专项突破12-水的离子积常数与溶液的酸碱性(人教版2019选择性必修1)

人教版选择性必修1网第三章水溶液中的离子反应与平衡重难点专项突破专项突破12水的离子积常数与溶液的酸碱性1．甲同学认为，在水中加入H2SO4，水的电离平衡向左移动，解释是加入H2SO4后c(H＋)增大，平衡左移。乙同学认为，加入H2SO4后，水的电离平衡向右移动，解释为加入H2SO4后，c(H＋)浓度增大，H＋与OH－中和，平衡右移。你认为哪种说法正确？并说明原因。水的电离平衡移动后，溶液中c(H＋)·c(OH－)是增大还是减小？突破点一:水的电离与Kw[提示]甲正确，温度不变，Kw是常数，加入H2SO4，c(H＋)增大，c(H＋)·c(OH－)>Kw，平衡左移。c(H＋)·c(OH－)不变，因为Kw仅与温度有关，温度不变，则Kw不变，与外加酸、碱、盐无关。【问题探究】

2．在室温下，0.01mol·L－1的盐酸溶液中，c(OH－)是多少？水电离出的c(H＋)又是多少？3．请与同学探究，在室温下，酸或碱的稀溶液中，由水电离出的c(H＋)和c(OH－)还相等吗？c(H＋)·c(OH－)＝1.0×10－14还成立吗？[提示]由于c(H＋)溶液＝0.01mol·L－1，溶液中c(OH－)＝Kw÷c(H＋)溶液＝(1.0×10－14÷0.01)mol·L－1＝1.0×10－12mol·L－1。由于溶液中的OH－只来源于水的电离，所以水电离出的c(H＋)＝1.0×10－12mol·L-1。[提示]在酸或碱的稀溶液中由水电离出的c(H＋)和c(OH－)一定相等，但溶液中所有的c(H＋)和所有的c(OH－)一定不相等。c(H＋)·c(OH－)＝1.0×10－14仍然成立。Kw=c(H+)·c(OH-)的正确理解和应用1.不仅适用于纯水(或其他中性溶液),也适用于酸、碱、盐的稀溶液。2.c(H+)、c(OH-)均指整个溶液中所有H+和OH-的总物质的量浓度。但是一般情况下有:(1)纯水中,水电离出的c(H+)与水电离出的c(OH-)一定相等。(2)酸溶液中,Kw=c(H+)酸·c(OH-)水(忽略水电离出的H+的浓度)。(3)碱溶液中,Kw=c(H+)水·c(OH-)碱(忽略水电离出的OH-的浓度)。【归纳提升】

1．理解Kw应注意的几个问题：(1)Kw揭示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡，H＋和OH－共存，只是相对含量不同而已。(2)Kw只与温度有关。因为水的电离是吸热过程，所以温度升高，有利于水的电离，Kw增大，如100℃，Kw＝5.5×10－13。但是在室温下，Kw为1.0×10－14。(3)Kw不仅适用于纯水，还适用于酸、碱的稀溶液，且由水电离的c水(H＋)＝c水(OH－)。此时，水溶液中水的离子积常数不变。2.水电离出的c(H＋)或c(OH－)的计算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(H＋)酸·c(OH－)水(忽略水电离出的H＋的浓度)，即c(H＋)水＝c(OH－)水＝Kw/c(H＋)酸。3.影响水的电离平衡的因素

【典型例题】

【例题1】

下列操作中,能使电离平衡H2O

H++OH-向右移动且溶液呈碱性的是(

)。A.向水中加入NaHSO4 B.向水中加入少量金属钠C.向水中加入NaOH D.将水加热到100℃,使pH<7答案:B解析:向水中加入NaHSO4,溶液中c(H+)增大,水的电离平衡向左移动,A项错误;向水中加入少量金属钠,消耗水电离产生的H+,使水的电离平衡向右移动,c(OH-)增大,溶液呈碱性,B项正确;向水中加入NaOH,溶液中c(OH-)增大,水的电离平衡向左移动,C项错误;将水加热到100

℃,使pH<7,但c(H+)=c(OH-),溶液呈中性,D项错误。【例题2】已知水在25℃和100℃时，电离平衡曲线如图所示：(1)25℃时水的电离平衡曲线应为________(填“A”或“B”)，请说明理由___________________________

(2)将A点变为B点，采取的措施是_______________________。(3)C点c(H＋)＝________，

D点c(OH－)＝________。A水的电离是吸热过程，温度低时，电离程度小，c(H＋)、c(OH－)小升高温度至100℃10－8mol·L－1

10－8mol·L－1A[提升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，可能引起由c向b的变化B．该温度下，水的离子积常数为1.0×10－13C．该温度下，加入稀盐酸可能引起由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C

