第15讲 水的电离（教师版）【暑假弯道超车】2024年新高二化学暑假讲义+习题（人教版2019选择性必修1）

第15讲水的电离1.认识水的电离，了解水的离子积常数。2.能运用弱电解质的电离模型分析水的电离、分析外界条件对水的电离平衡的影响。3.会计算酸碱溶液中水电离出的c(H＋)或c(OH－)，能分析应用水的电离平衡曲线。一、水的电离平衡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＋H2OH3O＋＋OH－，简写为H2OH＋＋OH－。(3)水的电离是吸热过程。2．水的离子积二、外界条件对水的电离平衡的影响分析下列条件的改变对水的电离平衡H2OH＋＋OH－ΔH>0的影响改变条件平衡移动方向c(H＋)c(OH－)水的电离程度Kw升高温度右移增大增大增大增大加入HCl(g)左移增大减小减小不变加入NaOH(s)左移减小增大减小不变加入活泼金属(如Na)右移减小增大增大不变加入NaHSO4(s)左移增大减小减小不变三、Kw的应用1．水的电离平衡曲线的理解与识别(1)曲线上的任意点(如a，b，c)的Kw都相同，即c(H＋)·c(OH－)相同，温度相同。(2)曲线外的任意点(如d)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改变温度。2．溶液中水电离出的c(H＋)或c(OH－)的计算方法Kw表达式中c(H＋)、c(OH－)均表示整个溶液中总物质的量浓度，但是一般情况下有：(1)酸溶液中Kw＝c酸(H＋)·c水(OH－)(忽略水电离出的H＋的浓度)。(2)碱溶液中Kw＝c水(H＋)·c碱(OH－)(忽略水电离出的OH－的浓度)。(3)外界条件改变，水的电离平衡发生移动；但由水电离出的c(H＋)与水电离出的c(OH－)一定相等。(4)室温下，由水电离出的c(H＋)＝1×10－13mol·L－1的溶液可能呈酸性，也可能呈碱性。考点01水的离子积【例1】在－50℃时，液氨的电离跟水的电离相似，存在如下电离平衡：2NH3(l)+，的平衡浓度为1×10－15mol·L－1，下列说法错误的是A．在液氨中加入NaNH2，可使液氨的离子积变大B．在液氨中加入NH4Cl，液氨的离子积不变C．此温度下液氨的离子积K为1×10－30D．在液氨中加入金属钠可能有NaNH2生成【答案】A【解析】A．加入NaNH2，的浓度增大，可使平衡向逆反应方向移动，根据水的离子积可知，离子积只与温度有关，与离子浓度无关，故A错误；B．液氨的离子积只与温度有关，在液氨中加入NH4Cl，液氨的离子积不变，故B正确；C．根据根据水的离子积，得液氨的离子积K为1×10－15×1×10－15=1×10－30，故C正确；D．钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，在液氨中加入金属钠可能生成NaNH2和H2，故D正确；故选A。【变式1-1】下列关于水的离子积常数的叙述中，正确的是A．Kw随溶液中c(H＋)和c(OH－)的变化而变化B．水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K是同一个物理量C．水的离子积常数仅仅是温度的函数，随着温度的变化而变化D．水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K是两个没有任何关系的物理量【答案】C【解析】A．Kw只与温度有关，不随溶液中c(H＋)和c(OH－)的变化而变化，A错误；B．水的离子积常数,水的电离平衡常数，不是同一个物理量，B错误；C．水的电离是吸热的，水的离子积常数仅仅是温度的函数，随着温度的升高而升高，C正确；D．水的离子积常数,水的电离平衡常数，一定温度下，可以把看成一个常数，水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数几乎相等，D错误；故选C。【变式1-2】水的离子积常数与温度的变化曲线如图所示。下列有关纯水的电离说法正确的是A．水中浓度随着温度的升高而降低B．点对应为、，该温度下，C．M点水的电离程度大于点水的电离程度D．水的电离是吸热过程【答案】D【分析】水的电离，，温度升高，Kw值升高，说明水的电离为吸热反应；【解析】A．