1、选修二U3 水溶液中的离子平衡U32 水的电离和溶液的酸碱性 复习选修二U3 水溶液中的离子平衡U3-2 水的电离和溶液的酸碱性 复习板块一：概念辩析知识点一：水的电离1.探究水的电离 水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离：H2O + H2O H3O+ + OH-，简写为H2O H+ + OH-。实验测得：在室温时1L H2O（即55.6mol）中只有110-7molH2O电离。故25时纯水中c（H+） c（OH-） 110-7mol/L。 平衡常数： c（H+） c（OH-） K电离 c（H2O） N：导电实验能证明纯水大部分以 H2O分子形式存在，只存在极少数的H3O+和OH-。H3O+
2、是水合的H+，可以简写为H+。水中c（H+） c（OH-），所以水是中性的。在25时，c（H+） 110-7mol/L，pH7，若温度升高，水的电离程度增加，虽pHc（OH-）显酸性，且c（H+）/c（OH-）比值越大，酸性越强，相反c（OH-）/c（H+）比值越大，碱性越强。能使溶液中c（H+）或c（OH-）增加的途径主要有：酸碱电离产生的H+或OH-；能水解的盐中的某些离子结合了水电离产生的H+或OH-。前者抑制了水的电离，且溶液的酸碱性越强，水的电离程度越小；而后者促进了水的电离，且溶液的酸碱性越强，水的电离程度越大。 B.在酸、碱、盐溶液中水电离的c（H+） 在酸溶液中，c（OH-）等
3、于水电离出的c（OH-）。 在碱溶液中，c（H+）等于水电离出的c（H+）。 水解呈酸性的盐溶液中，c（H+）等于水电离出的c（H+）。 水解呈碱性的盐溶液中，c（OH-）等于水电离出的c（OH-）。例1：某溶液在25时由水电离出的氢离子的浓度为110-12mol/L，下列说法正确的是（ ）A.HCO3-、HS-、HPO42-等离子在该溶液中不能大量共存B.该溶液中加入NaHCO3固体，一定会产生CO2C.向该溶液中加入铝片，一定能生成氢气D.若该溶液中的溶质只有一种，它一定是酸液解析：25时，纯水中，c（H+）c（OH-） 110-7mol/L，而这里是“由水电离出的氢离子的浓度为110-1
4、2mol/L”，这是水的电离平衡被抑制的结果。抑制水电离的物质，可能是NaOH等碱，可能是HCl等非强氧化性酸，可能是HNO3这样的强氧化性酸，还可能是NaHSO4这样的盐。 综上：A点评：关键是区分“由水电离出的氢离子”和“溶液中的氢离子”的不同。例2：酸性溶液中只有H+，碱性溶液中只有OH-.这句话对吗?为什么?解析：不对，因为任何水溶液中都存在水的电离平衡，故不管是酸性、碱性，还是中性溶液，H+和OH-都存在，它们作为矛盾的双方，既互相依存，又互相制约，共同决定了溶液的酸碱性，在酸性溶液中不是没有OH-，只是c(H+)c(OH-)；在碱性溶液中也不是没有H+，而是c(OH-)c(H+)；
5、在中性溶液中c(OH-)=c(H+).考查水的电离、水的离子积。例3：能使水的电离平衡：H2O+H2OH3O+OH-发生向电离的方向移动，且使溶液呈酸性的是( )A.在水中加KHCO3 B.在水中加HClC.在水中加CuCl2 D.将水加热至100分析：根据题意的要求进行判断A不符合题意.因为加入KHCO3后，会发生反应HCO-3+H+H2CO3，消耗H+，使水的电离平衡向电离的方向移动.但c(H+)不断减小，c(OH-)不断增大，使得c(OH-)c(H+)，故溶液显碱性，不显酸性.B不符合题意，因为加入HCl后，增大了c(H+)平衡左移，不符合题意.C符合题意，加入CuCl2后，会发生反应C
