【大纲创新设计】高考化学一轮复习 第2节 水的电离和溶液的pH

第二节水的电离和溶液的pH复习目标展示1.了解水的电离、水的离子积、溶液pH等概念。2．了解影响水电离平衡的因素及酸、碱溶液稀释时pH的变化规律。3．掌握有关溶液pH与氢离子浓度、氢氧根离子浓度的简单计算。水的电离和溶液的pH在今后几年的高考命题中很有可能出现，一般以选择题形式出现，考查得很灵活，计算部分不难，但是考生须牢记水的电离、水的离子积、溶液pH等概念。知识点1水的电离问题1：水的电离性质？水的离子积大小？影响水的电离平衡的因素？

【思维延伸】1．水的电离水是一种极弱的电解质，只能微弱地电离，并存在着电离平衡。水的电离方程式：H2O＋H2OH3O＋＋OH－，简写为H2OH＋＋OH－。2．水的离子积常数25℃时，由纯水的导电性实验测得，1L纯水中只有1×10－7molH2O电离。所以在常温时：KW＝c(H＋)·c(OH－)＝1×10－7×1×10－7＝1×10－14。KW只与温度有关，KW是常数。知识点2溶液的酸碱性和pH问题2：溶液酸碱性的实质？pH的表示方法？溶液的pH简单计算和测定方法？考点1影响水电离平衡的因素1．温度：由于水的电离过程吸热，故升温使水的电离平衡右移，即加热能促进水的电离，c(H＋)、c(OH－)同时增大，KW增大，pH变小，但c(H＋)与c(OH－)仍相等，故体系仍显中性。2．酸、碱：在纯水中加入酸或碱，酸电离出的H＋或碱电离出的OH－均能使水的电离平衡左移，即酸、碱的加入抑制水的电离。若此时温度不变，则KW不变，c(H＋)、

c(OH－)此增彼减。即：加酸，c(H＋)增大，c(OH－)减小，pH变小。加碱，c(OH－)增大，c(H＋)减小，pH变大。3．能水解的盐：在纯水中加入能水解的盐，由于水解的实质是盐电离出的弱酸阴离子或弱碱阳离子结合水电离出的H＋或OH－，所以水解必破坏水的电离平衡，使水的电离平衡右移。即盐类的水解促进水的电离。4．其他因素：向水中加入活泼金属，由于与水电离出的H＋直接作用，因而同样能促进水的电离。要点深化

(1)KW揭示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡，H＋和OH－共存，只是相对含量不同而已。KW只与温度有关，KW不仅适用于纯水，还适用于酸、碱、盐的稀溶液。(2)由于水的离子积的存在，在弱电解质稀释时，溶液中总有一种浓度增大的离子。如弱酸稀释时，c(OH－)增大，弱碱稀释时，c(H＋)增大。(3)溶液中的c(H＋)和水电离出来的c(H＋)是不同的：常温下水电离出的c(H＋)＝1×10－7mol/L，若某溶液中水电离出的c(H＋)＜1×10－7mol/L，则可判断出该溶液中加入的酸或碱抑制了水的电离；若某溶液中水电离出的c(H＋)＞1×10－7mol/L，则可判断出该溶液中加入的水解的盐或活泼金属促进了水的电离。(4)常温下，溶液中的c(H＋)>1×10－7mol/L，说明该溶液是酸溶液或水解显酸性的盐溶液。常温下，c(H＋)<1×10－7mol/L，说明是碱溶液或水解显碱性的盐溶液。【例1】25℃时，水的电离达到平衡：H2OH＋＋OH－，ΔH＞0，下列叙述正确的是()A．向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH－)降低B．向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(H＋)增大，K+不变C．向水中加入少量固体CH3COONa，平衡逆向移动，

c(H＋)降低D．将水加热，KW增大，pH不变解析：KW只与温度有关，与c(H＋)的变化无关。A中c(OH－)应增大；C中平衡正向移动；D中KW增大，pH应减小。

