2023届新教材高考化学一轮复习水的电离和溶液的ph学案

第26讲水的电离和溶液的pH复习目标1．了解水的电离、离子积常数(Kw)。2.了解溶液pH的含义及其测定方法，能进行pH的简单计算。考点一水的电离与水的离子积必备知识梳理·夯实学科基础1.水的电离(1)水是极弱的电解质，其电离方程式为2H2O⇌H3O＋＋OH－，可简写为H2O⇌H＋＋OH－。(2)25℃时，纯水中c(H＋)＝c(OH－)＝1×10－7mol·L－1。2．水的离子积常数特别提醒Kw＝c(H＋)·c(OH－)中的H＋和OH－不一定都是由水电离出来的，而是指溶液中的c(H＋)和c(OH－)，即不仅仅适用于纯水，还适用于酸、碱、盐的稀溶液。3.水电离平衡的影响因素项目平衡移动溶液中c(H＋)溶液中c(OH－)pH溶液的酸碱性水的电离程度升高温度右移增大增大减小中性增大加入酸碱加酸左移加碱左移加入盐Na2CO3右移NH4Cl右移加入金属Na右移微点拨(1)给水加热，水的电离程度增大，c(H＋)＞10－7mol·L－1，pH<7，但水仍显中性。(2)酸、碱能抑制水的电离，故室温下，酸、碱溶液中水电离产生的c(H＋)<1×10－7mol·L－1，而能水解的盐溶液中水电离产生的c(H＋)[或c(OH－)]>1×10－7mol·L－1。[易错易混辨析](错误的说明错因)(1)在蒸馏水中滴加浓H2SO4，Kw不变()错因：_________________________________________(2)温度一定时，在纯水中通入少量SO2，水的电离平衡不移动，Kw不变()错因：_________________________________________(3)室温下，0.1mol·L－1的HCl溶液与0.1mol·L－1的NaOH溶液中水的电离程度相等()错因：_________________________________________(4)NaCl溶液和CH3COONH4溶液均显中性，两溶液中水的电离程度相同()错因：_________________________________________[深度思考]如何计算水电离的c(H＋)或c(OH－)?(1)任何情况下水电离产生的c(H＋)和c(OH－)总是________的。(2)当抑制水的电离时(如酸或碱溶液)在溶液中c(H＋)、c(OH－)较小的数值是水电离出来的。具体见下表：溶液(25℃)c(H＋)/(mol·L－1)c(OH－)/(mol·L－1)c(H＋)水或c(OH－)水/(mol·L－1)0.01mol·L－1盐酸________________________0.1mol·L－1NaOH溶液________________________(3)当促进水的电离时(如盐的水解)在溶液中c(H＋)、c(OH－)较大的数值是水电离出来的。具体见下表：溶液(25℃)c(H＋)/(mol·L－1)c(OH－)/(mol·L－1)c(H＋)水或c(OH－)水/(mol·L－1)pH＝5的NH4Cl溶液____________________________________pH＝10的Na2CO3溶液____________________________________题组强化训练·形成关键能力题组一影响水电离平衡的因素及结果判断1．25℃时，水的电离达到平衡：H2O⇌H＋＋OH－，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，Kw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2．(双选)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，可能引起由c向b的变化B．该温度下，水的离子积常数为1.0×10－14C．该温度下，加入FeCl3可能引起由b向a的变化D．