，即pH7，同理可知 a+b14+n 想一想：若V1 ：V2=1 ：10n=10n，三种情况的结果又如何呢？ 3关于酸、碱混合时的定性判断（常温） 酸与碱混合时发

8、生中和反应，但不一定恰好完呈中和。即使恰好完全中和，也不一定溶液呈中性，由生成的盐能否水解及水解情况而定，另外酸碱的强弱不同，提供反应物的量不同也影响着反应后溶液的性质。一般酸或碱过量化生成的盐水解对溶液的酸碱性影响大。 下面把常见的几种情况分列出来. 等物质的量浓度的一元弱酸一元强碱溶液等体积混合溶液pH7（由生成的强碱弱酸盐水解决定）等物质的量浓度的一元强酸与一元弱碱溶液等体积混合后溶液pH7（由生成的强酸弱碱盐水解决定）等物质的量浓度的一元强酸与强碱溶液等体积混合后溶液pH=7（因生成强酸强碱盐不水解）想一想：若酸或碱之一是多元，情况又怎样？当pH=pOH的强酸与强碱溶液以等体积混合后p

9、H=7（与酸、碱的几元性无尖）当pH=3的某一元酸溶液与pH=11的一元强碱以等体积混合后pH7。（考虑酸有强弱之分，若分弱酸，制反应后酸过量）当pH=3的某一元强酸pH=11的一元碱溶液的以等体积混合后pH7（同理，弱碱过量）将pH=3的酸溶液和pH=11的碱溶液以等体积混合后溶液pH=无法确定.再想一想：与酸、碱的几元性有无关系？3精讲知识点一：水的电离【例1】（1）与纯水的电离相似，液氨中也存在着微弱的电离：2NH3 NH4+NH2-据此判断以下叙述中错误的是（ ）A液氨中含有NH3、NH4+、NH2-等微粒B一定温度下液氨中C(NH4+)·C(NH2-)是一个常数C液氨的电离

10、达到平衡时C(NH3) = C(NH4+) = C(NH2-)D只要不加入其他物质，液氨中C(NH4+) = C(NH2-) （2）完成下列反应方程式在液氨中投入一小块金属钠，放出气体NaNH2溶于水的反应类似于“H+OH=H2O”的反应解析：此题要求掌握水自偶的实质(水分子电离产生的H+与H2O结合形成H3O+)以及水的电离平衡,并能迁移应用于对于NH3电离的认识：NH3分子电离产生H+和NH2,H+与NH3结合生成NH4+，液氨电离产生等量的NH2与NH4+，一定温度下离子浓度乘积为一常数；NH4+类似于H+，NH2类似于OH。具备上述知识后，就可顺利完成解题。 答案：（1）C （2）2N

11、a+2NH3=H2+2NaNH2NaNH2+H2O=NaOH+NH3或NH2+H2O=OH+NH3NH2+NH4+ =2NH3或NH4Cl+NaNH2=2NH3+NaCl知识点二：水的离子积【例2】某温度下纯水中C(H+) = 2×10-7 mol/L，则此时溶液中的C(OH-) = _。若温度不变，滴入稀盐酸使C(H+) = 5×10-6 mol/L，则此时溶液中的C(OH-) = _。解析：由水电离产生的H+与OH-量始终相等，知纯水中C(H+) = C(OH-)。根据纯水中C(H+) 与C(OH-)可求出此温度下水的Kw的值，由Kw的性质（只与温度有关，与离子浓度无关

12、），若温度不变，稀盐酸中Kw仍为此值，利用此值可求出盐酸中的C(OH-)。 答案：纯水中 C(OH-) = C(H+) = 2×10-7 mol/L Kw = C(H+)·C(OH-) = 2×10-7×2×10-7 = 4×10-14 稀盐酸中 C(OH-) = Kw / C(H+) = (4×10-14) / (5×10-6) = 8×10-9 mol/L 【例3】 .难溶化合物的饱和溶液存在着溶解平衡，例如：AgCl(s) Ag+Cl,Ag2CrO4(s) 2Ag+CrO42,在一定温度下，难溶化合

13、物饱和溶液离子浓度的乘积为一常数，这个常数用Ksp表示。已知：Ksp(AgCl)=Ag+Cl-=1.8×10-10 Ksp(Ag2CrO4)=Ag+2CrO42-=1.9×10-12现有0.001摩/升AgNO3溶液滴定0.001摩/升KCl和0.001摩/升的K2CrO4的混和溶液，试通过计算回答：(1)Cl-和CrO42-中哪种先沉淀?(2)当CrO42-以Ag2CrO4形式沉淀时，溶液中的Cl-离子浓度是多少? CrO42-与Cl-能否达到有效的分离?(设当一种离子开始沉淀时，另一种离子浓度小于10-5mol/L时，则认为可以达到有效分离)解析：（1）当溶液中某物质离

