专题04电离平衡水的电离和溶液的pH（原卷版）

专题04电离平衡水的电离和溶液的pH目录考点聚焦：复习要点+知识网络，有的放矢重点速记：知识点和关键点梳理，查漏补缺题型归纳：归纳常考热点题型，高效解题难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升学以致用：真题感知+提升专练，全面突破复习要点聚焦1.弱电解质在水溶液中的电离平衡。2.电离常数的含义，电离常数的应用及相关计算。3.水的电离、离子积常数(Kw)。4.溶液pH的含义及其测定方法，进行pH的简单计算。知识网络聚焦一、强电解质和弱电解质1、电解质：在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物。2、非电解质：在水溶液中和熔融状态下均以分子形式存在，因而不能导电的化合物。3、强电解质和弱电解质（1）实验探究盐酸和醋酸的电离程度酸0.1mol·L－1盐酸0.1mol·L－1醋酸pH较小较大导电能力较强较弱与镁条反应的现象产生无色气泡较快产生无色气泡较慢实验结论实验表明盐酸中c(H＋)更大，说明盐酸的电离程度大于醋酸的电离程度（2）强电解质与弱电解质的比较强电解质弱电解质概念在水溶液中能全部电离的电解质在水溶液中只能部分电离的电解质电解质在溶液中的存在形式只有阴、阳离子既有阴、阳离子，又有电解质分子化合物类型离子化合物、部分共价化合物共价化合物实例①多数盐(包括难溶性盐)；②强酸，如HCl、H2SO4等；③强碱，如KOH、Ba(OH)2等①弱酸，如CH3COOH、HClO等；②弱碱，如NH3·H2O等；③水二、弱电解质的电离平衡1、电离平衡状态（1）概念：在一定条件(如温度、浓度)下，弱电解质分子电离成离子的速率与离子结合成弱电解质分子的速率相等，溶液中各分子和离子的浓度都不再发生变化，电离过程就达到了电离平衡状态。（2）建立过程2、电离方程式的书写（1）强电解质：完全电离，在写电离方程式时，用“”。（2）弱电解质：部分电离，在写电离方程式时，用“⇄”。3、电离平衡的影响因素（1）温度：弱电解质的电离一般是吸热过程，升高温度使电离平衡向电离的方向移动，电离程度增大。（2）浓度：在一定温度下，同一弱电解质溶液，浓度越小，离子相互碰撞结合为分子的几率越小，电离程度越大。（3）同离子效应：加入与弱电解质具有相同离子的电解质时，可使电离平衡向结合成弱电解质分子的方向移动，电离程度减小。（4）化学反应：加入能与弱电解质电离出的离子发生反应的离子时，电离平衡向电离方向移动。三、电离平衡常数1、概念：在一定条件下，当弱电解质的电离达到平衡时，溶液中弱电解质电离所生成的各种离子浓度的乘积，与溶液中未电离分子的浓度之比是一个常数，简称电离常数，用K表示。2、电离平衡常数的表示方法AB＝A＋＋B－K＝eq\f(cA＋·cB－,cAB)3、弱电解质的电离能力。一定温度下，K值越大，弱电解质的电离程度越大，酸(或碱)性越强。4．电离常数的影响因素(1)内因：同一温度下，不同的弱电解质的电离常数不同，说明电离常数首先由物质的本性所决定。(2)外因：对于同一弱电解质，电离平衡常数只与温度有关，由于电离为吸热过程，所以电离平衡常数随温度升高而增大。5、电离常数的计算——三段式法例：25℃amol·L－1的CH3COOHCH3COOH⇄CH3COO－＋H＋起始浓度/mol·L－1：a00变化浓度/mol·L－1：xxx平衡浓度/mol·L－1：a－xxx则Ka＝eq\f(cCH3COO－·cH＋,cCH3COOH)＝eq\f(x2,a－x)≈eq\f(x2,a)四、水的电离1、水的电离（1）水是一种极弱的电解质。（2）水的电离方程式为H2O＋H2O⇄H3O＋＋OH－，简写为H2O⇄H＋＋OH－。（3）水的电离平衡常数K电离＝eq\f(cH＋·cOH－,cH2O)。2、水的离子积常数（1）含义：因为水的浓度可看作常数，所以水中的c(H＋)·c(OH－)可看作常数，称为水的离子积常数，简称水的离子积，用KW表示。（2）表达式与数值：表达式KW＝c(H＋)·c(OH－)，室温时，KW＝1.0×10－14。