该温度下，稀释溶液可能引起由c向d的变化题组二溶液中由水电离出的c(OH－)或c(H＋)的求算3．25℃时，在等体积的下列溶液中，发生电离的水的物质的量之比是()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A．1∶10∶1010∶109B．1∶5∶5×109∶5×108C．1∶20∶1010∶109D．1∶10∶104∶1094．T℃时0.1mol·L－1NaOH溶液的pH＝12，则T℃时pH＝10的Na2CO3溶液中c(H＋)H2O＝________mol·L－1。考点二溶液的酸碱性与pH必备知识梳理·夯实学科基础1.溶液的酸碱性溶液的酸碱性取决于c(H＋)与c(OH－)的相对大小，具体内容见下表：适用的温度25℃各种温度项目pHc(H＋)/(mol·L－1)c(H＋)与c(OH－)的相对大小酸性<____>________c(H＋)____c(OH－)中性＝____＝________c(H＋)____c(OH－)碱性>____<________c(H＋)____c(OH－)2.溶液的pH(1)表达式：pH＝________________。(2)使用范围：pH的取值范围为0～14，即只适用于c(H＋)≤1mol·L－1或c(OH－)≤1mol·L－1的电解质溶液，当c(H＋)≥1mol·L－1或c(OH－)≥1mol·L－1时，直接用c(H＋)或c(OH－)表示溶液的酸碱性。(3)pH的意义：pH表示溶液酸碱性的强弱。在相同温度下，pH越小，溶液酸性________；pH越大，溶液碱性________。(4)溶液的酸碱性与pH的关系3．pH的测定(1)pH试纸测定①使用方法：取一小片试纸放在洁净的________或________上，用________蘸取待测液点在试纸的中央，变色稳定后与标准比色卡对照，即可确定溶液的pH。②注意事项：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会产生误差；用广范pH试纸读出的pH只能是________。(2)pH计测定：可精确测定溶液的pH，可读取一位或两位小数。4．溶液pH的计算(1)单一溶液pH的计算强酸溶液：如HnA，设浓度为cmol·L－1，c(H＋)＝__________mol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝________。强碱溶液(25℃)：如B(OH)n，设浓度为cmol·L－1，c(H＋)＝________________mol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝____________。(2)混合溶液pH的计算类型(混合前后溶液体积变化忽略不计)①两种强酸混合：直接求出c(H＋)混，再据此求pH。c(H＋)混＝cH②两种强碱混合：先求出c(OH－)混，再根据Kw求出c(H＋)混，最后求pH。c(OH－)混＝cOH③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，最后求pH。c(H＋)混或c(OH－)混＝cH[易错易混辨析](错误的说明错因)(1)酸性溶液中只有H＋没有OH－()错因：____________________________________(2)pH＝7的溶液一定呈中性()错因：____________________________________(3)用pH试纸测溶液的pH时，应先用蒸馏水润湿试纸()错因：____________________________________(4)用湿润的pH试纸测溶液的pH一定有误差()错因：____________________________________(5)用广范pH试纸测得某溶液的pH为3.4()错因：____________________________________(6)任何温度下，利用H＋和OH－浓度的相对大小均可判断溶液的酸碱性()错因：____________________________________[深度思考]常温下，两种溶液混合后酸碱性的判断(在括号中填“酸性”“碱性”或“中性”)。