根据分析，温度升高促进水的电离，则氢离子浓度增大，A错误；B．纯水中，B错误；C．温度越高，水的电离程度越大，M点电离程度小于N点，C错误；D．根据分析，水的电离为吸热过程，D正确；故答案为：D。考点02水的电离平衡及影响因素【例2】时，水的电离达到平衡：，下列叙述正确的是A．向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，降低B．向水中加入少量固体硫酸氢钠，增大，不变C．向水中加入少量固体氯化铵，平衡逆向移动，增大D．将水加热，增大，不变【答案】B【解析】A．向水中加入稀氨水，增大，水的电离平衡逆向移动，故A错误；B．硫酸氢钠电离出氢离子，向水中加入少量固体硫酸氢钠，增大，温度不变，不变，故B正确；C．铵根离子水解，向水中加入少量固体氯化铵，平衡正向移动，溶液呈酸性，增大，故C错误；D．将水加热，氢离子、氢氧根离子浓度均增大，增大，减小，故D错误；故选B。【变式2-1】下列微粒对水的电离无影响的是A．S2- B．OH- C． D．Na+【答案】D【解析】A．S2-能水解，或者说硫离子与氢离子结合，使氢离子浓度减小而促进水的电离，故A错误；B．OH-能抑制水的电离，故B错误；C．能水解，或者说铵根离子与氢氧根离子结合，使氢氧根离子浓度减小而促进水的电离，故C错误；D．Na+不水解，或者说钠离子不会影响氢离子、氢氧根离子的浓度，对水的电离平衡无影响，故D正确；故答案为：D。【变式2-2】一定温度下，水溶液中H+和OH-的浓度变化曲线如图，下列说法正确的是A．升高温度，可能引起c向d的变化B．该温度下，水的离子积常数为1.0×10-13C．该温度下，a点时的溶液一定是一种酸的溶液D．该温度下，稀释溶液可能引起由c向b的变化【答案】D【分析】在abc这条曲线上的任意一点都为水电离的平衡点，在相同温度下KW都相等，据此回答。【解析】A．温度升高，水的离子积常数增大，水溶液中，氢离子和氢氧根离子浓度都增大，将不在曲线上，A错误；B．b点(H+)=c(OH-)=1.0×10-6，故KW=1.0×10-6×1.0×10-6=1.0×10-12，B错误；C．a点溶液中c(H+)>c(OH-)，可能是酸溶液、盐溶液等，C错误；D．稀释不会引起水的离子积的改变，溶液向中性靠近，该温度下，稀释溶液可能引起由c向b的变化，D正确；故选D。考点03水的电离平衡的应用【例3】下列各组离子在指定溶液中一定不能大量共存的是A．含有Al3+的溶液中：K+、Na+、HCO、Cl-B．=1.0×10﹣12的溶液：Na+、AlO、NO、S2﹣、SOC．使甲基橙显黄色的溶液：Fe2+、Cl﹣、Mg2+、SOD．常温下，由水电离产生c(H+)=10﹣12molL﹣1的溶液中：Na+、Cl﹣、CO、SO【答案】A【解析】A．含有Al3+的溶液中：K+、Na+、、Cl-，Al3+与两种离子水解相互促进，发生反应生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体不能大量共存，A符合题意；B．=1.0×10-12的溶液，H+浓度小于氢氧根离子浓度，溶液呈碱性，碱性溶液中Na+、、、S2﹣、能大量共存，B不符合题意；C．使甲基橙显黄色的溶液可能呈酸性，也可能呈中性或碱性，碱性溶液中Fe2+、Mg2+不能大量存在，酸性或中性溶液中Fe2+、Cl-、Mg2+、能大量共存，C不符合题意；D．常温下，由水电离产生c(H+)=10-12mol/L的溶液中，水的电离受到抑制，溶液既可能呈酸性也可能呈碱性，酸性溶液中不能大量存在，碱性溶液中Na+、Cl﹣、、能大量共存，D不符合题意；答案选A。【变式3-1】已知在t1、t2温度下水的电离平衡曲线如图所示，则下列说法不正确的是A．t1<t2B．一定温度下，改变水溶液中c平(H+)或c平(OH-)的浓度，KW不会发生变化C．t2温度c平(H+)为1×10-2mol·L-1的HCl溶液中，水电离出的c平(H+)=1×10-10mol·L-1D．将t1温度下0.1mol·L-1的盐酸稀释，溶液中所有离子的浓度均相应减小【答案】D【解析】A．由图像中数据可计算出时，，时，，结合，则，A项正确；B．