（3）影响因素：KW只受温度影响，由于水的电离是吸热过程，温度升高，KW增大。五、溶液的酸碱性与pH1．25℃时，分析下列溶液的氢离子和氢氧根离子浓度纯水0.1mol·L－1NaOH溶液0.1mol·L－1盐酸c(H＋)/mol·L－11×10－71×10－130.1c(OH－)/mol·L－11×10－70.11×10－13c(H＋)、c(OH－)的相对大小c(H＋)＝c(OH－)c(H＋)<c(OH－)c(H＋)>c(OH－)溶液的酸碱性中性碱性酸性2、溶液的酸碱性与溶液中c(H＋)、c(OH－)的关系c(H＋)与c(OH－)的关系c(H＋)的范围(室温下)酸性溶液c(H＋)>c(OH－)c(H＋)>1×10－7mol·L－1中性溶液c(H＋)＝c(OH－)c(H＋)＝1×10－7mol·L－1碱性溶液c(H＋)<c(OH－)c(H＋)<1×10－7mol·L－1任何水溶液中都有H＋和OH－。3．溶液的pH与c(H＋)及酸碱性的关系计算公式pH＝－lg_c(H＋)意义pH越大，溶液的碱性越强；pH越小，溶液的酸性越强溶液酸碱性与pH的关系(常温下)pH＜7，为酸性溶液；pH＝7，为中性溶液；pH＞7，为碱性溶液适用范围1×10－14mol·L－1＜c(H＋)＜1mol·L－1特别提醒pH计算公式中c(H＋)：强酸溶液：c(H＋)＝n·c(HnA)；若强碱溶液：c(H＋)＝eq\f(Kw,cOH－)＝eq\f(Kw,n·c[BOHn])。4、溶液酸碱性的测定方法（1）利用pH试纸测定。使用pH试纸的正确操作为取一小块pH试纸于干燥洁净的玻璃片或表面皿上，用干燥洁净的玻璃棒蘸取试液点在试纸上，当试纸颜色变化稳定后迅速与标准比色卡对照，读出pH。①广泛pH试纸：其pH范围是1～14(最常用)，可以识别的pH差约为1。②精密pH试纸：可判别0.2或0.3的pH差值。③专用pH试纸：用于酸性、中性或碱性溶液的专用pH试纸。（2）用pH计测量。pH计也叫酸度计，该仪器可精密测量溶液的pH。其量程为0～14。5、pH的应用pH在医疗、生活、环保、农业生产和科学实验中都有重要的应用。溶液pH的控制常常是影响实验结果或产品质量、产量的一个关键因素。六、酸碱中和滴定实验1、概念和原理（1）概念：依据中和反应，用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的方法。（2）原理：，则c(H＋)＝eq\f(cOH－·V碱,V酸)或c(OH－)＝eq\f(cH＋·V酸,V碱)。2、主要仪器使用（1）仪器：滴定管，铁架台，滴定管夹，锥形瓶，烧杯。仪器a是酸式滴定管，仪器b是碱式滴定管。精密度：0.01mL。（2）滴定管的使用方法①检查仪器：使用前先检查滴定管活塞是否漏水。②润洗仪器：在加入溶液之前，洁净的滴定管要用所要盛装的溶液润洗2～3遍。③加入溶液：分别将溶液加入到相应滴定管中，使液面位于滴定管0刻度线以上。④调节起始读数：在滴定管下放一烧杯，调节活塞，使滴定管尖嘴部分充满溶液，然后调节滴定管液面使其处于“0”刻度或“0”刻度以下的某一刻度。准确读取数值并记录。3、主要试剂（1）待测液；（2）标准液；（3）指示剂（一般用酚酞或甲基橙，一般不用石蕊，颜色改变不明显）。4、指示剂的选择（1）原理：由曲线可以看出，在酸、碱中和滴定过程中，溶液的pH在接近滴定终点时有一个突变过程，在此范围内，滴加很少的酸(或碱)，溶液的pH就有很大的变化，能使指示剂的颜色变化明显，所以即使酚酞、甲基橙的变色不在恰好中和的pH＝7的点上，但体积差距很小，可以忽略不计。（2）酸碱指示剂法(只能测定溶液的pH范围)指示剂变色范围(颜色与pH的关系)石蕊<5.0红色5.0～8.0紫色>8.0蓝色酚酞<8.2无色8.2～10.0浅红色>10.0红色甲基橙<3.1红色3.1～4.4橙色>4.4黄色5、滴定操作（1）滴速：先快后慢，当接近终点时，应一滴一摇，甚至半滴一摇，利用锥形瓶内壁承接尖嘴处悬挂的半滴溶液。（2）终点的判断：滴入最后一滴标准液，指示剂变色，且在半分钟内不变回原色，视为滴定终点。