(1)相同浓度的HCl和NaOH溶液等体积混合()(2)相同浓度的CH3COOH和NaOH溶液等体积混合()(3)相同浓度的NH3·H2O和HCl溶液等体积混合()(4)pH＝2的H2SO4和pH＝12的NaOH溶液等体积混合()(5)pH＝3的HCl和pH＝10的NaOH溶液等体积混合()(6)pH＝3的HCl和pH＝12的NaOH溶液等体积混合()(7)pH＝2的CH3COOH和pH＝12的NaOH溶液等体积混合()(8)pH＝2的H2SO4和pH＝12的NH3·H2O等体积混合()微点拨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。题组强化训练·形成关键能力题组一酸、碱混合溶液酸碱性的判断1．在室温下，等体积的酸和碱的溶液混合后，pH一定小于7的是()A．pH＝3的HNO3和pH＝11的KOH溶液B．pH＝3的盐酸和pH＝11的氨水C．pH＝3的醋酸和pH＝11的Ba(OH)2溶液D．pH＝3的硫酸和pH＝11的NaOH溶液2．现有室温下四种溶液，有关叙述不正确的是()序号①②③④pH111133溶液氨水氢氧化钠溶液醋酸盐酸A.③④中分别加入适量的醋酸钠晶体后，两溶液的pH均增大B．②③两溶液等体积混合，所得溶液中c(H＋)＞c(OH－)C．分别加水稀释10倍，四种溶液的pH：①＞②＞④＞③D．V1L④与V2L①混合，若混合后溶液pH＝7，则V1＜V2题组二pH的简单计算3．将pH＝1的盐酸平均分成两份，一份加入适量水，另一份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH溶液，pH都升高了1，则加入的水与NaOH溶液的体积比值为()A．9B．10C．11D．124．根据要求解答下列问题(常温条件下)：(1)pH＝5的H2SO4溶液，加水稀释到500倍，则稀释后c(SO42-)与c(H＋)的比值为(2)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__________。(3)在一定体积pH＝12的Ba(OH)2溶液中，逐滴加入一定物质的量浓度的NaHSO4溶液，当溶液中的Ba2＋恰好完全沉淀时，溶液pH＝11。若反应后溶液的体积等于Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的体积之和，则BaOH2溶液与NaHSO4溶液的体积比是______(4)将pH＝a的NaOH溶液VaL与pH＝b的稀盐酸VbL混合，若所得溶液呈中性，且a＋b＝13，则VaVb[思维建模]溶液pH计算的一般思维模型高考真题演练·明确考查方向1．判断正误。[2020·浙江6月]25℃时，若测得HR溶液pH＝a，取该溶液10.00mL，加蒸馏水稀释至100.0mL，测得pH＝b，b－a＜1，则HR为弱酸()2．[2020·浙江7月]下列说法不正确的是()A.2.0×10－7mol·L－1的盐酸中c(H＋)＝2.0×10－7mol·L－1B.将KCl溶液从常温加热至80℃，溶液的pH变小但仍保持中性C.常温下，NaCN溶液呈碱性，说明HCN是弱电解质D.常温下，pH为3的醋酸溶液中加入醋酸钠固体，溶液pH增大3．[2019·天津卷]某温度下，HNO2和CH3COOH的电离常数分别为5.0×10－4和1.7×10－5。将pH和体积均相同的两种酸溶液分别稀释，其pH随加水体积的变化如图所示。下列叙述正确的是()A.曲线Ⅰ代表HNO2溶液B.溶液中水的电离程度：b点＞c点C.从c点到d点，溶液中cHA·cOH-cA-保持不变(D.