解析：升高温度促进水的电离，c(H＋)和c(OH－)都增大，A错误；该温度下Kw＝c(OH－)·c(H＋)＝1×10－14，B错误；加入HCl，溶液中c(H＋)增大，c(OH－)减小，C正确；稀释时，若c(OH－)减小，则c(H＋)应变大，不可能由c向d变化，D错误。[提升3]某温度下，纯水中c(H＋)＝2.0×10－7mol·L－1，则此时c(OH－)＝______________，保持温度不变，向水中逐滴滴入盐酸，使c(H＋)＝5.0mol·L－1，则此时溶液中

c(OH－)＝______________。答案：2.0×10－7mol·L－1

8.0×10－15mol·L－1[提升4]如图表示水中c(H＋)和c(OH－)的关系，下列判断错误的是

A．两条曲线上任意点均有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：由图像知，两曲线上的任意点均是平衡点，且温度一定，所以其水的离子积是一个常数，A正确；由图像可知，XZ线上任意点均有c(H＋)＝c(OH－)，而M区域在XZ线上面，故M区域内任意点均有c(H＋)<c(OH－)，B正确；水的电离是吸热过程，升温促进水的电离，c(H＋)、c(OH－)及Kw都增大，所以T1<T2，C正确；X曲线在25℃时，c(H＋)＝10－7mol·L－1，pH＝7，而Z曲线温度高于25℃，其pH<7，D错误。D

[提升5]在水的电离平衡中，c(H＋)和c(OH－)的关系如图所示：(1)A点水的离子积为1.0×10－14，B点水的离子积为________。造成水的离子积变化的原因是__________________________________________(2)下列说法正确的是________(填字母)。a．图中A、B、D三点处Kw的大小关系：B>A>Db．AB线上任意点的溶液均显中性c．B点溶液的pH＝6，显酸性d．图中温度T1>T2(3)T2时，若向溶液中滴加盐酸，能否使体系处于B点位置？为什么？________。(4)T2时，若盐酸中c(H＋)＝5×10－4mol·L－1，则由水电离产生的c(H＋)＝________________。1.0×10－12水的电离是吸热过程，温度升高，水的电离程度增大，即离子积增大b(3)否，加入盐酸，c(H＋)>c(OH－)，所以体系不可能处于B点位置(4)2×10－9mol·L－1【问题探究】

突破点二：溶液酸碱性的判断[问题1]

溶液的酸碱性。(1)有H＋的溶液一定是酸性溶液吗？有OH－的溶液一定是碱性溶液吗？(2)试讨论pH分别为6、7、8的三种溶液一定分别呈酸性、中性、碱性吗？[提示]

(1)不一定。在任何水溶液中，都既有H＋又有OH－，所以有H＋的溶液不一定是酸性溶液，有OH－的溶液不一定是碱性溶液。(2)都不一定。因为pH只能表示c(H＋)的大小，而无法确切知道c(OH－)的大小。溶液的酸碱性不只取决于c(H＋)的大小，而是取决于c(H＋)和c(OH－)的相对大小。在室温下，pH分别为6、7、8的三种溶液一定分别呈酸性、中性、碱性，但不是室温就不一定了。(3)在一定温度下，强碱的pH一定比弱碱的pH大吗？(4)升高温度时，促进了水的电离，故水电离出的c(H＋)>1.0×10－7mol/L，因此溶液显酸性，这种说法正确吗？[提示](3)不一定。pH的大小取决于溶液中c(OH－)的大小，强碱溶液中c(OH－)不一定大，弱碱溶液中c(OH－)不一定小。(4)不正确。升高温度时，促进了水的电离，水电离出的c(H＋)>1.0×10－7mol/L，但在纯水中c(H＋)和c(OH－)同时增大，且始终相等，故溶液仍呈中性。[问题2]

怎样理解酸的酸性强弱与溶液的酸性强弱？[提示]

酸的酸性强弱是指酸电离出H＋的难易，如HNO3的酸性比H3PO4的强。而溶液的酸性强弱是指溶液中H＋的浓度大小，H＋浓度越大，溶液的酸性越强。[问题3]

用pH试纸测溶液的pH时应注意什么问题？记录数据时又要注意什么？是否可用pH试纸测定氯水的pH?[提示]

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产生误差；用pH试纸读出的pH只能是整数；不能用pH试纸测定氯水的pH，因为氯水呈酸性的同时也呈现强氧化性(漂白性)。【归纳提升】