6、数据处理为减少实验误差，重复实验2～3次，求出所用标准溶液体积的平均值，然后再计算待测液的物质的量浓度。题型一强电解质与弱电解质典例11．（2023上·广东深圳·高二深圳市罗湖外语学校校考期中）下列各组关于强电解质、弱电解质、非电解质的归类，完全正确的是选项ABCD强电解质CuNaClCaCO3HNO3弱电解质CH3COOHBaSO4HClOAl(OH)3非电解质蔗糖NH3酒精H2O题型二弱电解质的电离平衡典例22．（2023上·广东深圳·高二深圳市罗湖外语学校校考期中）下列方法中不能使0.10mol/L氨水中NH3·H2O电离程度增大的是A．加水稀释 B．微热溶液C．滴加少量浓盐酸 D．加入少量氯化铵晶体题型三电离平衡常数典例33．（2024·全国·高二假期作业）、、和都是强酸，它们的酸性在水溶液中差别不大。以下是某温度下这四种酸在冰醋酸中的电离常数：酸下列说法中不正确的是A．在冰醋酸中这四种酸都没有完全电离B．在冰醋酸中是这四种酸中最强的酸C．水不能区分这四种酸的强弱，但冰醋酸可以区分这四种酸的强弱D．在冰醋酸中的电离方程式为题型四水的电离典例44．（2023上·新疆·高二八一中学校考期中）在纯水中存在平衡：H2OH++OH，若使水的电离平衡正向移动，并使OH的浓度增大，则应加入的物质是A．CH3COOH B．KOH C．KHSO4 D．Na题型五溶液的酸碱性与PH典例55．（2023上·浙江台州·高二路桥中学校考期中）在室温下，下列叙述正确的是A．醋酸的电离平衡正向移动时，电离常数一定增大B．等浓度等体积的醋酸溶液和盐酸分别与氢氧化钠溶液反应，耗碱量相同C．用pH=1盐酸分别中和等体积pH=13氢氧化钠溶液和氨水，NaOH消耗盐酸的体积大D．pH=2的盐酸与pH=1的硫酸比较，题型六酸碱中和滴定典例66．（2023上·北京·高一北京育才学校校考期中）用溶液滴定未知浓度的溶液。该实验说法中，不正确的是A．本实验可选用酚酞或甲基橙作指示剂B．用酸式滴定管盛装溶液C．用未知浓度的溶液润洗锥形瓶2~3次D．滴定结束时俯视酸式滴定管读数，测量结果偏低强化一判断溶液中微粒浓度比值的三种方法(1)将浓度之比转化为物质的量之比进行比较，这样分析起来可以忽略溶液体积的变化，只需分析微粒数目的变化即可。(3)“凑常数”，解题时将某些粒子的浓度比值乘以或除以某种粒子的浓度，转化为一个常数与某种粒子浓度的乘积或相除的关系。强化二溶液中(H＋)或(OH－)的计算及应用(以室温为例)(1)酸、碱抑制水的电离，酸溶液中求c(OH－)，即(H＋)＝(OH－)＝c(OH－)，碱溶液中求c(H＋)，即(OH－)＝(H＋)＝c(H＋)。(2)水解的盐促进水的电离，故(H＋)等于显性离子的浓度。(3)酸式盐溶液酸式酸根以电离为主：(H＋)＝(OH－)＝c(OH－)。酸式酸根以水解为主：(H＋)＝(OH－)＝c(OH－)。强化三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相同，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。强化四酸碱溶液混合后酸碱性的判断规律(1)等浓度等体积的一元酸与一元碱混合的溶液——“谁强显谁性，同强显中性”。(2)室温下c酸(H＋)＝c碱(OH－)，即pH之和等于14时，一强一弱等体积混合——“谁弱谁过量，谁弱显谁性”。(3)已知强酸和强碱的pH，等体积混合(25℃时)：①pH之和等于14，呈中性；②pH之和小于14，呈酸性；③pH之和大于14，呈碱性。强化五混合溶液pH的计算思维模型(1)两种强酸混合：直接求出c混(H＋)，再据此求pHc混(H＋)＝eq\f(c1H＋V1＋c2H＋V2,V1＋V2)。(2)两种强碱混合：先求出c混(OH－)，再根据Kw求出c混(H＋)，最后求pHc混(OH－)＝eq\f(c1OH－V1＋c2OH－V2,V1＋V2)。