答案：B变式训练1．把1mL0.1mol·L－1的H2SO4加水稀释制成2L溶液，在此溶液中由水电离产生的H＋，其浓度接近于()A．1×10－4mol·L－1B．1×10－8mol·L－1C．1×10－11mol·L－1D．1×10－10mol·L－1解析：此题是水中加硫酸，水中c(H＋)必然增大，而由于

KW为一常数，c(OH－)必然减小，而c(OH－)只能来自水的电离，故只需求出c(OH－)，便知道由水电离出的c(H＋)。

答案：D考点2溶液的酸碱性和pH1．溶液的酸碱性溶液酸碱性的判断依据：c(H＋)＞c(OH－)，溶液呈酸性；

c(H＋)＝c(OH－)，溶液呈中性；c(H＋)＜c(OH－)，溶液呈碱性，上述判断与溶液的温度、溶液的种类无关。2．溶液的pHpH＝－1gc(H＋)，溶液的酸碱性与c(OH－)和c(H＋)的相对大小、c(H＋)和pH的关系如下表所示：3.pH试纸的使用(1)方法：把小片试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取待测液滴在干燥的pH试纸上，试纸变色后，与标准比色卡对比即可确定溶液的pH。(2)注意：pH试纸使用前不能用蒸馏水润湿，否则待测液因被稀释可能产生误差；用pH试纸读出的pH只能是整数。要点深化1．溶液pH的计算(1)总体原则①若溶液为酸性，先求c(H＋)，再求pH；②若溶液为碱性，先求c(OH－)，再由c(H＋)＝求c(H＋)，最后求pH。(2)具体情况(室温下)①酸、碱溶液pH的计算a．强酸溶液，如HnA，设浓度为cmol·L－1，c(H＋)＝

ncmol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝－lg(nc)。b．强碱溶液，如B(OH)n，设浓度为cmol·L－1，c(H＋)＝mol·L－1，pH＝－1gc(H＋)＝14＋lg(nc)。②酸、碱混合pH计算a．两强酸混合

b．两强碱混合

c．强酸、强碱混合(一者过量)d．强酸、强碱的pH之和与H＋和OH－浓度比较pH(酸)＋pH(碱)＝14，c酸(H＋)＝c碱(OH－)pH(酸)＋pH(碱)＜14，c酸(H＋)＞c碱(OH－)pH(酸)＋pH(碱)＞14，c酸(H＋)＜c碱(OH－)推导：pH(酸)＋pH(碱)＝－lg＝14－lg。特别提示：应用以上要点，可解决有关pH计算问题，在具体计算中还有以下技巧：①若ΔpH(pH的差值)≥2的两种强酸溶液等体积混合，pH混＝pH小＋0.3；②若ΔpH≥2的两种强碱溶液等体积混合，pH混＝pH大－0.3。2．酸、碱溶液稀释时pH的变化(1)强酸、弱酸的稀释(2)强碱、弱碱的稀释【例2】(2008·全国理综Ⅱ，9)取浓度相同的NaOH和HCl溶液，以3∶2体积比相混合，所得溶液的pH等于12，则原溶液的浓度为()A．0.01mol/LB．0.017mol/LC．0.05mol/LD．0.50mol/L

解析：设NaOH和HCl溶液的浓度都为x。根据反应后溶液的pH＝12显碱性列计算式。＝c(OH－)＝10－2mol/L，解之得

x＝0.05mol/L。答案：C变式练习2．pH＝5的盐酸和pH＝9的氢氧化钠溶液以体积比11∶9混合，则混合液的pH为()A．7.2B．8C．6D．无法计算解析：pH＝5的盐酸溶液中c(H＋)＝10－5mol·L－1，pH＝9的氢氧化钠溶液中c(OH－)＝10－5mol·L－1，两者以体积比11∶9混合，则酸过量，混合液的pH小于7。答案：C3．pH相同的醋酸和盐酸，分别用蒸馏水稀释至原来体积的m倍和n倍。稀释后的溶液的pH仍相等，则m和n的关系是()A．m＞nB．m＝nC．m＜nD．不能确定

