高考化学 考点44 水的电离学案（含解析）

考点44水的电离一、水的电离1．水的电离平衡水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离。2．水的离子积常数（1）概念：在一定温度下，c(H+)与c(OH−)的乘积是一个常数，称为水的离子积常数，简称水的离子积。（2）表达式：水的离子积用Kw表示。实验测得，25℃时，1L水中只有1.0×10−7molH2O电离。所以该温度时的纯水中c(H+)=c(OH−)=1.0×10−7mol·L−1，Kw=c(H+)·c(OH−)=1.0×10−14，室温下Kw一般也取这个值。（3）影响因素：Kw只与温度有关。温度升高，Kw增大。注意事项（1）水的离子积不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。（2）在室温时，任何物质的水溶液，Kw=10−14。Kw与溶液的酸碱性无关，只与温度有关。（3）Kw的重要应用在于溶液中c(H+)和c(OH−)的换算。（4）外界条件改变，水的电离平衡发生移动，但任何时候水电离出的c(H+)和c(OH−)总是相等的。二、c(H＋)与c(OH－)的反比关系图像（1）A、B线表示的温度A<B。（2）a、b、c三点表示溶液的性质分别为中性、酸性、碱性。提醒：（1）曲线上的任意点的Kw都相同，即c(H＋)·c(OH－)相同，温度相同；（2）实现曲线上点之间的转化需保持温度不变，改变酸碱性；实现曲线上点与曲线外点之间的转化一定改变温度。三、水的电离平衡的影响因素和有关计算1．外界因素对水电离的影响改变条件电离平衡溶液中c(H＋)溶液中c(OH−)pH溶液的酸碱性KW升高温度右移增大增大减小中性增大加入酸、碱加入酸，如稀硫酸、醋酸左移增大减小减小酸性不变加入碱，如NaOH溶液、氨水左移减小增大增大碱性不变加入盐加入强碱弱酸盐，如Na2CO3溶液右移减小增大增大碱性不变加入强酸弱碱盐，如AlCl3溶液右移增大减小减小酸性不变加入强酸强碱盐，如NaCl溶液不移动不变不变不变中性不变加入活泼金属如Na右移减小增大增大碱性不变2．水电离出的c(H+)或c(OH−)的计算(25℃时)（1）中性溶液c(OH−)=c(H+)=10−7mol·L−1（2）酸溶液QUOTE酸溶液中，H+来源于酸的电离和水的电离，而OH−只来源于水的电离。（3）碱溶液QUOTE碱溶液中，OH−来源于碱的电离和水的电离，而H+只来源于水的电离。（4）盐溶液QUOTE水解呈酸性或碱性的盐溶液中，H+和OH−均来源于水的电离。考向一水电离平衡的影响因素典例125℃时，水的电离达到平衡：，下列叙述正确的是（）A．将水加热，增大，降低，KW增大B．向水中加入少量的（忽略溶液温度改变），平衡向右移动，增大C．向水中加入稀氨水，平衡向左移动，降低D．向水中加入少量固体硫酸氢钠（忽略溶液温度改变），增大，KW不变【答案】D【解析】A．根据水的电离方程式可知，将水加热，促进水的电离，故增大，增大，KW增大，A错误；B．向水中加入少量的（忽略溶液温度改变），由于CH3COO-结合了水电离的H+生成弱电解质CH3COOH，故平衡向右移动，根据勒夏特列原理可知，减小，B错误；C．向水中加入稀氨水，由于氨水电离出OH-，导致溶液中的OH-浓度增大，导致平衡向左移动，根据勒夏特列原理可知，增大，C错误；D．向水中加入少量固体硫酸氢钠（忽略溶液温度改变），NaHSO4=Na++H++，故增大，KW仅仅是温度的函数，温度不变，KW不变，D正确；故答案为：D。1．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CO2④向水中加入明矾晶体⑤向水中加NaHCO3固体⑥向水中加NaHSO4固体A．