(3)强酸、强碱混合：先判断哪种物质过量，再由下式求出溶液中H＋或OH－的浓度①若酸过量：c混(H＋)＝eq\f(c酸H＋·V酸－c碱OH－·V碱,V酸＋V碱)②若碱过量：c混(OH－)＝eq\f(c碱OH－·V碱－c酸H＋·V酸,V酸＋V碱)最后根据pH＝－lgc(H＋)，求pH。真题感知1．（2023·广东·统考高考真题）下列陈述Ⅰ与陈述Ⅱ均正确，且具有因果关系的是选项陈述Ⅰ陈述ⅡA将浓硫酸加入蔗糖中形成多孔炭浓硫酸具有氧化性和脱水性B装有的密闭烧瓶冷却后颜色变浅转化为的反应吸热C久置空气中的漂白粉遇盐酸产生漂白粉的有效成分是D溶液导电性比同浓度醋酸强溶液的比醋酸的高2．（2023·山东·统考高考真题）一定条件下，乙酸酐醇解反应可进行完全，利用此反应定量测定有机醇中的羟基含量，实验过程中酯的水解可忽略。实验步骤如下：①配制一定浓度的乙酸酐苯溶液。②量取一定体积乙酸酐苯溶液置于锥形瓶中，加入样品，充分反应后，加适量水使剩余乙酸酐完全水解：。③加指示剂并用甲醇标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液。④在相同条件下，量取相同体积的乙酸酐苯溶液，只加适量水使乙酸酐完全水解；加指示剂并用甲醇标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液。根据上述实验原理，下列说法正确的是A．可以用乙酸代替乙酸酐进行上述实验B．若因甲醇挥发造成标准溶液浓度发生变化，将导致测定结果偏小C．步骤③滴定时，不慎将锥形瓶内溶液溅出，将导致测定结果偏小D．步骤④中，若加水量不足，将导致测定结果偏大3．（2023·山东·统考高考真题）一定条件下，乙酸酐醇解反应可进行完全，利用此反应定量测定有机醇中的羟基含量，实验过程中酯的水解可忽略。实验步骤如下：①配制一定浓度的乙酸酐苯溶液。②量取一定体积乙酸酐苯溶液置于锥形瓶中，加入样品，充分反应后，加适量水使剩余乙酸酐完全水解：。③加指示剂并用甲醇标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液。④在相同条件下，量取相同体积的乙酸酐苯溶液，只加适量水使乙酸酐完全水解；加指示剂并用甲醇标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液。对于上述实验，下列做法正确的是A．进行容量瓶检漏时，倒置一次即可B．滴入半滴标准溶液，锥形瓶中溶液变色，即可判定达滴定终点C．滴定读数时，应单手持滴定管上端并保持其自然垂直D．滴定读数时，应双手一上一下持滴定管4．（2023·山东·统考高考真题）一定条件下，水气变换反应的中间产物是。为探究该反应过程，研究水溶液在密封石英管中的分解反应：Ⅰ．Ⅱ．研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，仅对反应Ⅰ有催加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离，其浓度视为常数。回答下列问题：(1)一定条件下，反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为、，则该条件下水气变换反应的焓变(用含的代数式表示)。(2)反应Ⅰ正反应速率方程为：，k为反应速率常数。温度下，电离平衡常数为，当平衡浓度为时，浓度为，此时反应Ⅰ的反应速率(用含和k的代数式表示)。(3)温度下，在密封石英管内完全充满水溶液，使分解，分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。时刻测得的浓度分别为，反应Ⅱ达平衡时，测得的浓度为。体系达平衡后(用含y的代数式表示，下同)，反应Ⅱ的平衡常数为。相同条件下，若反应起始时溶液中同时还含有盐酸，则图示点中，的浓度峰值点可能是(填标号)。与不含盐酸相比，达浓度峰值时，浓度(填“增大”“减小”或“不变”)，的值(填“增大”“减小”或“不变”)。5．（2023·海南·统考高考真题）某小组开展“木耳中铁元素的检测”活动。检测方案的主要步骤有：粉碎、称量、灰化、氧化、稀释、过滤、滴定等。回答问题：(1)实验方案中出现的图标