解析：pH相同的CH3COOH和HCl，当稀释相同的倍数时，因醋酸电离平衡右移，CH3COOH的pH较小，若要稀释至两者pH相等，则要求m＞n。

答案：A客观题pH是溶液酸碱性最常用的表示方法，pH的计算是化学计算中的常见计算，熟练进行溶液pH的计算是高考的基本要求，也是常出现的题型之一。高分解密直接用两种碱溶液的c(H＋)求混合液中c(H＋)就会得到错误答案A。因为碱溶液中的c(H＋)是水电离出的，当两种碱液混合时，c(OH－)发生了改变，c(OH－)变化影响水的电离平衡，使c(H＋)也相应的改变，所以不能以原溶液的c(H＋)求混合液中的c(H＋)。【考题一】将pH＝9的Ba(OH)2溶液和pH＝12的NaOH溶液以体积比4∶1相混合，则室温时混合液中c(H＋)为()A.×(10－12＋4×10－9)mol·L－1B.×(10－12＋8×10－9)mol·L－1C．5×10－12mol·L－1D.×10－10mol·L－1审题视点：(1)Ba(OH)2溶液和NaOH溶液相混合。(2)已知两溶液的pH和体积比。(3)混合后溶液一定呈碱性。(4)所求：混合后c(H＋)。思路点拨：设Ba(OH)2溶液体积为4L，NaOH溶液体积为1L，混合溶液体积为5L。pH＝9时；c(H＋)＝10－9mol·L－1，c(OH－)＝10－5mol·L－1；pH＝12时：c(H+)＝10－12mol·L－1，c(OH－)＝10－2mol·L－1。所以混合液的≈2×10－3mol·L－1，混合后的c(H＋)＝＝5×10－12mol·L－1。

标准答案：C高分解密

直接用两种碱溶液的c(H＋)求混合液中c(H＋)就会得到错误答案A。因为碱溶液中的c(H＋)是水电离出的，当两种碱液混合时，c(OH－)发生了改变，c(OH－)变化影响水的电离平衡，使c(H＋)也相应的改变，所以不能以原溶液的c(H＋)求混合液中的c(H＋)。主观题

温度是影响水的电离平衡的重要因素，也是影响溶液pH计算和溶液酸碱性判断的重要因素，非常温下的计算和判断尤其重要。【考题二】(山东淄博)已知水在25℃和95℃时，其电离平衡曲线如图所示：(1)则25℃时水的电离平衡曲线应为________(填“A”或“B”)，请说明理由

。(2)25℃时，将pH＝9的NaOH溶液与pH＝4的H2SO4溶液混合，若所得混合溶液的pH＝7，则NaOH溶液与H2SO4溶液体积比为________。(3)95℃时，若100体积pH1＝a的某强酸溶液与1体积pH2＝b的某强碱溶液混合后溶液呈中性，则混合前，该强酸的pH1与强碱的pH2之间应满足的关系是

。A水的电离是吸热过程，温度低时，电离程度小，c(H＋)、c(OH－)小10∶1a＋b＝14或pH1＋pH2＝14(4)曲线B对应温度下，pH＝2的某HA溶液和pH＝10的NaOH溶液等体积混合后，混合溶液的pH＝5。请分析其原因：

。思路点拨：本题的关键是搞清楚温度对水的电离平衡、水的离子积和溶液pH的影响。(1)当温度升高时，促进水的电离，水的离子积也增大，水中氢离子浓度、氢氧根离子浓度都增大，水的pH也减小，但溶液仍然呈中性。因此结合图像中A、B曲线变化情况及氢离子浓度、氢氧根离子浓度可以判断，25℃时水的电离平衡曲线应为A，理由为水的电离是吸热过程，升高温度，水的电离程度增大。曲线B对应95℃，此时水的离子积为10－12，HA为弱酸，HA中和NaOH后，混合溶液中还剩余较多的HA分子，可继续电离出H＋，使溶液pH＝5