④ B．①④⑤ C．③④⑤ D．①②④⑤【答案】A【解析】①加热时促进水的电离，但是氢离子和氢氧根浓度依然相等，故①错误；②加入金属钠，和水电离出的氢离子反应生成氢氧化钠和氢气，使水的电离向右移动，碱性增强，c（H+）＜c（OH-），故②错误；③二氧化碳溶于水形成碳酸，溶液中的c（H+）＞c（OH-），酸对水的电离起抑制作用，故③错误；④向水中加入明矾，铝离子水解对水的电离起促进作用，电离后的溶液显酸性，溶液中的c（H+）＞c（OH-），故④正确；⑤向水中加入NaHCO3，碳酸氢钠中的碳酸氢根水解显碱性，使溶液中的c（H+）＜c（OH-），故⑤错误；⑥向水中加NaHSO4固体形成硫酸氢钠水溶液，硫酸氢钠在水中完全电离出钠离子、氢离子、硫酸根离子，氢离子对水的电离起抑制作用，故⑥错误；故选A。水电离平衡移动的判断（1）促进水的电离（2）抑制水的电离考向二水电离平衡图像的分析与判断典例2如图表示水中c(H＋)和c(OH－)的关系，下列判断错误的是A．两条曲线间任意点均有c(H＋)·c(OH－)＝KwB．M区域内任意点均有c(H＋)＜c(OH－)C．图中T1＜T2D．XZ线上任意点均有pH＝7【解析】由水的离子积的定义知两条曲线间任意点均有c(H＋)·c(OH－)＝Kw，A项正确；由图中纵横轴的大小可知M区域内任意点均有c(H＋)＜c(OH－)，B项正确；温度越高，水的电离程度越大，电离出的c(H＋)与c(OH－)越大，所以T2＞T1，C项正确；XZ线上任意点都有c(H＋)＝c(OH－)，只有当c(H＋)＝10－7mol·L－1时，才有pH＝7，D项错误。【答案】D2．水的电离平衡曲线如图所示，若A点表示25℃时水的电离达平衡时的离子浓度，B点表示100℃时水的电离达平衡时的离子浓度。则100℃时0.001mol/L的NaOH溶液中，由水电离出的c(H＋)＝________mol·L－1，Kw(25℃)________Kw(100℃)(填“>”、“<”或“＝”)。25℃时，向水的电离平衡体系中加入少量NH4HCO3固体，对水的电离平衡的影响是________(填“促进”、“抑制”或“不影响”)。【答案】10-9<促进【解析】100℃时根据图像可知，水的离子积常数等于10－12，所以100℃时0.001mol/L的NaOH溶液中，OH－浓度是0.001mol·L－1，则氢离子的浓度＝=1×10－9mol/L，因此溶液中由水电离出的c(H＋)＝1×10－9mol/L；25℃时根据图像可知，水的离子积常数等于10－14，故Kw(25℃)<Kw(100℃)；NH4HCO3溶于水电离出的、均能水解，促进水的电离，因此25℃时，向水的电离平衡体系中加入少量NH4HCO3固体，对水的电离平衡的影响是促进。正确理解水的电离平衡曲线（1）曲线上的任意点的Kw都相同，即c(H＋)·c(OH－)相同，温度相同。（2）曲线外的任意点与曲线上任意点的Kw不同，温度不同。（3）实现曲线上点之间的转化需保持温度不变，改变酸碱性；实现曲线上点与曲线外点之间的转化一定得改变温度。考向三水电离出的c(H+)或c(OH−)的计算典例3在25℃时，某稀溶液中由水电离产生的H＋浓度为1×10－13mol·L－1，下列有关该溶液的叙述，正确的是()A．该溶液可能呈酸性B．该溶液一定呈碱性C．该溶液的pH一定是1D．该溶液的pH不可能为13【答案】A【解析】在25℃时，某稀溶液中由水电离产生的c(H＋)＝1×10－13mol·L－1<1×10－7mol·L－1，说明溶液中的溶质抑制水的电离，溶液可能呈酸性或碱性，A正确，B错误；如果该溶液呈酸性，则溶液的pH＝1，如果该溶液呈碱性，则溶液的pH＝13，C、D错误。3．