第17讲水的电离（教师版）-选修4

第17讲水的电离第17讲水的电离知识导航知识导航课前引入弱电解质包括哪些？弱电解质包括哪些？弱电解质均存在电离平衡，那水的电离是怎样的？知识精讲知识精讲一、水的电离电离方程式：⇌，简写为⇌。二、水的离子积1．表达式：Kw=c(H+)·c(OH-)2．影响因素补充说明①①Kw只受温度的影响，与溶液的酸碱性无关；②Kw不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。③注意区分溶液中的c(H+)、由水电离产生的c(H+)。（前者指）④任何溶液中，由水电离产生的c(H+)＝由水电离产生的c(OH-)。三、水的电离平衡的影响因素水的电离方程式为：⇌⇌水的电离程度通入HCl(g)通入氨气(s)加入NaHSO4(s)总结归纳——水的电离平衡的影响因素1.1.温度升高，促进水的电离，Kw增大；2.酸、碱抑制水的电离，Kw不变；3.外加能与H+、OH-反应的物质，会促进水的电离，Kw不变。对点训练对点训练题型一：水的电离【例1】下列有关“水”的说法正确的是A．水是强电解质B．氢氧两种元素只能组成水C．水的电子式可表示为：D．水的电离方程式可表示为：【答案】D【详解】A．水是弱电解质，故A错误；B．氢氧两种元素能组成水、过氧化氢，故B错误；C．水是共价化合物，电子式可表示为，故C错误；D．水是弱电解质，电离方程式可表示为，故D正确；选D。题型二：水的离子积【变2-2】下表是不同温度下水的离子积数据：温度/℃25t1t2水的离子积常数1×10-14Kw1×10-12试回答下列问题：（1）若25<t1<t2，则Kw_____(填“>”“<”或“=”=1×10-14，做出此判断的理由是_____。（2）在t1℃时，测得纯水中的c(H＋)=2.4×10-7mol·L-1，则c(OH-)为_____。该温度下，测得某H2SO4溶液中c()=5×10-6mol·L-1，该溶液中c(OH-)=_____mol·L-1。【答案】（1）>水的电离是吸热过程，升高温度，平衡向电离方向移动，c(H＋)增大，c(OH-)增大，Kw=c(H＋)·c(OH-)，Kw增大（2）2.4×10-7mol·L-15.76×10-9【分析】（1）水是弱电解质，存在电离平衡，电离吸热，所以温度升高，水的电离程度增大，离子积增大，故答案为：＞；水的电离是吸热过程，升高温度，平衡向电离方向移动，c(H＋)增大，c(OH-)增大，Kw=c(H＋)·c(OH-)，Kw增大；（2）水电离出的氢离子浓度和氢氧根离子浓度相同，某温度下纯水中的c(H＋)=2.4×10-7mol·L-1，则此时纯水中的c(OH-)=2.4×10-7mol·L-1，Kw=2.4×10-7×2.4×10-7=5.76×10-14，该温度下，某H2SO4溶液中c()=5×10-6mol·L-1，则溶液中氢离子浓度是1×10-5mol·L-1，c(OH-)=mol·L-1=5.76×10-9mol·L-1，故答案为：2.4×10-7mol·L-1；5.76×10-9。题型三：由水电离出的H+/OH-【例3】常温下，0.1mol·L-1的NaOH溶液中由水电离出的OH-的物质的量浓度为A．0.1mol·L-1 B．1.0×10-13mol·L-1C．1.0×10-7mol·L-1 D．无法确定【答案】B【详解】NaOH为强碱，在水溶液中完全电离为Na＋和OH-，水电离出的OH-很少，可以忽略不计，所以0.1mol·L-1的NaOH溶液中c(OH-)=0.1mol·L-1，则由水电离出的c水(OH-)=c水(H＋)=mol·L-1=1.0×10-13mol·L-1。。答案选B。【变4-1】室温下，在由水电离产生的H+浓度为1×10-13mol·L-1的溶液中，一定能大量共存的离子组是①K+、Cl-、NO、S2-②K+、Fe2+、I-、SO③Na+、Cl-、NO、SO④Na+、Ca2+、Cl-、HCO⑤K+、Ba2+、Cl-、NOA．③⑤ B．①③⑤ C．①③ D．②④⑤【答案】A【分析】室温下，由水电离产生的H+浓度为1×10-13mol·L-1的溶液中，水的电离受到抑制，该溶液为酸或碱溶液。