和

，前者提示实验中会用到温度较高的设备，后者要求实验者(填防护措施)。(2)灰化：干燥样品应装入中(填标号)，置高温炉内，控制炉温850℃，在充足空气氛中燃烧成灰渣。a．不锈钢培养皿

b．玻璃烧杯

c．石英坩埚(3)向灰渣中滴加32%的硝酸，直至没有气泡产生。灰化容器中出现的红棕色气体主要成分是(填化学式)，因而本实验应在实验室的中进行(填设施名称)。若将漏斗直接置于容量瓶上过滤收集滤液(如图所示)，存在安全风险，原因是。(4)测定铁含量基本流程：将滤液在200mL容量瓶中定容，移取25.00mL，驱尽并将全部还原为。用5mL微量滴定管盛装标准溶液进行滴定。①选用微量滴定管的原因是。②三次平行测定的数据如下表。针对该滴定数据，应采取的措施是。序号123标准溶液用量/mL2.7152.9052.725③本实验中，使测定结果偏小的是(填标号)。a．样品未完全干燥

b．微量滴定管未用标准溶液润洗

c．灰渣中有少量炭黑6．（2023·广东·统考高考真题）化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化，其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化，用公式计算获得。(1)盐酸浓度的测定：移取待测液，加入指示剂，用溶液滴定至终点，消耗溶液。①上述滴定操作用到的仪器有。A．