25℃时，在等体积的①pH＝0的H2SO4溶液、②0.05mol·L－1的Ba(OH)2溶液、③pH＝10的Na2S溶液、④pH＝5的NH4NO3溶液中，发生电离的水的物质的量之比是()A．1∶10∶1010∶109B．1∶5∶(5×109)∶(5×108)C．1∶20∶1010∶109D．1∶10∶104∶109【答案】A【解析】①pH＝0的H2SO4溶液中c(H＋)＝1mol·L－1，c(OH－)＝10－14mol·L－1，H2SO4抑制H2O的电离，则由H2O电离出的c(H＋)＝10－14mol·L－1；②0.05mol·L－1的Ba(OH)2溶液中c(OH－)＝0.1mol·L－1，c(H＋)＝10－13mol·L－1，Ba(OH)2抑制H2O的电离，则由H2O电离出的c(H＋)＝10－13mol·L－1；③pH＝10的Na2S溶液，Na2S水解促进H2O的电离，由H2O电离出的c(H＋)＝c(OH－)＝10－4mol·L－1；④pH＝5的NH4NO3溶液，NH4NO3水解促进H2O的电离，由H2O电离出的c(H＋)＝10－5mol·L－1。4种溶液中发生电离的H2O的物质的量之比等于H2O电离产生的H＋的物质的量之比，其比为10－14∶10－13∶10－4∶10－5＝1∶10∶1010∶109。水电离的c(H+)、c(OH−)的计算关键任何水溶液中水电离产生的c(H+)和c(OH−)总是相等的（1）中性溶液：c(OH−)=c(H+)。（2）酸溶液——OH−全部来自水的电离。实例：常温下，pH=2的盐酸中c(H+)=10−2mol·L−1，则c(OH−)=mol·L−1=1×10−12mol·L−1，水电离出的c(H+)=c(OH−)=10−12mol·L−1。（3）碱溶液——H+全部来自水的电离。实例：常温下，pH=12的NaOH溶液中c(OH−)=10−2mol·L−1，则c(H+)=mol·L−1=1×10−12mol·L−1，水电离出的c(OH−)=c(H+)=10−12mol·L−1。（4）水解呈酸性的盐溶液——H+全部来自水的电离。实例：常温下，pH=5的NH4Cl溶液中，水电离出的c(H+)=10−5mol·L−1，水电离的部分OH−与结合使得溶液中c(OH−)减小，为10−9mol·L−1。（5）水解呈碱性的盐溶液——OH−全部来自水的电离。实例：常温下pH=12的Na2CO3溶液中，水电离出的c(OH−)=10−2mol·L−1，水电离的部分H+与结合使得溶液中c(H+)减小，为10−12mol·L−1。1．在25℃时水的离子积Kw＝1.0×10-14，在35℃时水的离子积Kw＝2.1×10-14，下列叙述正确的是A．水中c(H＋)随着温度的升高而降低B．水的电离是吸热过程C．35℃时的水比25℃时的水电离程度小D．25℃时，纯水中滴加NaOH溶液，Kw变小【答案】B【解析】A．根据温度与水的离子积大小关系可知：升高温度，水电离程度增大，水电离产生的c(H＋)增大，A错误；B．升高温度，水的离子积常数增大，说明升高温度促进水的电离，根据平衡移动原理：升高温度，平衡向吸热反应方向移动，所以水的电离是吸热过程，B正确；C．升高温度，水的离子积常数增大，所以35℃时的水比25℃时的水电离程度大，C错误；D．25℃时，纯水中滴加NaOH溶液，水的电离平衡逆向移动，使水电离产生的H+、OH-浓度减小，但溶液中c(OH-)增大，c(H+)·c(OH-)=Kw不变，该常数只与温度有关，D错误；故合理选项是B。2．在c(H+)∶c(OH−)=1∶106的水溶液中能大量共存的离子组是A．K+、Al3+QUOTE、、 B．Na+、、、Cl−C．Na+、K+、、ClO− D．Na+、Fe2+、I−、【答案】C【解析】c(H+)∶c(OH−)=1∶106，c(H+)<c(OH−)，说明该溶液呈碱性。