【详解】①在酸性溶液中，H+、NO、S2-之间能够发生氧化还原反应，不能大量共存，故①不选；②在碱性溶液中，Fe2+与氢氧根离子能够反应生成沉淀，不能大量共存，故②不选；③无论酸或碱溶液中，该组离子之间都不反应，能大量共存，故③选；④HCO既能与酸反应又能与碱反应，一定不能大量共存，故④不选；⑤无论酸或碱溶液中，该组离子之间都不反应，能大量共存，故⑤选；一定能大量共存的离子组是③⑤，故选A。题型四：水的电离平衡【例5】纯水中存在电离平衡：。下列采取的措施中，能促进水的电离的是A．适当加热 B．加入几滴浓盐酸C．加入少量NaOH D．加入少量NaCl【答案】A【详解】A．水的电离是吸热反应，故升高温度，平衡正向移动，能促进水的电离，A正确；B．，加入几滴浓盐酸，氢离子浓度增大，平衡逆向移动，抑制水的电离，B错误；C．，加入少量NaOH，氢氧根离子浓度增大，平衡逆向移动，抑制水的电离，C错误；D．加入少量NaCl对水的电离没有影响，D错误；答案选A。【例6】25℃时，相同物质的量浓度的下列溶液：①NaCl溶液②NaOH溶液③溶液，其中水的电离程度按由大到小顺序排列的一组是A．③>②>① B．②>③>① C．①>②>③ D．③>①>②【答案】C【详解】抑制水的电离，NaCl不影响水的电离平衡，为二元强酸，电离产生的大于NaOH电离产生的，对水的抑制程度更大，故水的电离程度按由大到小的顺序为①>②>③，故答案为：C。题型五：水的电离综合【例7】在水的电离平衡中，和的关系如图所示：（1）A点水的离子积常数为，B点水的离子积常数为_______。造成水的离子积常数变化的原因是_______。（2）100℃时，若向水中滴加盐酸，_______(填“能”或“不能”)使体系处于B点状态，原因是_______。（3）100℃时，若盐酸中，则由水电离产生的_______。【答案】（1）1×10-12升高温度（2）不能B点中c(H+)=c(OH-)，溶液呈中性，向水中加入盐酸会导致溶液呈酸性，不能使溶液呈中性（3）2×10-9mol/L【分析】（1）A点水的离子积常数为，B点水的离子积常数为Kw=c(H+)c(OH-)=10-6×10-6=1×10-12，平衡常数仅仅是温度的函数，水的电离是个吸热过程，升高温度，Kw增大，故造成水的离子积常数变化的原因是升高温度，故答案为：1×10-12；升高温度；（2）100℃时，B点中c(H+)=c(OH-)，溶液呈中性，向水中加入盐酸会导致溶液呈酸性，不能使溶液呈中性，所以若向水中滴加盐酸，不能使体系处于B点状态

故答案为：不能；B点中c(H+)=c(OH-)，溶液呈中性，向水中加入盐酸会导致溶液呈酸性，不能使溶液呈中性；（3）100℃时，若盐酸中，则溶液中c(OH-)==mol/L=c(OH-)水=(H+)水，则由水电离产生的2×10-9mol/L，故答案为：2×10-9mol/L；提分特训提分特训【题1】下列说法正确的是A．水的电离方程式为H2O=H++OH- B．升高温度，水的电离程度增大C．NaOH溶液中不存在H+ D．HCl溶液中不存在OH-【答案】B【详解】A．水是弱电解质，部分电离，电离方程式为H2O⇌H++OH-，故A错误；B．水的电离属于吸热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，水的电离程度变大，故B正确；C．任何水溶液中均存在水的电离，因此NaOH溶液中也存在H+，故C错误；D．任何水溶液中均存在水的电离，因此HCl溶液中也存在OH-，故D错误；故选B。【题2】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，以下叙述错误的是()A．一定温度下液氨中c(NH4+)·c(NH2－)是一个常数B．液氨中含有NH3、NH4+、NH2－等粒子C．液氨达到电离平衡时c(NH3)=c(NH4+)=c(NH2－)D．只要不加入其他物质，液氨中c(NH4+)=c(NH2－)【答案】C【详解】A选项，纯水中氢离子浓度与氢氧根浓度乘积是个常数，同理一定温度下液氨中c(NH4+)·c(NH2－)是一个常数，故A正确，不符合题意；B选项，液氨是部分电离，因此液氨中含有NH3、NH4+、NH2－等粒子，故B正确，不符合题意；C选项，液氨达到电离平衡，各离子浓度不变，不能说c(NH3)=c(NH4+)，故C错误，符合题意；D选项，液氨电离出NH4+、NH2－，只要不加入其他物质，液氨中c(NH4+)=c(NH2－)，故D正确，不符合题意。综上所述，答案为C。【题3】室温下，在由水电离产生的H+浓度为1×10−13mol∙L−1的溶液中，一定能大量共存的离子组是（