6、u2+2OH-=，消耗了OH-，使水的电离平衡右移且c(OH-)不断减小，c(H+)则不断增大，结果c(H+)c(OH-)溶液呈酸性，符合题意.D不符合题意，温度升高、水的电离平衡虽然右移，但水中c(H+)和c(OH-)都同时增大，且始终相等不能呈酸性.答案：C例4：往纯水中加入下列物质，能使水的电离平衡发生移动的是( )A.NaCl B.NaOH C.酒精 D.CH3COOH （BD）解析：蔗糖和乙醇均属于非电解质，尽管两者的溶解度很大(乙醇与水能以任意比混溶)，但是却不会电离，因此对于氢离子和氢氧根离子的浓度均没有影响，不影响水的电离，而氢氧化钠和醋酸却会因各自电离出的氢氧根离子和氢离子而
7、明显改变溶液中两种粒子的浓度，从而使水的电离平衡发生移动。 例5： 在25时，0.1mol/L的硫酸中，水的KW值为( )A.大于110-14 B.小于110-14C.等于110-14 D.无法确定 （C）例6：下列各溶液中的PH相同时，物质的量浓度最大的是：( )A.NH3H2O B.NaOH C.KOH D.Ba(OH)2 （A）例7：在下列的各种叙述中，正确的是( )A.在任何条件下，纯水的PH=7B.在任何条件下，纯水都呈中性C.在100时，纯水的PH7D.在100时，纯水中c(H+)10-7mol/L （BC）例8：在25的纯水中通入一定量的氯化氢，当溶液的PH=1时，则由水电离出的
8、c(H+)是( )A.110-1mol/L B.110-6mol/LC.110-3mol/L D.110-13mol/L （D）例9：把1mlPH=5盐酸溶液稀释至1L，此时溶液的PH是( )A.67之间 B.78之间C.8 D.7 （A）例10：在20ml0.1mol/l的醋酸溶液中，能使溶液的PH增大，而且使醋酸的电离平衡向逆反应方向移动，可加入的试剂是( )A.20mlH2O B.NaOH溶液C.醋酸钠固体 D.浓盐酸 （C）例11：PH定义为PH=-lgc(H+)，PH定义为POH=-lgc(OH-)，KW(KW=10-14)表示25时水的离子积，则弱酸性溶液中的c(H+)可表示为(
9、)A.KW/POH mol/L B.10(POH-14)mol/LC.10(14-POH)mol/L D.10-POHmol/L （B）例12：与纯水的电离相似，液氨中存在着微弱的电离，2NH3NH+4+NH-2，据此在以下叙述中错误的是( )A.液氨中含有NH3、NH+4、NH-2等微粒B.一定温度下c(NH+4)与c(NH-2)的乘积为一定值C.液氨的电离达平衡时，液氨中c(NH+4)=c(NH-2)D.不加入其它物质，液氨中c(NH+4)=c(NH2-) （C）例13：在室温下，某溶液中由水电离出的c(H+)为110-13mol/L，则此溶液中一定不可能大量存在的离子组是( )A.Fe3
10、+、Cl-、Na+ B.Ca2+、C.、Fe2+、 D.Cl-、K+、Na+ 解析：c水(H)=1.01013 molL1，则该溶液可能是强碱性溶液，也可能是强酸性溶液，总之，水的电离被抑制。因而“一定不可能大量存在”是指酸性和碱性条件下都不能大量存在。 综上：BC例14：由重水D2O组成的水，D2O的离子积为1.610-15，可用PH一样定义规定PD=-lgc(D+)，下列关于PD的叙述，正确的是( )A.D2O呈中性，PD=7B.1LD2O溶液中含0.01molNaOD，PD=12C.用D2O溶解0.1molDCl成1L溶液，PD=2D.在100ml0.25mol/LDCl溶液中加入50m