碱性溶液中Al3+、不能大量存在，A项错误；碱性溶液中，不能大量存在，B项错误；碱性溶液中，四种离子都不反应，可以大量共存，C项正确；碱性溶液中，Fe2+不能大量存在，D项错误。3．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CO2④向水中通NH3⑤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．①③⑥⑦ B．①③⑥C．⑤⑦ D．⑤【答案】D【解析】①的c(H＋)＝c(OH－)；②的c(H＋)<c(OH－)；③的H2CO3电离抑制H2O电离；④的NH3·H2O电离抑制H2O电离；⑤的Al3＋水解促进水电离且c(H＋)>c(OH－)；⑥的c(H＋)<c(OH－)；⑦的H＋抑制H2O电离。4．（2019·上海市行知中学高三期中）常温下，某溶液中由水电离出的c(H+)与c(OH-)的乘积为10-16，该溶液可能是A．一定浓度的碳酸钠溶液 B．一定浓度的NaHSO4溶液C．一定浓度的NH4Cl溶液 D．0.1mol/L的NaCl溶液【答案】B【解析】A．一定浓度的碳酸钠溶液，碳酸根离子对水的电离起促进作用，故A错误；B．一定浓度的NaHSO4溶液，溶液中呈酸性，对水的电离起到抑制作用，故B正确；C．一定浓度的NH4Cl溶液，铵根离子水解呈酸性；对水的电离起到促进作用，故C错误；D．0.1mol/L的NaCl溶液，水的电离不变，溶液中c(H+)与c(OH－)的乘积为10-14，故D错误；故选B。5．已知40℃时水的离子积常数为Kw。该温度下，将浓度为amol·L－1的一元酸HA与bmol·L－1的一元碱BOH等体积混合，该溶液呈中性时，下列叙述不正确的是A．a＝b，pH＝7B．混合溶液的c(H＋)＝c(OH－)C．混合溶液中c(B＋)＝c(A－)D．混合溶液中c(OH－)＝eq\r(Kw)mol·L－1【答案】A【解析】40℃时水的离子积常数Kw>1.0×10－14，溶液呈中性时，pH<7，故pH＝7的溶液呈碱性，A错误；混合溶液的c(H＋)＝c(OH－)，则该溶液呈中性，B正确；混合溶液呈电中性，据电荷守恒可得c(B＋)＋c(H＋)＝c(A－)＋c(OH－)，若溶液中c(B＋)＝c(A－)，故c(H＋)＝c(OH－)，则该溶液呈中性，C正确；在水溶液中，Kw＝c(H＋)·c(OH－)，将c(H＋)＝eq\r(Kw)mol·L－1代入可得c(OH－)＝eq\r(Kw)mol·L－1，此时c(H＋)＝c(OH－)，则该溶液呈中性，D正确。6．水的电离平衡曲线如图所示，下列说法中正确的是A．图中A、B、D三点处Kw间的关系：B>A>DB．100℃，将pH＝2的稀硫酸逐滴加入等体积pH＝10的稀氨水中，溶液中eq\f(c(NH\o\al(＋,4)),c(NH3·H2O))减小，充分反应后，溶液达到B点C．温度不变，在水中加入适量NH4Cl固体，可从A点变化到C点D．加热浓缩A点所示溶液，可从A点变化到B点【答案】D【解析】水的离子积Kw只与温度有关，温度升高，Kw增大，温度：B>A＝D，则三点处Kw间的关系：B>A＝D，A错误。100℃时Kw＝10－6×10－6＝10－12，将pH＝2的稀硫酸逐滴加入等体积pH＝10的稀氨水中，eq\f(c(NH\o\al(＋,4)),c(NH3·H2O))＝eq\f(Kb(NH3·H2O),c(OH－))，c(OH－)减小、Kb(NH3·H2O)不变，则eq\f(c(NH\o\al(＋,4)),c(NH3·H2O))增大；充分反应后，氨水剩余，所得溶液呈碱性，故溶液不能达到B点，B错误。温度不变，在水中加入适量NH4Cl固体，NHeq\o\al(＋,4)发生水解而使溶液呈酸性，而A、C点溶液均呈中性，故不能从A点变化到C点，C错误。图中AB直线上各点溶液均呈中性，加热浓缩A点所示溶液，温度升高，水的电离程度增大，c(H＋)、c(OH－)均增大，故可实现A点到B点变化，D正确。7．某温度下的水溶液中，c(H+)=10-xmol·L-1，c(OH-)=10-ymol·L-1。x与y的关系如图所示:（1）该温度下水的离子积为________(填具体数值)；该温度________(填“高于”“低于”或“等于”)常温。