相同体积a点的两溶液分别与NaOH恰好中和后，溶液中n(Na＋)相同4．[2019·浙江4月，节选]水在高温高压状态下呈现许多特殊的性质。当温度、压强分别超过临界温度(374.2℃)、临界压强(22.1MPa)时的水称为超临界水。①与常温常压的水相比，高温高压液态水的离子积会显著增大。解释其原因__________。②如果水的离子积Kw从1.0×10－14增大到1.0×10－10，则相应的电离度是原来的________倍。随堂过关训练·提升学科素养1．25℃时，水中存在电离平衡：H2O⇌H＋＋OH－ΔH>0。下列叙述正确的是()A.将水加热，Kw增大，pH不变B.向水中加入少量NaHSO4固体，c(H＋)增大，Kw不变C.向水中加入少量NaOH固体，平衡逆向移动，c(OH－)减小D.向水中加入少量NH4Cl固体，平衡正向移动，c(OH－)增大2．已知：pOH＝－lgc(OH－)，在常温下溶液中的pH＋pOH＝14，又已知正常人(人的体温高于室温)的血液pH＝7.3，则正常人血液的pOH()A.大于6.7B．小于6.7C.等于6.7D．无法判断3．已知在100℃下，水的离子积Kw＝1×10－12，下列说法正确的是()A.0.05mol·L－1的H2SO4溶液pH＝1B.0.001mol·L－1的NaOH溶液pH＝11C.0.005mol·L－1的H2SO4溶液与0.01mol·L-1的NaOH溶液等体积混合，混合后溶液pH为6D.完全中和pH＝3的H2SO4溶液50mL，需要pH＝11的NaOH溶液50mL4．如图表示1mol·L－1醋酸溶液的pH随温度变化的曲线(假设加热过程中醋酸不挥发)。下列说法错误的是()A.10℃升温到25℃时，断键吸热和分子间氢键断裂吸热导致醋酸电离程度增加B.30℃后升温，形成水合离子的过程放热导致醋酸的电离程度减小C.23℃时，保持温度不变向1mol·L－1醋酸溶液中加入少量pH＝2.65的盐酸，pH不变D.33℃时，醋酸电离平衡常数的数量级为10－55．现有常温下pH＝2的盐酸(甲)和pH＝2的醋酸溶液(乙)，请根据下列操作回答问题：(1)常温下0.1mol·L－1CH3COOH溶液加水稀释过程，下列表达式的数值一定变小的是________(填字母)。A.c(H＋)B．cH+cCH3COOHC.c(H＋)·c(OH(2)取10mL的乙溶液，加入等体积的水，醋酸的电离平衡________(填“向左”“向右”或“不”)移动；另取10mL的乙溶液，加入少量无水醋酸钠固体(假设加入固体前后，溶液体积保持不变)，待固体溶解后，溶液中cH+cCH3COOH的值将________(填“增大”“减小”(3)相同条件下，取等体积的甲、乙两溶液，分别加水稀释100倍，所得溶液的pH大小关系为pH(甲)________pH(乙)(填“>”“<”或“＝”)。(4)取等体积的甲、乙两溶液，分别用等浓度的NaOH稀溶液中和，则消耗的NaOH溶液的体积大小关系为V(甲)________V(乙)(填“>”“<”或“＝”)。第26讲水的电离和溶液的pH考点一必备知识梳理·夯实学科基础2．c(H＋)·c(OH－)1×10－14增大3.项目平衡移动溶液中c(H＋)溶液中c(OH－)pH溶液的酸碱性水的电离程度升高温度右移增大增大减小中性增大加入酸碱加酸左移增大减小减小酸性减小加碱左移减小增大增大碱性减小加入盐Na2CO3右移减小增大增大碱性增大NH4Cl右移增大减小减小酸性增大加入金属Na右移减小增大增大碱性增大易错易混辨析答案：(1)×浓硫酸滴入水中放热，溶液温度升高，Kw变大(2)×二氧化硫与水反应生成的亚硫酸抑制水的电离(3)√(4)×CH3COONH4溶液中的醋酸根离子和铵根离子均能水解，促进水的电离深度思考答案：(1)相等(2)1.0×10－21.0×10－121.0×10－121.0×10－131.0×10－11.0×10－13(3)1.0×10－51.0×10－91.0×10－51.0×10－101.0×10－41.0×10题组强化训练·形成关键能力1．