11、l0.2mol/L的NaOD的D2O溶液，PD=1 （D）例15：实验表明，液态时，纯硫酸的电离能力强于硝酸，纯硫酸的导电性也显著强于纯水.已知液态纯酸都能像水那样进行自身电离H2O+H2OH3O+OH-而建立平衡，且在一定温度下都有各自的离子积常数，据此回答：(1)纯硫酸在液态时自身电离的方程式是 (2)在25时，液态纯H2SO4的离子积常数K(H2SO4)比110-14 (填“大”、“小”或“相等”)(3)在纯硫酸和纯硝酸的液态混合酸中，存在的阴离子主要是 ，这是因为混合酸中不仅存在硫酸和硝酸各自电离的两个电离平衡，而且还因硫酸的酸性大于硝酸，又在无水条件下，混酸中必然发生(写离子方程式)
12、 反应而造成的.答案：(1)2H2SO4+ (2)大 (3)；H+=HNO3 例16：设水的电离平衡曲线如图所示 (1)若以A点表示水在电离平衡时的离子浓度，当温度上升到100时，水的电离平衡状态到B点，则此时水的离子积从 增加到 .(2)将PH=8的Ba(OH)2溶液与PH=5的稀盐酸相混合，并保持100的恒温，欲使混合溶液的PH=7，则Ba(OH)2与盐酸的体积比为 .解析：（1）由图知100 时，水中c(H)=c(OH-)=10-6 molL-1，故此时水的离子积为KW=10-12。（2）设Ba(OH)2溶液与盐酸溶液体积分别为x L、y L。据题意有：=，故xy=29。答案：(1) 1
13、0-14;10-12 (2)29 例17：已知AnBm的离子积=Am+nBn-m，式中的Am+和Bn-表示离子的物质的量浓度.在某温度下，Ca(OH)2的溶解度为0.74g，其饱和溶液密度设为1g/ml，其离子积为 .答案：0.004知识点二：溶液酸碱性和pH1.分析溶液的酸碱性 在酸性溶液中也存在着OH-，只是c（H+） c（OH-）；在碱性溶液中也存在H+，只是c（H+） 1 mol/L 或 c（OH-） 1 mol/L 时，直接用实际浓度表示。 （2）经验总结：溶液的酸碱性、溶液的pH和c（H+）、c（OH-）的相对大小之间的关系如下表：溶液的酸碱性c（H+）和c(OH-)的相对大小25
14、溶液的pH值c（H+）（mol/L） c(OH-)（mol/L）Kw备注酸性c（H+） c（OH-）pH10-710-7110-14pH越小，c（H+）越大，溶液的酸性越强；pH越大，c(OH-)越大，溶液的酸碱性越强碱性c（H+）710-7中性c（H+）=c（OH-）pH=7=10-7=10-7 N：溶液的酸性越强，其pH越小；溶液的碱性越强，其pH越大。溶液在25，c（H+）、 pH与酸碱性的关系，可用上图表示3.pH的应用 （1）医疗上：人体中存在着酸碱平衡，酸碱平衡失调时，血液的pH是诊断疾病的一个重要参数，而利用药物调控pH则是辅助治疗的手段之一。 （2）生活中：洗发时所用的护发素，
15、其主要功能也是调节头发的pH。 （3）在环保领域中：通过监测或调节废水的pH，使溶液呈酸性或碱性。 （4）农业生产中：因土壤pH影响植物对不同形态养分的吸收及养分的有效性，各种作物生长都对土壤的pH范围有一定的要求。 （5）在科学实验和工业生产中，涉及许多在溶液中进行的反应，这就常常需控制溶液的pH。4.测定溶液pH的方法 （1）酸碱指示剂：酸碱指示剂一般是有机弱酸或有机弱碱，它们的颜色变化是在一定的pH范围内发生的，因此，可以用这些弱酸、弱碱来测定溶液的pH。但只能测出溶液的pH。但只能测出pH的范围，一般不能准确测定pH。常用指示剂的变色范围和颜色变化情况如下表：指示剂甲基橙石芯酚酞变色范
16、围pH3.14.458810溶液颜色红、橙、黄红、紫、蓝无、粉、红 （2）pH试纸：粗略地测定溶液的pH可用pH试纸。pH试纸的使用方法是：取一小块pH试纸放出玻璃片（或表面皿）上，用洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在试纸的中部，随即（30s内）与标准比色卡比照确定溶液的pH。标准比色卡的颜色与光谱一致，按pH从小到大依次是：红橙黄（酸性）；绿（中性）；蓝靛紫（碱性）。pH试纸在使用时不能用水润湿，否则非中性溶液的pH测定值比实际pH大或小。 （3）pH计：通过仪器pH计来精确测定溶液的pH。.pH的计算明确对数的计算原则：1.单一溶液的pH计算（1）计算方法 据pHlg c（H+），求pH的关键是求