B．

C．

D．

②该盐酸浓度为。(2)热量的测定：取上述溶液和盐酸各进行反应，测得反应前后体系的温度值()分别为，则该过程放出的热量为(c和分别取和，忽略水以外各物质吸收的热量，下同)。(3)借鉴(2)的方法，甲同学测量放热反应的焓变(忽略温度对焓变的影响，下同)。实验结果见下表。序号反应试剂体系温度/反应前反应后i溶液粉abii粉ac①温度：bc(填“>”“<”或“=”)。②(选择表中一组数据计算)。结果表明，该方法可行。(4)乙同学也借鉴(2)的方法，测量反应的焓变。查阅资料：配制溶液时需加入酸。加酸的目的是。提出猜想：粉与溶液混合，在反应A进行的过程中，可能存在粉和酸的反应。验证猜想：用试纸测得溶液的不大于1；向少量溶液中加入粉，溶液颜色变浅的同时有气泡冒出，说明存在反应A和(用离子方程式表示)。实验小结：猜想成立，不能直接测反应A的焓变。教师指导：鉴于以上问题，特别是气体生成带来的干扰，需要设计出实验过程中无气体生成的实验方案。优化设计：乙同学根据相关原理，重新设计了优化的实验方案，获得了反应A的焓变。该方案为。(5)化学能可转化为热能，写出其在生产或生活中的一种应用。提升专练1．（2023上·广东深圳·高二深圳市罗湖外语学校校考期中）在0.10mol/L氢氟酸溶液中，能说明HF电离达到平衡的是A．溶液显电中性 B．溶液中检测不出HF分子的存在C．c(F)恒定不变 D．c(H+)=c(F)2．（2023上·四川宜宾·高二四川省兴文第二中学校校考期中）醋酸的电离方程式为。25℃时，醋酸溶液中存在下述关系：，其数值是该温度下醋酸的电离平衡常数(Ka)。下列说法不正确的是A．的溶液中的约为B．等物质的量浓度的溶液与HA溶液(25℃时，)，则pH：C．该温度下醋酸溶液D．升高温度，增大，变大3．（2023上·浙江宁波·高二宁波市北仑中学校考期中）下列电离方程式书写正确的是A．H2CO32H++CO B．HClOH++ClO—C．HCOOH=HCOO+H+ D．Ca(OH)2Ca2++2OH—4．（2023上·北京西城·高二北京铁路二中校考期中）下列事实不能说明亚硝酸是弱电解质的是A．常温下，溶液的B．亚硝酸溶液中存在分子，呈酸性C．用溶液做导电性实验，灯泡很暗D．0.1mol/L溶液中，mol/L5．（2023上·广西柳州·高二柳铁一中校考期中）水的电离平衡曲线如图所示，下列说法不正确的是A．图中五点间的关系：B．若从A点到D点，可采用在水中加入少量酸的方法C．若从A点到B点，可采用升温的方法D．若处在B点时，将的硫酸溶液与的溶液等体积混合后，所得溶液显酸性6．（2023上·广东汕头·高二金山中学校考期中）下列关于各图像的解释或结论正确的是A．图甲为水的电离平衡曲线图，若从点到点，可采用在水中加入适量固体的方法B．由乙可知：对于恒温恒容条件下的反应，A点为平衡状态C．图丙表示在时刻扩大容器体积，随时间变化的曲线D．图丁可表示CH3COOH溶液中通入NH3至过量的过程中溶液导电性的变化7．（2023上·广东汕头·高二金山中学校考期中）下列实验操作会使结果偏小的是A．用酸式滴定管量取盐酸，开始时平视，结束时仰视，读取所量液体的体积B．用玻璃棒蘸取少量氯化钠溶液滴在湿润的试纸上C．中和反应反应热的测定实验中，测了溶液起始温度后的温度计未洗涤，直接测定溶液的温度D．用已知浓度的盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠时，酸式滴定管刚开始有气泡，读数时，气泡消失8．（2023上·福建福州·高二校考阶段练习）图表是几种常见弱酸的电离平衡常数(25℃)，回答下列各题：酸HCNHClO电离平衡常数()(1)结合表中给出的电离常数回答下列问题：①上述四种酸中，酸性最弱、最强的酸分别是、(用化学式表示)，②下列能使醋酸溶液中的电离程度增大，而电离平衡常数不变的操作是