解析：A项，向水中加入稀氨水，NH3·H2O电离出NH4+和OH－，c(OH－)增大，平衡逆向移动，错误；B项，向水中加入少量固体NaHSO4，NaHSO4电离出Na＋、H＋和SO42-，c(H＋)增大，平衡逆向移动，温度不变，Kw不变，正确；C项，向水中加入少量固体CH3COONa，CH3COONa电离出CH3COO－和Na＋，CH3COO－与H＋结合成弱酸CH3COOH，c(H＋)降低，平衡正向移动，错误；D项，水的电离是吸热过程，将水加热促进水的电离，Kw增大，答案：B2．解析：A项，c点溶液中c(OH－)＞c(H＋)，溶液呈碱性，升温，溶液中c(OH－)不可能减小，错误。B项，由b点对应c(H＋)与c(OH－)可知，Kw＝c(H＋)·c(OH－)＝1.0×10－7×1.0×10－7＝1.0×10－14，正确。C项，FeCl3溶液水解显酸性，溶液中c(H＋)增大，因一定温度下水的离子积是常数，故溶液中c(OH－)减小，因此加入FeCl3溶液可能引起由b向a的变化，正确。D项，c点溶液呈碱性，稀释时c(OH－)减小，同时c(H＋)应增大，故稀释溶液时不可能引起由c向d的转化，错误。答案：BC3．解析：设溶液的体积为1L，①中pH＝0的H2SO4溶液中c(H＋)＝1mol·L－1，c(OH－)＝10－14mol·L－1，电离的水的物质的量为10－14mol；②中c(OH－)＝0.1mol·L－1，c(H＋)＝10－13mol·L－1，电离的水的物质的量为10－13mol；③中c(OH－)＝10－4mol·L－1，电离的水的物质的量为10－4mol；④中c(H＋)＝10－5mol·L－1，电离的水的物质的量为10－5mol；故①②③④中电离的水的物质的量之比为10－14∶10－13∶10－4∶10－5＝1∶10∶1010∶109。答案：A4．解析：T℃时0.1mol·L－1NaOH溶液中c(H＋)＝1×10－12mol·L－1，c(OH－)＝1×10－1mol·L－1，Kw＝1×10－13。T℃，pH＝10的Na2CO3溶液中c(H＋)H2O＝c(OH－)＝1×10-131×10-10＝1×答案：1×10－3考点二必备知识梳理·夯实学科基础1．710－7>710－7＝710－7<2．(1)－lgc(H＋)(3)越强越强3．(1)玻璃片表面皿玻璃棒整数4．(1)nc－lg(nc)1×10-14nc14＋lg易错易混辨析答案：(1)×水溶液中同时存在H＋和OH－(2)×水的电离受温度的影响，因而溶液的pH也与温度有关(3)×用蒸馏水润湿试纸，相当于稀释待测液(4)×pH试纸使用时不能湿润，但用湿润的pH测定中性溶液的pH不产生误差(5)×广范pH试纸只能读取1～14的整数(6)√深度思考答案：(1)中性(2)碱性(3)酸性(4)中性(5)酸性(6)碱性(7)酸性(8)碱性题组强化训练·形成关键能力1．解析：A项，pH＝3的HNO3和pH＝11的KOH溶液，c(H＋)＝c(OH－)＝10－3mol·L－1，等体积混合恰好反应生成硝酸钾，溶液为中性，错误；B项，pH＝3的盐酸和pH＝11的氨水，c(H＋)＝10－3mol·L－1，氨水浓度大于10－3mol·L－1，等体积混合时碱过量，溶液pH大于7，错误；C项，pH＝3的醋酸，醋酸的浓度大于10－3mol·L－1，pH＝11的Ba(OH)2溶液中c(OH－)＝10－3mol·L－1，等体积混合时酸过量，pH一定小于7，正确；D项，pH＝3的硫酸和pH＝11的NaOH溶液，c(H＋)＝c(OH－)＝10－3mol·L－1，等体积混合恰好反应生成硫酸钠，溶液为中性，错误。答案：C2．