只与水溶液的温度有关，因此改变水溶液中的，不变化，B正确；C．时，的盐酸中，水电离的，C正确；D．温度下，的盐酸稀释，减小，增大，D错误；答案选D。【变式3-2】下列能影响水的电离平衡，并使溶液中的的操作是。A．将纯水加热至100℃ B．向水中加氢氧化钡固体C．向水中投入少量的钠 D．向水中加入少量【答案】D【分析】水为极弱的电解质，存在电离平衡H2OH++OH-，任何酸或碱均能抑制水的电离，若要使溶液中的，可加入酸或加入弱碱阳离子。【解析】A．将纯水加热至100℃，水的电离平衡正向移动，且仍为中性，即，A不符合题意；B．向水中加氢氧化钡固体，水的电离平衡逆向移动，溶液呈碱性，，B不符合题意；C．向水中投入少量的钠，与水反应，2Na+2H2O=2NaOH+H2，影响水的电离，溶液呈碱性，，C不符合题意；D．属于强电解质，在水中完全电离，，向水中加入少量，溶液中氢离子浓度增大，水的电离被抑制，溶液呈酸性，，D符合题意；答案选D。1．下列关于水的说法中不正确的是。A．水是含极性键的极性分子B．水的电离方程式为C．纯水中加入少量酸，水的电离受到抑制D．升高温度，水的电离程度增大【答案】B【解析】A．的结构式为，含有极性键，空间结构为形，属于极性分子，A正确；B．水为弱电解质，水的电离方程式为，B错误；C．纯水中加入少量酸，溶液中氢离子浓度增大，水的电离平衡逆向移动，水的电离受到抑制，C正确；D．水的电离是吸热过程，升高温度平衡正向移动，电离程度增大，D正确；故选B。2．关于水的说法，下列错误的是A．水的电离方程式为B．纯水的可能为6C．时水中通入少量，恢复至，减小D．水的电离过程的【答案】C【解析】A．水是弱电解质，电离方程式为，故A正确；B．水的电离是吸热过程，温度升高，水的离子积增大，纯水的可能为6，故B正确；C．只受温度影响，温度不变，不变，故C错误；D．水的电离过程吸热，，故D正确；答案选C。3．常温时，在0.01mol·L-1的Ba(OH)2溶液中，由水电离出的H＋浓度是A．5×10-13mol/L B．0.02mol/L C．1×10-7mol/L D．1×10-12mol/L【答案】A【解析】溶液中氢离子和氢氧根离子浓度的乘积等于水的离子积，氢氧化钡是强电解质，电离出氢氧根的浓度为0.02mol/L，忽略水电离出的氢氧根离子，溶液中c（OH-）=0.02mol/L，c（H+）==mol/L=5×10-13mol/L，水电离出的氢离子浓度等于氢氧化钡溶液中氢离子的浓度，故选A。4．下列有关水的离子积常数或变化的判断，正确的是A．随着温度的升高，水的离子积常数减小B．完全中和的溶液，需要的溶液C．由非电解质溶于水得到的溶液一定呈中性D．氢氧化钠溶液久置于空气中，减小【答案】D【解析】A．升高温度，水的电离平衡右移，增大，A错误；B．的硫酸溶液中的氢氧化钠溶液中，所以完全中和硫酸需要溶液，B错误；C．是非电解质，溶于水得到亚硫酸溶液，呈酸性，C错误；D．溶液吸收空气中的，溶液中减小，则增大，所以减小，D正确；故选D。5．下列溶液一定呈中性的是A．的溶液B．的溶液C．等物质的量的强酸和强碱反应得到的溶液D．紫色石蕊试液不变色【答案】B【解析】A．pH=7的溶液不一定呈中性，如100℃时，水的离子积常数是10-12，溶液pH=6时呈中性，当pH=7时溶液呈碱性，故A错误；B．氢离子浓度与氢氧根离子浓度相等的溶液一定呈中性，故B正确；C．等物质的量的强酸和强碱反应得到的溶液不一定呈中性，如等物质的量的二元强酸硫酸与一元强碱氢氧化钠混合反应时，硫酸溶液过量，溶液呈酸性，故C错误；D．紫色石蕊试液不变色的溶液pH在5—8范围间，溶液可能为酸性，或中性，或碱性，故D错误；故选B。6．下列操作可以使水的离子积常数增大的是A．通入少量HCl气体 B．加入少量CuSO4固体C．加热 D．滴入少量NaOH溶液【答案】C【解析】水的离子积常数是水电离平衡的平衡常数，平衡常数只受温度影响，且水的电离是吸热过程，因此加热能使水的电离程度增大，即水的离子积常数增大；综上，答案选C。7．25℃时，水的离子积常数。下列说法正确的是A．0.005溶液的pH=2，抑制了水的电离B．向纯水中加入NaOH固体，，促进了水的电离C．0.005溶液与0.01NaOH溶液等体积混合，pH=11D．