考点32水的电离和溶液的PH高考化学知识点全程讲解

考点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=－lg[H+]，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+]＞[OH—][H+]＞1×10—7＜7中性[H+]=[OH—][H+]=[OH—]=1×10—7=7碱性[H+]＜[OH—][H+]＞1×与10—7＞7（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，pH＜0，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=1×10—14[H+]=[OH—]=10—7mol/L溶液呈中性pH=pOH=pKw=7分析原因：H2OH++OH－Q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=pKwT↗→Kw↗→pH+pOH↘T↘→Kw↘→pH=pOH↗如：100℃，KW=1×10—12..中性时Ph=pKw=6＜7.图示：不同湿度（T1＞T2）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：（①形状②T1、T2相对位置）③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：①酸碱指示剂②pH试纸③pH计其中①只传判定pH范围②pH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，测定结果误差大。③pH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①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：②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=apH(HCl)=a+n＜7pH=bPh(NaOH)=b－n＞7pH(HAC)＜a+n＜7pH(NH3·H2C)＞b－n＞7△pH(HCl)=n△pH(NaOH)=n△pH(HAC)＜n△pH(NH3·H2O)＜n△pH(HCl)＞△pH(HAC)△pH(NaOH)＞△pH(NH3·H2O)注意：①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7.②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7③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△pH≥2强碱：pH=pH大－0.3若不等体积混合，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：①若酸和碱恰好中和.即nH+=nOH—，pH=7.②若酸过量，求出过量的[H+]，再求pH值.③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①若pH酸+pH碱=14，则完全中和pH=7.②若pH酸+pH碱＞14，则碱过量pH≈pH碱－0.3③若pH酸+pH碱＜14，则酸过量pH≈pH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.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①呈中性：即pH=7.nH+=nOH—10—a·V1=10—（14－b）·V2V1：V2=10—14+a+b10n=10a+b－14n=a+b－14a+b=14+n②若呈酸性.即pH＜7nH+＞nOH—10—a·V1＞10—（14－b）·V2V1：V2＞10—14+a+b10n＞10－14+a+ba+b＜14+n③若呈碱性，即pH＞7，同理可知a+b＞14+n想一想：若V1：V2=1：10n=10—n，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.①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pH＞7（由生成的强碱弱酸盐水解决定）②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pH＜7（由生成的强酸弱碱盐水解决定）③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？④当pH=pOH的强酸与强碱溶液以等体积混合后pH=7（与酸、碱的几元性无尖）⑤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pH≤7。（考虑酸有强弱之分，若分弱酸，制反应后酸过量）⑥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pH≥7（同理⑤，弱碱过量）⑦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：⑤⑥⑦与酸、碱的几元性有无关系？3．例题精讲知识点一：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：2NH3NH4++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①在液氨中投入一小块金属钠，放出气体————————————————————————————②NaNH2溶于水的反应——————————————————————————————————③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）①2Na+2NH3=H2↑+2NaNH2②NaNH2+H2O=NaOH+NH3↑或NH2—+H2O=OH—+NH3↑③NH2—+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+)=2×10-7mol/L，则此时溶液中的C(OH-)=___________。若温度不变，滴入稀盐酸使C(H+)=5×10-6mol/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），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+)=2×10-7mol/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)=8×10-9mol/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+]2[CrO42-]=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—)=10-12mol/L，则该溶液中的溶质不可能是（）A、HClB、NaOHC、NH4ClD、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0.1%）（）A、通入CO2B、通入H2SC、通入NH3D、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（）①Al2(SO4)3②NaOH③NH4Cl④NaHSO4A、①②B、①③C、②③D、①④【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，可定义pOH=―lgC(OH―)，将室温下水的离子积的表达式C(H+)×C(OH—)=10―14两边取负对数，―lgC(H+)―lgC(OH―)=―lg10―14，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AG＝0B酸性溶液的AG＜0C常温下0.lmol/L氢氧化钠溶液的AG＝12D常温下0.lmol/L盐酸溶液的AG＝12(2001年上海)有人曾建议用AG表示溶液的酸度（acidityarede），AG的定义为AG＝lg（[H＋]/[OH－]）。下列表述正确的是A在25℃B在25℃C在25℃D在25℃时，溶液的pH与AG的换算公式为AG＝2(7－pH)(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=10C(H+)=10-10mol/LC(OH—)=10-4mol/LpH=13C(H+)=10-13mol/LC(OH—)=10-1mol/LpH=12C(H+)=10-12mol/LC(OH—)=10-2mol/L10-4·n+10-1·m=(n+m)×10-2n：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)×V10-a=10-(13-b)两边取负对数：-lg10-a=-lg10-(13-b)，a=13-b a+b=13即酸的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=14―lg（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，解下列题目就很轻松。在20℃时，有PH值为x（x6）的盐酸和PH值为y（y8）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VxVy（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.55.6×107 C.1×107 D.6.02×102．将1mol·L-1H2SO4溶液100mL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=-lg｛c(H＋)｝，pOH定义为pOH=-lg｛c(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/pOHmol/LB、10pOH-14mol/LC、1014-pOHmol/LD、10-pOHmol/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=6BC．向水中滴加少量NaHCO3D．向水中加入少量明矾晶体5.常温下某溶液中水电离出的C(H+)=1×10-13mol/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136．25℃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+、PO47.有①、②、③三瓶体积相等，浓度都是1mol/L的HCl溶液，将①加热蒸发至体积减小一半，在②中加入CH3COONa固体(加入后溶液仍呈酸性)，③不作改变，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、①=③>②B、③>②>①C、①=②=③D、①<②=③8．NH4Cl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（）A．1∶1B．10¯10∶10¯4C．10¯4∶10¯10D10¯10∶10¯10.25℃，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、13B、14C、15D、无法判断11．在医院中，为酸中毒病人输液不应采用（）A0.9％氯化钠溶液B0.9％氯化铵溶液C1.25％碳酸氢钠溶液D5％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120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()A.0.015摩/升B.0.02摩/升C.0.03摩/升D.0.04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25B、水电离出来的c(H+)=1.0×10-10mol/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时，胃液的pH变化的是 （）pHpHpHpH 77770V(H2O)0V(H2O)0V(H2O)0V(H2O)ABCD16．4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 （） A．5×10-13mol/L B．2×10-12mol/LC．1/5（4×10-9+1×10-13）mol/L D．1/5（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，则这四种溶液PH值由大到小的顺序是()

A.c>d>a>b B.b>a>d>c C.a>b>c>d D.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1、2、3、4已知1=3，2=4且=106，则四种溶液的PH值不可能是（）A、551010 B、441010C、35119 D、5391119．NaH是—种离子化合物，它跟水反应的方程式为：NaH＋H2O→NaOH＋H2↑，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NaH的叙述错误的是（）A跟水反应时，水作氧化剂BNaH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-)=1.0×10-4mol/L,该溶液中溶质可能是()①Al2(SO4)3②NaOH③NH4Cl④NaHSO4A、①②B、①③C、②③D、①④二填空题21．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a︰b。（2）若所得混合液的pH=2，则a︰b。ABAB10-610-7