14、子浓度的乘积大于Ksp时，会形成沉淀。几种离子共同沉淀某种离子时，根据各离子积计算出所需的离子浓度越小越容易沉淀。（2）由Ag2CrO4沉淀时所需Ag+浓度求出此时溶液中Cl的浓度可判断是否达到有效分离。解答：（1）AgCl饱和所需 Ag+浓度Ag+1=1.8×10-7摩/升 Ag2CrO4饱和所需Ag+浓度Ag+2=4.36×10-5摩/升 Ag+1<Ag+2，Cl-先沉淀。 （2） Ag2CrO4开始沉淀时Cl-=4.13×10-6<10-5，所以能有效地分离。知识点三：水的电离平衡的移动 【例4】 ：某溶液中由水电离出来的C(OH)=10-12m

15、ol/L，则该溶液中的溶质不可能是（ ）A、HCl B、NaOH C、NH4Cl D、H2SO4解析：由水电离反应式知：此溶液水电离产生的C(H+)=C(OH) =10-12mol/L，若溶液中的H+全部来自水的电离，则此溶液显碱性，是因溶有碱类物质所致，若溶液中的H+不仅为水电离所产生，则此溶液显酸性，为酸性物质电离所致。NH4Cl不可能电离产生H+。解答：C下列两题为上题的变式，分析一下变在何处？解题方法、思路与上题是否一样？差异何在？（1）室温下，在纯水中加入某物质后，测得溶液中由水电离产生的C(H+)=10-12mol/L，则加入的物质可能是（假设常温下碳酸、氢硫酸的第一步电离度为0.

16、1%） （ ）A、通入CO2 B、通入H2S C、通入NH3 D、加入NaHSO4（2）某溶液中水电离产生的C(H+)=10-3mol/L，,该溶液中溶质可能是（ ） Al2(SO4)3 NaOH NH4Cl NaHSO4A、 B、 C、 D、【例5】能促进水的电离，并使溶液中C(H+)>C(OH)的操作是 （ ）（1）将水加热煮沸 （2）向水中投入一小块金属钠 （3）向水中通CO2 （4）向水中通NH3 （5）向水中加入明矾晶体 （6）向水中加入NaHCO3固体 （7）向水中加NaHSO4固体A、（1）（3）（6）（7） B、（1）（3）（6） C、（5）（7） D、（5）解析：本题主

17、要考查外界条件对水的电离平衡的影响，请按如下思路完成本题的解：本题涉及到哪些条件对水的电离平衡的影响？各自对水的电离平衡如何影响？结果任何（C(H+)与C(OH)相对大小）？归纳酸、碱、盐对水的电离平衡的影响。解答： D知识点四：pH的定义方法【例6】、下列溶液，一定呈中性的是 （ ） A.由等体积、等物质的量浓度的一元酸跟氢氧化钠溶液混合后所形成的溶液B.H+=1×10-7mol·L-1的溶液 C.pH=14-pOH 的溶液 D.pH=pOH 的溶液 （2000年化学试测题） 解析：此题要求将教材中定义pH方法迁移应用于表示pOH以及pH与pOH的关系，根据pH的定义方法

18、，可定义pOH= lgC(OH)，将室温下水的离子积的表达式C(H+)×C(OH)=1014两边取负对数，lgC(H+)lgC(OH)= lg1014，整理得pH+pOH=14。应用所得关系式分析可得答案。解答：D点评：pOH= lgC(OH)、pH+pOH=14两个关系式及其应用均不在教学大纲和考纲范围内，我们不一定要掌握，但将教材中的知识、方法加以迁移应用，进行探究发现是教学大纲和考纲提出的能力要求。此题作为全国高考化学测试题具有重要的指导意义，值得大家认真去领悟，在随后的2001年上海高考题以及2002年全国理科综合高考题中又出现了类似的题目。为更好地表示溶液的酸碱性，科学 家

19、提出了酸度（AG）的概念，AG，则下列叙述正确的是A 中性溶液的AG0B 酸性溶液的AG0C 常温下0.lmol/L氢氧化钠溶液的AG12D 常温下0.lmol/L盐酸溶液的AG12( 2001年上海)有人曾建议用AG表示溶液的酸度（acidity arede），AG的定义为AGlg（H/OH）。下列表述正确的是A 在25时，若溶液呈中性，则pH7，AG1B 在25时，若溶液呈酸性，则pH7，AG0C 在25时，若溶液呈碱性，则pH7，AG0D 在25时，溶液的pH与AG的换算公式为AG2(7pH) (2002理科综合)知识点五：溶液pH的计算【例7】室温下将n体积pH=10和m体积pH=13