解析：从平衡移动角度分析，CH3COONa电离出的CH3COO－与盐酸中的H＋结合生成CH3COOH，会使醋酸中平衡CH3COOH⇌CH3COO－＋H＋左移，两溶液中H＋浓度均减小，所以pH均增大，A项正确；假设均是强酸强碱，则物质的量浓度相同，等体积混合后溶液呈中性，但③醋酸是弱酸，其浓度远远大于②，即混合后醋酸过量，溶液显酸性，c(H＋)>c(OH－)，B项正确；分别加水稀释10倍，假设平衡不移动，那么①②溶液的pH均为10，但稀释氨水使平衡NH3·H2O⇌NH4+＋OH－右移，使①pH>10，同理醋酸稀释后pH＜4，C项正确；假设均是强酸强碱，混合后溶液呈中性，则V1＝V2，但①氨水是弱碱，其浓度远远大于④盐酸，所以需要的①氨水少，答案：D3．解析：将pH＝1的盐酸加适量水，pH升高了1，说明所加的水是原溶液的9倍；另一份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH溶液后，pH升高了1，则10－1×1－10－1·x＝10－2·(1＋x)，解得x＝911，则加入的水与NaOH溶液的体积比为9∶911＝11∶答案：C4．解析：(1)稀释前c(SO42-)＝10-52mol·L－1，稀释后c(SO42-)＝10-52×500mol·L－1＝10－8mol·L－1，c(H＋)稀释后接近10－7mol·L－1，所以cSO42-cH+≈10-8mol·L-110-7mol·L-1＝110。(2)3c-2c5＝0.01mol·L－1，c＝0.05mol·L－1。(3)设氢氧化钡溶液的体积为V1L，硫酸氢钠溶液的体积为V2L，依题意知，n(Ba2＋)＝n(SO42-)，由Ba(OH)2＋NaHSO4=BaSO4↓＋NaOH＋H2O知，生成的氢氧化钠的物质的量为n(NaOH)＝n[Ba(OH)2]＝5×10－3V1mol，5×10-3V1molV1+V2L＝1×10－3mol·L－1，则V1∶V2＝1∶4。(4)pH＝a的NaOH溶液中c(OH－)＝10a－14mol·L－1，pH＝b的稀盐酸中c(H＋)＝10－bmol·L－1，根据中和反应H＋＋OH－=H2O答案：(1)110(2)0.05mol·L－1(3)1∶4(4)高考真题演练·明确考查方向1．解析：无论HR是强酸还是弱酸，当6＜a＜7时，稀释10倍后溶液的pH始终小于7，即b—a＜1。答案：×2．解析：本题考查电离平衡知识，考查的化学核心素养是变化观念与平衡思想。极稀的溶液中，H2O电离出的H＋不能忽略，故c(H＋)大于2×10－7mol·L－1，A项错误；水的电离是吸热的，升高温度促进水的电离，氢离子浓度和氢氧根离子浓度均增大，pH减小，但氢离子浓度和氢氧根离子浓度仍相等，溶液呈中性，B项正确；常温下，NaCN溶液呈碱性，说明NaCN是强碱弱酸盐，HCN是弱酸，C项正确；醋酸溶液中加入醋酸钠，醋酸根离子浓度增大，醋酸的电离平衡逆向移动，氢离子浓度减小，pH增大，D项正确。答案：A3．解析：酸的电离平衡常数越大，酸的酸性越强，由电离常数可知，HNO2的酸性大于CH3COOH，pH相同的一元酸分别稀释相同的位数，pH变化较大的酸酸性较强，所以曲线Ⅱ表示HNO2溶液，曲线Ⅰ表示CH3COOH溶液，故A错误；氢离子抑制水的电离，氢离子浓度越大，水的电离程度越小，c(H＋)：b>c，则水电离程度：b<c，故B错误；温度不变水解平衡常数不变，cHA·cOH-cA-表示水解常数，从c点到d点温度没有变化，所以溶液中cHA·cOH-cA-保持不变，故C正确；a点溶液的pH相同，酸浓度：c(HNO2)<c(CH3COOH)，相同体积a点的两溶液酸物质的量：n(HNO2)<n(CH3COOH)，相同体积a点的两溶液分别与NaOH恰好中和后，消耗NaOH体积与酸的物质的量成正比，所以消耗NaOH体积：Ⅱ答案：C4．答案：①水的电离为吸热过程，升高温度有利于电离(压强对电离平衡影响不大)②100随堂过关训练·提升学科素养1．解析：加热促进水的电离，Kw增大，pH减小，但水仍呈中性，A项错误；加入NaOH固体，c(OH－)增大，C项错误；加入NH4Cl固体，N