溶液酸碱性的判断1.溶液酸碱性与c(H＋)、c(OH－)及pH的关系2．溶液的酸碱性与酸碱强弱的关系(1)区别：①溶液的酸碱性指的是溶液中c(H＋)、c(OH－)的相对大小。②酸、碱的强弱是以电解质的电离程度来区分的，强酸、强碱在水中完全电离；弱酸、弱碱在水中部分电离。(2)联系：①强酸溶液的酸性不一定比弱酸溶液的酸性强，中和能力相同的酸，其提供H＋的能力相同；②酸性强的溶液不一定是强酸溶液，酸性相同的溶液弱酸浓度大，中和碱的能力强。3.溶液酸碱性的测定方法(1)酸碱指示剂法:该法只能测其酸碱性,即pH的大致范围,不能测出具体数值,常见的酸碱指示剂的颜色范围为:(2)pH试纸法:①种类(3)pH计法:精确测量溶液的pH时使用pH计(又叫酸度计),测量时可以从pH计上直接读出溶液的pH。(4)pH传感器法:pH传感器,是用来检测被测物中氢离子浓度并转换成相应的输出信号的传感器,也称pH探头,由玻璃电极和参比电极两部分组成,可全量程测量溶液的酸碱度,自动绘制出溶液的pH曲线。4.测溶液pH时的三注意①不能用湿润的玻璃棒蘸取待测液，也不能将pH试纸先用水润湿，否则会将溶液稀释，可能导致所测定的pH不准确，使酸性溶液的pH变大，碱性溶液的pH变小，但中性溶液不受影响。②若某溶液具有漂白性，则不能用酸碱指示剂测定该溶液的酸碱性，也不能用pH试纸测定其pH。③pH试纸不能测c(H＋)>1mol·L－1或c(OH－)>1mol·L－1的溶液的pH。【典型例题】

【例题1】

(双选)下列有关溶液的酸碱性与pH的说法错误的是(

)。A.相同条件下,溶液pH越小,酸性越强B.pH<7的溶液,不可能呈碱性C.当溶液中的c(H+)或c(OH-)较小时,用pH表示其酸碱性更为方便D.把pH试纸直接插入待测溶液中,测其pHBD解析:pH=-lg

c(H+),所以pH越小,c(H+)越大,酸性越强,A项正确;室温下,pH=7的溶液呈中性,当温度升高时,水的电离程度增大,中性溶液的pH<7,所以pH<7的溶液可能呈酸性、中性或碱性,B项错误;当溶液中的c(H+)或c(OH-)小于1

mol·L-1时,使用pH表示其酸碱性更为方便,C项正确;用pH试纸测溶液pH时,不能把pH试纸直接插入溶液中,正确的做法为:取一小片pH试纸,放在玻璃片上,用玻璃棒蘸取待测液少许点在试纸上,然后与标准比色卡对照读出溶液的pH,D项错误。[例题2]下列溶液一定呈中性的是 (

)A．使石蕊溶液呈紫色的溶液B．c(H＋)＝c(OH－)的溶液C．由强酸、强碱等物质的量反应得到的溶液D．非电解质溶于水得到的溶液解析：等物质的量的强酸与强碱，由于它们所含H＋和OH－的物质的量未知，因此无法判断它们混合后溶液的酸碱性，故C错误；非电解质溶于水，可以使溶液显酸性、碱性或中性，如SO2溶于水生成H2SO3，溶液显酸性，NH3溶于水生成NH3·H2O，溶液显碱性，乙醇、蔗糖等溶于水，溶液显中性，故D错误。B

解析:判断溶液酸碱性的关键是看c(H+)和c(OH-)的相对大小,若c(H+)>c(OH-),溶液显酸性;而pH<7或c(H+)>10-7mol·L-1的溶液显酸性,仅适用于常温时,若温度不确定,就不能用来判断溶液的酸碱性;B项中可使紫色石蕊溶液变红,则该溶液为酸性;D项中水电离的c(H+)<10-7mol·L-1,说明向水中加入了抑制水电离的酸或者是碱,溶液的酸碱性不能确定。[提升1]下列溶液一定显酸性的是(

)A.溶液中c(OH-)<c(H+)

B.滴加紫色石蕊溶液后变红色的溶液C.溶液中c(H+)=10-6mol·L-1

D.常温时,溶液中由水电离的c(H+)=10-9mol·L-1AB[提升2]下列关于溶液的酸碱性,说法正确的是(

)A.不能使酚酞变色的溶液一定是酸性溶液B.中性溶液中c(H+)一定等于1.0×10-7mol·L-1C.c(H+)=c(OH-)的溶液呈中性D.在100℃时,纯水的pH<7,因此显酸性解析:酚酞溶液无色的pH<8.2,不一定是酸性溶液,A项错误;在中性溶液中,c(H+)和c(OH-)一定相等,但并不一定等于1.0×10-7mol·L-1,B项错误,C项正确;100℃的纯水中,虽然pH<7,但c(H+)=c(OH-),仍呈中性,D项错误。C[提升3]李同学在实验室测某溶液的pH。实验时,他先用蒸馏水润湿pH试纸,然后用洁净干燥的玻璃棒蘸取试样进行检测。(1)该学生的操作是

(填“正确的”或“错误的”),其理由是

。

(2)如不正确,请分析是否一定有误差:

。

(3)若用此法分别测定c(H+)相等