）A．K+、Al3+、、S2− B．K+、Fe2+、I－、C．Na+、Cl－、、 D．Na+、Ca2+、Cl－、【答案】C【分析】室温下，在由水电离产生的H+浓度为1×10−13mol∙L−1的溶液中，说明可能是酸溶液，也可能是碱溶液。【详解】A．Al3+与OH－反应而不共存，故A不符合题意；B．H+、I－、发生氧化还原反应而不共存，Fe2+与OH－反应而不共存，故B不符合题意；C．Na+、Cl－、、与H+或OH－都共存，故C符合题意；D．与H+或OH－反应而不共存，故D不符合题意。综上所述，答案为C。【题4】在相同温度下，0.01mol·L-1NaOH溶液和0.01mol·L-1的盐酸相比，下列说法正确的是A．两溶液中由水电离的c(H+)都是1.0×10-12mol·L-1B．NaOH溶液和盐酸由水电离出c(OH-)分别为1.0×10-2mol·L-1、1.0×10-12mol·L-1C．两溶液中由水电离出的c(H+)相等D．两者都促进了水的电离【答案】C【详解】酸和碱的电离都会抑制水的电离，温度相同则Kw相同，0.01mol/LNaOH溶液中水电离出的c(H+)水=mol/L，0.01mol/L的盐酸溶液中水电离出的c(H+)水=c(OH-)水=mol/L，所以由水电离出的c(H+)相等，但由于温度未知，所以无法确定具体值；综上所述答案为C。【题5】某温度下，Kw=10-12。(1)若保持温度不变，向少量水中加入_______g的NaOH固体，并加水至1L，才能使溶液中水电离产生的H＋、OH-的浓度乘积即：c(H＋)水·c(OH-)水=10-26。(2)若保持温度不变，向水中通入的HCl气体恰好使溶液中c(H＋)/c(OH-)=1010，则此时水电离的c(OH-)=_______mol·L-1。(3)若保持温度不变，某溶液中c(H＋)为1×10-7mol·L-1，则该溶液显_______性(选填“酸”、“碱”或“中”)。【答案】40010-11碱【详解】(1)水溶液中水电离产生的H＋、OH-的浓度是相等的，当c(H＋)水·c(OH-)水=10-26时，可知c(H＋)水=10-13mol·L-1，该温度下，水的Kw=10-12，则溶液中的c(OH-)溶液=10mol·L-1，所以需向1L水中加入10mol的NaOH固体，其质量为400g。(2)向水中通入HCl气体，使溶液显酸性，则溶液中的OH-都来源于水，由c(H＋)/c(OH-)=1010，c(H＋)c(OH-)=10-12，可计算出c(OH-)=10-11mol·L-1。(3)此温度下Kw=10-12，c(H＋)为1×10-7mol·L-1，则溶液中的c(OH-)=1×10-5mol·L-1，c(OH-)>c(H＋)，则该溶液显碱性。【题6】某学生为探究的影响因素，做了以下实验。(1)查阅资料，不同温度下水的离子积常数如表所示。01020254050901000.1150.2960.6871.012.875.3137.154.5由此推出：随着温度的升高，的值_______(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；水的电离程度_______；水的电离平衡向_______(填“左”或“右”)移动，水的电离过程是_______(填“吸热”或“放热”)过程。(2)取三只烧杯A、B、C，分别加入适量水，再向B、C烧杯中分别加入少量盐酸和NaOH溶液，分析并填写下表。A(纯水)B(加少量盐酸)C(加少量NaOH溶液)增大________增大和大小比较____水的电离平衡移动方向______________综上所述，可得出如下结论：①温度、_______、_______均能影响水的电离平衡。