20、两种NaOH溶液混合得pH=12的NaOH溶液，则n：m=解析：此题是关于两种不反应的溶液混合后溶液pH值的计算，根据混合前后溶质(NaOH)量守恒，列式求解解答：pH=10 C(H+)=10-10mol/L C(OH) =10-4mol/L pH=13 C(H+)=10-13mol/L C(OH) =10-1mol/L pH=12 C(H+)=10-12mol/L C(OH) =10-2mol/L 10-4·n + 10-1·m = (n+m) ×10-2 n ：m = 100 ：11规律： 有关混合溶液的pH计算，题设条件可千变万化，正向、逆向思维，数字与字母

21、交替出现，但基本题型只有两种：（1）混合后不反应，（2）混合后反应。对于溶液的稀释，可将水作为浓度为0的溶液，仍属混合后不反应一类，这一类混合溶液的pH应介于两种溶液的pH之间，因而酸、碱溶液无论加多少水稀释，其最终pH均不可能等于纯水的pH（即常温不可能为7）。 混合溶液pH的计算方法也很简单，即设法求出混合溶液的C(H+)，若是溶液显碱性，则必须先求出溶液的C(OH)，然后再换算为C(H+)或按OH量守恒列式求解。【例8】25ºC，若10体积的某强碱溶液与1体积的某强酸溶液混合后，溶液呈中性，则混合之前，该碱的pH与强酸的pH之间该满足的关系是_分析：由题意知，本题为酸、碱混合后

22、完全中和，根据中和反应的实质可知，酸中n(H+)与碱中n(OH-)相等，故有C(H+)酸V酸 = C(OH-)碱V碱，由此关系列式可求得结果。解答：设酸的pH为a，C(H+)酸=10-a，碱的pH为b，C(OH-)碱=10-14 / 10-b=10- (14 - b)因为混合后溶液呈中性，所以C(H+)酸V酸 = C(OH-)碱V碱 10-a ×V = 10 - (14 - b) ×10V = 10 - (13 - b) ×V 10-a = 10 - (13 - b)两边取负对数：-lg10-a = -lg10 - (13 - b)，a=13-ba+b=13即酸的

23、pH与碱的pH之和为13点评：上面解法尽管可顺利地得出本题的解，但题中的酸碱体积比可以任意变换，则每一变换都得重新求解，这就启发我们能否找出酸、碱pH与两者体积比之间的关系呢？同时若混合后不显中性其关系又会怎样呢？将上面的解改为：C(H+)酸V酸 = C(OH-)碱V碱10-a ×V酸 = 10 - (14 - b) ×V碱10-a·10-b=10-14·（V碱 / V酸）两边取负对数得：a+b=14lg（V碱 / V酸）若混合后溶液显酸性：若混合后溶液显碱性：同学们在学习中要善于总结、积累，把自己积累的经验、成果用于指导自己的学习。例如掌握了上述关系后

24、，解下列题目就很轻松。在20时，有PH值为x（x£6）的盐酸和PH值为y（y³8）的NaOH溶液，取Vx升该盐酸同该NaOH溶液中和，需Vy升NaOH溶液（1）若x+y=14时，则= （2）若x+y=13时，则= （3）若x+y>14时，则= （表达式），且Vx Vy（填<、>或=） 4实战演练一 选择题 1.水是一种极弱的电解质,在室温下平均每n个水分子只有一个水分子能电离，则n是（ ）A.1×10-4 B. 55.6×107C. 1×107D. 6.02×10212将1mol·L-1H2SO4溶液100

25、mL与质量分数为10%的NaOH溶液50g混合均匀后，滴入甲基橙指示剂，此时溶液的颜色是 （ ）A浅紫色 B黄色 C红色 D无色3.pH定义为pH=-lgc(H)，pOH定义为pOH=-lgc(OH-)，Kw表示25时水的离子积常数，则弱酸性溶液中的c(H)可表示为 ( )A、Kw/pOH mol/L B、10pOH-14 mol/L C、10 14-pOH mol/L D、10-pOH mol/L4能使水的电离平衡正向移动，而且所得溶液呈酸性的是 （ ）A将水加热到100时，水的pH=6 B向水中滴加少量稀硫酸C向水中滴加少量NaHCO3 D向水中加入少量明矾晶体5. 常温下某溶液中水电离出

26、的C(H+) = 1×10-13 mol/L，则下列说法中正确的是 （ ）A该溶液一定呈酸性B该溶液一定呈碱性C该溶液中一定有C(OH-) = 0.1mol/L D该溶液的pH值为1或13625时，在水电离出的C(H+)=1×10-5摩/升的溶液中，一定能大量共存的是 ( ) A.Al3+、NH4+、SO42-、Cl-B. Mg2+、K+、SO42-、HCO3- C.K+、Na+、Cl-、SO42-D.Ba2+、Cl-、Na+、PO43-7.有、三瓶体积相等，浓度都是1mol/L的HCl溶液，将加热蒸发至体积减小一半，在中加入CH3COONa固体(加入后溶液仍呈酸性)，不作