（2）该温度下0.01mol·L-1NaOH溶液的pH为________。

（3）除了用pH外，科学家还建议用酸度(AG)来表示溶液的酸碱性:AG=lg。则该温度下，0.01mol·L-1盐酸的酸度AG=________。

【答案】（1）10-12高于（2）10（3）8【解析】（1）根据图象可知x=4时，y=8，所以该温度下水的离子积常数是10-4·10-8=10-12>10-14，所以温度高于常温。（2）0.01mol·L-1NaOH溶液中OH-的浓度是0.01mol·L-1，所以氢离子的浓度=10-10mol·L-1，因此pH=10。（3）0.01mol·L-1盐酸溶液中氢离子浓度是0.01mol·L-1，所以OH-的浓度是10-10mol·L-1。因此该温度下，0.01mol·L-1盐酸的酸度AG=lg=8。8．下表是不同温度下水的离子积常数。T/K298T1T2水的离子积常数(KW)1×10−14a1×10−12试回答以下问题：（1）若298<T1<T2，则a(填“>”、“<”或“=”)1×10−14，判断的理由是。（2）298K时，某Na2SO4溶液中c()=5×10−4mol·L−1，取该溶液1mL加水稀释至10mL，则稀释后溶液中c(Na+)∶c(OH−)=。（3）在T2K时pH=10的NaOH溶液中，由水电离产生的OH−的浓度为。（4）T2K时，将pH=11的NaOH溶液V1L与pH=1的稀硫酸V2L混合(设混合后溶液的体积为原两溶液体积之和)，所得混合溶液的pH=2，则V1∶V2=。【答案】（1）>水的电离为吸热过程，温度升高，水的电离程度变大，离子积常数增大（2）1000∶1(或103∶1)（3）1×10−10mol·L−1（4）9∶11【解析】（1）升高温度，水的电离程度变大，KW变大。（2）c()=5×10−4mol·L−1，则c(Na+)=2c()=1×10−3mol·L−1，稀释到10倍，则c(Na+)=1×10−4mol·L−1。298K时Na2SO4溶液中c(OH−)=1×10−7mol·L−1，稀释到10倍后仍然为1×10−7mol·L−1，则c(Na+)∶c(OH−)=103∶1。（3）pH=10的NaOH溶液中，c(H+)=1×10−10mol·L−1，NaOH溶液中的H+全部来自水的电离，水电离出H+的同时也电离出等量的OH−。（4）T2K时，混合液的pH=2，说明溶液呈酸性，酸过量。T2K时，pH=11的NaOH溶液中c(OH−)=0.1mol·L−1，则QUOTE=0.01，解得QUOTE=QUOTE。1．[2019北京]实验测得0.5mol·L−1CH3COONa溶液、0.5mol·L−1CuSO4溶液以及H2O的pH随温度变化的曲线如图所示。下列说法正确的是A．随温度升高，纯水中c(H+)>c(OH−)B．随温度升高，CH3COONa溶液的c(OH−)减小C．随温度升高，CuSO4溶液的pH变化是Kw改变与水解平衡移动共同作用的结果D．随温度升高，CH3COONa溶液和CuSO4溶液的pH均降低，是因为CH3COO−、Cu2+水解平衡移动方向不同【答案】C【解析】【分析】水的电离为吸热过程，升高温度，促进水的电离；盐类水解为吸热过程，升高温度促