17、溶液中的c（H+）。（2）强酸和强碱溶液的pH计算强酸溶液（以c molL-1的HnA溶液为例）c（H+） nc molL-1pHlg c（H+） lg （nc）强碱溶液（以c molL-1的B（OH）n溶液为例）c（OH-） c molL-1 KWc（H+） ，pH = lg c（H+）= 。 n c例1：在计算PH=11的NaOH和PH=13的NaOH溶液等体积混合时，以下算法为什么不对?c(H+)= PH=-lgc(H+)解释：因为在碱溶液中，溶质是OH-离子，而不是H+离子，因此要抓住矛盾的主要方面，即溶液中的溶质来计算物质的量浓度，因此正确的计算方法是：先计算混合后溶液中OH-的浓度
18、c(OH-)=再由水的离子积求c(H+)，最后求PHc(H+)=，PH=-lg考查：C(H+)、PH与溶液酸碱性的关系例2：将PH为3和PH为5的稀盐酸等体积相混合，所得溶液的PH为( )A.3.7 B.3.3 C.4.7 D.5.3分析：PH=3的盐酸 c(H+)=10-3mol/LPH=5的盐酸中c(H+)=10-5mol/L，等体积混合后c(H+)=5.0510-4mol/lPH=-lg5.0510-4=4-0.7=3.3此题也可用经验公式验算：(1)若两强酸PH之差2，则等体积混合后溶液的PH=PH较小的+0.3.(2)若两强碱PH之差2，则等体积混合后溶液的PH=PH较大的-0.3.
19、答案：B2.混合溶液pH的计算（1）两强酸溶液混合时，c（H+） 。N：若pHa和pHb（a-b2）的两强酸溶液等体积混合，结果溶液的pHb + 0.3。（2）两强碱溶液混合时，先求混合溶液的OH-的离子浓度c（OH-） ，再求c（H+） 。N：若pHa和pHb（a-b2）的两强碱溶液等体积混合，结果溶液的pHa - 0.3。（3）强酸与强碱混合时若强酸、强碱混合恰好完全反应，则混合后溶液中的pH7；若酸过量，直接求反应后溶液中的c混（H+），c混（H+） ；若碱过量，应先求混合溶液中的c混（OH），再求c混（H+），c混（OH） ，c混（H+） 。温馨提示：A.溶液pH计算的核心是确定溶液中
20、的c（H+）大小；可按“酸按酸，碱按碱，同强混合在之间，异强混合看过量”规则进行计算。B.pH之和为14的酸碱溶液等体积混合，若为强酸和强碱，则pH=7，若为强酸与弱碱，pH7，若为弱酸与强碱，则pH7；D项，醋酸为弱酸，反应后醋酸过量，溶液显酸性，pHc（OH-）碱，所以酸有剩余，以酸为标准计算，即 101 + 103pH=-lg( ) 1.3 2例6：pH3和pH13的强酸强碱等体积混合，混合溶液的pH。解析：c（H+)酸103mol/L，c（OH-）碱101mol/L，c（OH-）碱c（H+)酸，所以碱有剩余。 101 V103 V 101c（OH-） =510-2mol/L 2 2 11014c（H+) 2103mol/L 510-2pHlg c（H+）= lg 210-3 =12.7例7：25时，将某强酸或某强碱溶液按110的体积比混合后溶液恰好呈现中性，则混合前此强碱与强酸溶液的PH之和是 .分析：混合前强酸PH=a，强碱PH=b，则C酸(H+)=10-amol/L C碱(H+)=10-bmol/LC碱(OH-)=10b-14mol/L 依题意：n(H+)=n(OH-)则有：10-a1=10b-1410 化简得：a+b=13答案：133.酸、碱溶液稀释pH变化规律（1）强酸溶液：pH = a，加水稀