27、改变，然后以酚 酞作指示剂，用溶液滴定上述三种溶液，消耗的NaOH溶液的体积是 ( )A、=> B、>> C、= D、<=8NH4Cl溶于重水(D2O)生成一水合氨和水合离子的化学式为 （ ）A、NH3·D2O和HD2O+ B、NH3·HDO和D3O+ C、NH2D·D2O和DH2O+ D、NH2D·HDO和D3O+ 9.室温时，pH=10的氨水和Na2CO3溶液中，水电离产生的C(H+)前者与后者之比 （ ）A11 B10¯1010¯4 C10¯410¯10 D10¯1010&#

28、175;710.25，向VmLpH = a的NaOH溶液中滴加pH = b的盐酸10VmL时，溶液中Cl的物质的量恰好等于加入Na+的物质的量，则此时（a+b）的值为 ( ）A、13 B、14 C、15 D、无法判断11在医院中，为酸中毒病人输液不应采用 （ ）A 0.9氯化钠溶液 B 0.9氯化铵溶液 C 1.25碳酸氢钠溶液 D 5葡萄糖溶液 12.若室温时PH=a的氨水与PH=b的盐酸等体积混和，恰好完全反应，则该氨水的电离度可表示为 ( ) A.10(a+b-12)%B.10(a+b-14)%C.10(12-a-b)%D.10(14-a-b)%13.把40毫升Ba(OH)2溶液加入到1

29、20毫升盐酸中，所得的溶液的PH值为2。如果混和前Ba(OH)2和盐酸两种溶液PH值之和为14，则盐酸的物质的量浓度接近于 ( ) 摩/升摩/升摩/升摩/升14已知NaHSO4在水中的电离方程式为NaHSO4 =Na+ +H+ + SO42。某温度下，向pH=6的蒸馏水中加入NaHSO4晶体，保持温度不变，测得溶液pH为2，对于该溶液，下列叙述不正确的是 （ ）A、该温度高于25 B、水电离出来的c (H+)=1.0×10-10 mol/LC、c (H+)= c (OH)+C(SO42) D、该温度下加入等体积pH值为12的NaOH溶液可使反应后的溶液恰好呈中性15能表示人体大量喝水

30、时，胃液的pH变化的是 （ ） pH pH pH pH7 7 7 7 0 V(H2O) 0 V(H2O) 0 V(H2O) 0 V(H2O) A B C D164体积pH=9的Ca(OH)2溶液跟1体积pH=13的NaOH溶液混合后，溶液中氢离子浓度为 （ ）A5×10-13mol/LB2×10-12mol/LC1/5（4×10-9 + 1×10-13）mol/LD1/5（4×10-5 + 1×10-1）mol/L17.a、b、c、d四种溶液PH值都小于7，已知四种溶液中H+和OH-之和由大到小的顺序是b>a>d>c

31、，则这四种溶液PH值由大到小的顺序是 ( )A.c>d>a>bB.b>a>d>cC.a>b>c>dD.无法确定18. 有下列四种溶液：(1)HCl (2)AlCl3(3)NaOH (4)Na2CO3，此四种溶液中水的电离度分别为a1、a2、a3、a4已知a1=a3，a2=a4且=106，则四种溶液的PH值不可能是 （ ） A、5 5 10 10B、4 4 10 10 C、3 5 11 9 D、5 3 9 1119NaH是种离子化合物，它跟水反应的方程式为：NaHH2ONaOHH2，它也能跟液氨、乙醇等发生类似的反应，并都产生氢气。下列有关N

32、aH的叙述错误的是 （ ）A 跟水反应时，水作氧化剂 B NaH中H半径比Li半径小C 跟液氨反应时，有NaNH2生成 D 跟乙醇反应时，NaH被氧化20、常温下某溶液，水电离出的c (OH-)=1.0×10-4 mol/L,该溶液中溶质可能是 ( )Al2(SO4)3 NaOH NH4Cl NaHSO4A、 B、 C、 D、二 填空题AB10-6 10-7 10-7 10-6 c(H+)mol/Lc(OH-) mol/L21测得某溶液的pH = 6.5，且氢离子与氢氧根离子物质的量相等，此溶液呈_性。测定温度_室温（填高于、低于或等于），其理由是 。 将此温度下pH=11的NaOH溶液aL与pH=1的H2SO4溶液bL混合。（1）若所得混合液为中性，则ab 。（2）若所得混合液的pH=2，则ab 。 22、水的电离平衡曲线如图所示。(1) 若以A点表示25时水的电离平衡的离子浓度，当温度升高到100时，水的电离平衡状态移动到