将100mLpH=5的溶液稀释1000倍，pH=8【答案】A【解析】A．硫酸是二元强酸，0.005mol/L硫酸溶液中氢离子浓度为0.005mol/L×2=0.01mol/L，溶液pH为2，硫酸在溶液中电离出的氢离子抑制水的电离，故A正确B．溶于水的氢氧化钠在溶液中电离出的氢氧根离子会抑制水的电离，故B错误；C．等体积的0.005mol/L硫酸溶液与0.01mol/L氢氧化钠溶液恰好反应生成硫酸钠和水，溶液呈中性，pH为7，故C错误；D．将100mLpH为5的硫酸溶液稀释1000倍后，溶液中氢离子浓度为10—7mol/L+10—8mol/L=1.1×10—7mol/L，溶液pH小于7，故D错误；故选A。8．一定温度下，水溶液中H+和OH-的浓度变化曲线如图，下列说法正确的是A．升高温度，可能引起c向d的变化B．该温度下，水的离子积常数为1.0×10-13C．该温度下，α点时的溶液一定是一种酸的溶液D．该温度下，a、b两点对应的Kw的值相等【答案】D【分析】由图可知，该温度下Kw=c(H+)c(OH-)=1.0×10-6×1.0×10-6=1.0×10-12。【解析】A．水的电离为吸热过程，升高温度，c(H+)和c(OH-)均增大，且水电离的氢离子与氢氧根离子浓度相等，即升温不可能引起c向d的变化，故A错误；B．经分析可知该温度下，水的离子积常数为1.0×10-12，故B错误；C．该温度下，b点溶液的c(H+)=c(OH-)，即b点溶液呈中性，a点在b点基础上，c(H+)增大、c(OH-)减小，即a点溶液呈酸性，但呈酸性的溶液不一定是一种酸的溶液，如NaHSO4溶液呈酸性，但却是一种盐溶液，故C错误；D．Kw仅与温度有关，a、b两点温度相同，所以a、b两点对应的Kw的值相等，故D正确；故答案为：D。9．已知水在25°C和100°C时，其电离平衡曲线如图所示，下列说法正确的A．b点溶液呈酸性B．d点溶液中可大量存在、、、C．B曲线对应的温度下，溶液中水的电离度：b点>a点D．A曲线对应的温度下，向纯水中加入少量金属Na，可使c点溶液变为d点溶液【答案】C【解析】A．B点溶液c(H+)=c(OH-)，溶液呈中性，故A错误；B．d点显酸性，与H+要反应，不能大量共存，故B错误；C．B曲线对应的温度下，b点呈中性，a点呈碱性，说明a点水的电离受到抑制，故水的电离程度b点>a点，故C正确；D．d点溶液显酸性，向纯水中加入少量金属Na，生成NaOH，溶液显碱性，故不能使c点溶液变为d点溶液，故D错误。答案选C。10．下列离子可以在指定条件下大量共存的是A．常温下，的溶液中：、、B．使紫色石蔤显红色的溶液中：、、C．澄清透明的溶液中：、、D．溶液中：、、【答案】C【解析】A．常温下，的溶液为酸性溶液，酸性溶液中亚铁离子与硝酸根离子发生氧化还原反应生成铁离子、一氧化氮和水，不能大量共存，故A错误；B．使紫色石蔤显红色的溶液为酸性溶液，酸性溶液中硫离子与亚硫酸根离子反应生成硫沉淀和水，不能大量共存，故B错误；C．澄清透明的溶液中，三种离子不发生任何反应，能大量共存，故C正确；D．碳酸氢钾溶液中，碳酸氢根离子与钡离子、氢氧根离子反应会生成碳酸钡沉淀，不能大量共存，故C错误；故选C。11．pH相同的氨水和溶液中，水的电离程度前者与后者相比较A．相等 B．大于 C．小于 D．无法比较【答案】C【解析】氨水是弱碱，向水中加入酸或碱都抑制水的电离，CH3COONa是强碱弱酸盐，醋酸根水解使水电离程度增大，故水的电离程度前者小于后者；本题选C。12．某温度下，将和体积均相同的和溶液分别加水稀释，其随加水体积的变化如图所示。下列叙述正确的是A．稀释前溶液的浓度：B．曲线Ⅱ表示的是HCl稀释的过程C．从b点到d点，溶液中逐渐增大D．溶液中水的电离程度：b点>c点【答案】A【分析】pH相同时，弱酸的浓度大，稀释时弱酸的pH变化慢，以此解题。【解析】A．a点pH相同，醋酸是弱酸水溶液中不完全电离，盐酸是强酸水溶液中完全电离，因此，故A正确；B．a两种酸的pH相同，醋酸是弱酸，则可知醋酸浓度大，稀释时pH减小相对缓慢，曲线Ⅱ表示的是稀释的过程，故B错误；C．水的离子积常数只与温度有关，则温度没改变，不变，故C错误；D．b点比c点pH小，氢离子浓度大对水电离的抑制程度大，溶液中水的电离程度：b点点，故D错误；故选A