(2)25℃时所得混合溶液的pH＝7，溶液呈中性即酸碱恰好中和，即n(OH－)＝n(H＋)，则V(NaOH)·10－5mol·L－1＝

V(H2SO4)·10－4mol·L－1得，V(NaOH)∶V(H2SO4)＝10∶1。(3)要注意是95℃时，水的离子积为10－12，即c(H＋)·c(OH－)＝10－12，即：等体积强酸强碱反应至中性时pH(酸)＋pH(碱)＝12。根据95℃时混合物溶液呈中性，pH2＝b的某强碱溶液中c(OH－)＝10b－12；有100×10－a＝1×10b－12，即：10－a＋2＝10b－12，所以，有以下关系：a＋b＝14，或pH1＋pH2＝14。高分解密

(1)非常温状态下，水的离子积不是1×10－14。(2)非常温状态下，pH＝7非中性。(3)溶液酸碱性的实质不因温度的变化而变化。规律支持(1)KW与温度有关，因为水的电离过程是吸热过程，所以温度升高，有利于水的电离，KW增大。如100℃时，KW＝10－12。

(4)在曲线B对应温度下，因pH(酸)＋pH(碱)＝12，可得酸碱两溶液中c(H＋)＝c(OH－)，如果强酸、强碱，两溶液等体积混合后溶液应呈中性；现混合溶液的pH＝5，即等体积混合后溶液显酸性，说明H＋与OH－完全反应后又有新的H＋产生，即酸过量，所以说酸HA是弱酸。(2)KW不仅适用于纯水，还适用于酸性或碱性的稀溶液。不管哪种溶液均有c(H＋)H2O＝c(OH－)H2O如酸性溶液中：{c(H＋)酸＋c(H＋)H2O}·c(OH－)H2O＝KW

碱性溶液中：{c(OH－)碱＋c(OH－)H2O}·c(H＋)H2O＝KW(3)水的离子积常数揭示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡，都有H＋和OH－共存，只是相对含量不同而已。并且在稀酸或稀碱溶液中，当温度为25℃时，KW＝c(H＋)·c(OH－)＝1×10－14

仍为同一常数。(4)水的电离是永恒存在的，在研究水溶液体系中离子的成分时，不要忽略H＋和OH－共同存在。另外，通过对水的离子积研究，知道水溶液的酸碱性是c(H＋)和c(OH－)相对大小不同形成的,即：c(H＋)＞c(OH－)酸性c(H＋)＝c(OH－)中性c(H＋)＜c(OH－)碱性1．(5分)(2010·德州期末)纯水在25℃时的氢离子浓度与90℃时的氢离子浓度的关系是（）A．大于B．等于C．小于D．不能肯定解析：水的电离过程是吸热的，所以90℃时纯水电离出的

c(H＋)和c(OH－)比25℃时纯水电离出的c(H＋)和c(OH－)大。

答案：C2．(5分)常温下，在pH＝12的某碱溶液中，由水电离出的c(OH－)为()A．1.0×10－7mol/LB．1.0×10－6mol/LC．1.0×10－3mol/LD．1.0×10－12mol/L解析：由水电离的c(H＋)＝10－pH＝1.0×10－12mol/L，由水电离出的c(OH－)等于由水电离出的c(H＋)，所以，c(OH－)也等于1.0×10－12mol/L。答案：D3．(5分)水是一种极弱的电解质，在常温下平均每n个水分子只有1个分子发生电离，n的值是()A．1×1014B．55.6×107

C．1×107

D．55.6

解析：根据常温时，1L水中只有1×10－7mol的水电离，可以确定如下关系：

mol×NA～1×10－7mol×NA

n1

解得n＝55.6×107。

答案：B4．(5分)(2010·徐州模拟)在t℃时，某Ba(OH)2的稀溶液中c(H＋)

＝10－amol/L，c(OH－)＝10－bmol/L，已知a＋b＝12。向该溶液中逐滴加入pH＝c的盐酸，测得混合溶液的部分pH如下表所示：

假设溶液混合前后的体积变化忽略不计，则c为()A．3B．4C．5D．6解析：本题考查了pH的综合计算和从图表中获取关键信息的能力。Ba(OH)2溶液的pH＝8，即a＝8，再根据a＋b＝12，则b＝4，该温度下KW＝10－12；当恰好完全中和时，溶液的pH＝6，即加盐