②只受_______的影响，而与其他因素无关。【答案】增大增大右吸热减小减小><向左向左酸碱温度【详解】(1)由题目所给信息可知水的Kw与温度成正比，升高温度时，增大，由=c(OH-)c(H+)可知，和增大，水的电离程度增大，水的电离平衡向右移动，说明水的电离过程是吸热的，故答案为：增大；增大；右；吸热；(2)水溶液中加入少量NaOH溶液，增大，=c(OH-)c(H+)不变，则减小，>，平衡向左移动，水的电离程度减小；加入少量盐酸，增大，=c(OH-)c(H+)不变，则减小，<，平衡向左移动，，水的电离程度减小；故答案为：减小；减小；>；<；向左；向左；；；①综上所述，可得出结论：温度、酸、碱均能影响水的电离平衡，故答案为：酸；碱；②只受温度的影响，而与其他因素无关，故答案为：温度。提分作业提分作业【练1】下列有关水的电离的叙述正确的是（）A．水的电离方程式为B．温度相同时，纯水的电离平衡常数C．实验证明多次纯化的水仍具有导电性D．温度相同时，纯水的与酸溶液的不相同【答案】C【详解】A．水是极弱的电解质，其电离方程式为，故A项错误。B．，，两者不相等，故B项错误。C．水能电离出自由移动的、，所以多次纯化的水仍具有导电性，故C项正确。D．只与温度有关，温度相同时，纯水、酸溶液的相同，故D项错误。故选C。【练2】室温下，某溶液中由水电离产生的c(H+)=10-10mol·L-1，该溶液的溶质不可能是()A．H2SO4B．NaClC．HClD．Ba(OH)2【答案】B【详解】室温下，纯水中水电离产生H+的浓度c(H+)=10-7mol·L-1，现在某溶液中由水电离产生的c(H+)=10-10mol·L-1＜10-7mol·L-1，说明水的电离受到了抑制，该溶液可能显酸性，也可能显碱性。H2SO4、HCl溶液显酸性，而Ba(OH)2溶液显碱性，这三种物质都会抑制水的电离，溶液中可能存在这些物质，而NaCl是强酸强碱盐，对水电离平衡移动无影响，故该溶液的溶质不可能是NaCl，故合理选项是B。【练3】室温下，若溶液中由水电离产生的c(OH−)=1×10—13mol·L—1，满足此条件的溶液中一定可以大量共存的离子组是A．Al3＋、Na＋、NO、Cl— B．K＋、Na＋、Cl—、NOC．K＋、Na＋、Cl—、AlO D．K＋、NH、SO、NO【答案】B【分析】水电离产生的c(OH−)=1×10—13mol·L—1的溶液可能为酸溶液，也可能为碱溶液。【详解】A．在碱溶液中，铝离子与氢氧根离子反应，不能大量共存，故A错误；B．无论是在酸溶液中，还是在碱溶液中，K＋、Na＋、Cl—、NO都不发生任何反应，在溶液中一定可以大量共存，故B正确；C．在酸溶液中，偏铝酸根离子与氢离子反应，不能大量共存，故C错误；D．在碱溶液中，铵根离子与氢氧根离子反应，不能大量共存，故D错误；故选B。【练4】水的离子积常数(1)水的电离平衡常数表达式为_______．(2)水的离子积常数表达式为_______．(3)及影响因素①25℃时，_______．②水的电离是的可逆过程，故温度升高_______．③水的离子积常数只受_______的影响，与、的变化无关．【答案】吸热增大【练5】某温度下，纯水的c(H+)为2×10-7mol•L-1，则此时c(OH-)为___mol•L-1，若温度不变，滴入稀H2SO4使c(H+)=5×10-4mol•L-1，则由水电离出的c(OH-)为___mol•L-1，此时温度___(填“高于”、“低于”或“等于”)25℃。【答案】2×10-78×10-11高于【详解】某温度下，纯水的c(H+)为2×10-7mol•L-1，由于纯水显中性，氢离子浓度等于氢氧根离子浓度，则此时c(OH-)为2×10-7mol•L-1，该温度下水的离子积常数是2×10-7×2×10-7＝4×10-14＞1×10-14，所以此时温度高于25℃。若温度不变，滴入稀H2SO4使c(H+)=5×10-4mol•L-1，则溶液中氢氧根离子浓度是，硫酸抑制水的电离，因此由水电离出的c(OH-)就是溶液中的氢氧根离子，为8×10-11mol•L-1。【练6】已知水的电离平衡曲线如图所示，试回答下列问题：（1）图