《3年高考2年模拟》2022课标版高中化学一轮复习 第2讲 水的电离及溶液的酸碱性.docx
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1、第第 2 2 讲讲水的电离及溶液的酸碱性水的电离及溶液的酸碱性 考试要点核心素养 1.了解水的电离、离子积常数。 2.了解溶液 pH 的含义及其测定方法,能进 行 pH 的简单计算。 3.了解测定溶液 pH 的方法。 4.掌握酸碱中和滴定的原理及误差分析。 1.变化观念与平衡思想:认识水的电离有一定限 度,是可以调控的。能多角度、动态地分析水的 电离,运用平衡移动原理解决实际问题。 2.科学探究与创新意识:能从溶液中存在的微观 粒子与水能否反应来判断溶液的酸碱性。 一、水的电离 1.水的电离 水是极弱的电解质,水的电离方程式为 H2O+H2OH3O +OH-或 H2OH +OH- 。 2.水的
2、离子积常数 (1)表达式:KW=c(H +)c(OH-)。 (2)室温下:KW=110 -14 ,纯水中:c(H +)=c(OH-)= 10 -7molL-1 。 (3)影响因素:只与温度有关,升高温度,KW增大。 (4)适用范围:纯水和稀的电解质水溶液。 (5)意义:KW揭示了在任何水溶液中均存在 H +和 OH-,只要温度不变,K W不变。 3.外界条件对水电离平衡的影响 体系变化 条件 平衡移动 方向 KW 水的电离 程度 c(OH -) c(H +) 酸逆向不变减小减小增大 碱逆向 不 变 减小增大减小 可水解Na2CO3正向不变增大增大减小 的盐NH4Cl正向不变增大减小增大 温度
3、升温正向 增 大 增大增大增大 降温逆向 减 小 减小减小减小 其他:如加入 Na正向不变增大增大减小 二、溶液的酸碱性和 pH 1.溶液的酸碱性 (1)酸性溶液:c(H +) c(OH -),常温下,pH 7。 (2)中性溶液:c(H +) =c(OH -),常温下,pH =7。 (3)碱性溶液:c(H +) 7。 2.溶液的 pH (1)计算公式:pH=-lgc(H +) 。 (2)适用范围:通常应用于c(H +)、c(OH-)都较小的稀溶液,小于 1mol/L。 (3)表示意义:溶液酸性越强,c(H +)越 大,pH 越小;溶液碱性越强,c(H +)越 小,pH 越大。 (4)室温下,溶
4、液的酸碱性与 pH 的关系 3.pH 的测定 (1)用 pH 试纸测定:用镊子夹取一小片 pH 试纸放在洁净的表面皿或玻璃片上,用干燥 洁净的玻璃棒蘸取待测液点在 pH 试纸上,试纸变色后,与标准比色卡对比即可确定溶 液的 pH。 (2)用 pH 计测定:可精确测量溶液的 pH。 4.常用酸碱指示剂及其变色范围 指示剂变色范围(pH) 石蕊8.0蓝色 甲基橙4.4黄色 酚酞10.0红色 5.溶液 pH 的计算 (1)单一溶液 pH 的计算 强酸溶液:如 HnA 溶液,设溶液浓度为cmolL -1,c(H+)=ncmolL-1,pH=-lgc(H+)=-lgnc。 强碱溶液(25):如 B(OH
5、)n溶液,设 B(OH)n浓度为cmolL -1,c(H+)=10-14 ?r molL -1,pH=- lgc(H +)=14+lgnc。 (2)混合溶液 pH 的计算 a.两种强酸溶液混合:直接求出c混(H +),再据此求 pH,c 混(H +)=r1(H+)?1+r2(H+)?2 ?1+?2 。 b.两种强碱溶液混合:先求出c混(OH -),再根据 KW求出c混(H +),最后求 pH,c(OH)=r1(OH -)?1+r2(OH-)?2 ?1+?2 c.强酸、强碱溶液混合: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混(H +)或 c混(OH -)=
6、|r酸(H +)? 酸-r碱(OH -)? 碱| ?酸+?碱 。 (3)酸溶液、碱溶液稀释时 pH 的变化 酸溶液(pH=a)碱溶液(pH=b) 弱酸强酸弱碱强碱 稀释至原体积 10 n倍 时的 pH b-nb-n 无限稀释pH 无限接近 7 1.易错易混辨析(正确的画“”,错误的画“”)。 (1)95纯水的 pHV(乙)() 答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10) 2.某温度下纯水中c(H +)=210-7molL-1,则此时 c(OH -)为 ;若温度不变,滴入稀盐 酸使c(H +)=510-4molL-1,则溶液中 c(OH -)为 ,由水电离产生的c(H +
7、) 为,此时温度(填“高于”“低于”或“等于”)25。 答案210 -7molL-1 810 -11molL-1 810 -11molL-1 高于 3.计算下列溶液的 pH(25)。 (1)0.1molL -1的盐酸的 pH= ; (2)0.005molL -1的稀硫酸的 pH= ; (3)0.1molL -1的 NaOH 溶液的 pH= ; (4)0.005molL -1的 Ba(OH) 2溶液的 pH= ; (5)0.15molL -1的盐酸与 0.35molL-1的 NaOH 溶液等体积混合后溶液的 pH= 。 答案(1)1(2)2(3)13(4)12(5)13 考点一考点一水的电离水的
8、电离 典例探究 例下图表示水中c(H +)和 c(OH -)的关系,下列判断错误的是 () A.两条曲线间任意点均有c(H +)c(OH-)=K W B.M 区域内任意点均有c(H +)c(OH-) C.图中T1T2 D.XZ 线上任意点均有 pH=7 答案D同一温度下c(H +)与 c(OH -)的乘积为常数,A 项正确;XZ 线上任意点都有 c(H +)=c(OH-),M 区域位于直线 XZ 的左上侧,则 M 区域内任意点均有 c(H +)c(OH-),B 项正确;升高 温度,水的电离程度增大,c(H +)与 c(OH -)都增大,Z 点的 pH 小于 X 点,故 T10)的平衡。下列叙述
9、一定正确的是 () A.向水中滴入少量稀盐酸,平衡逆向移动,KW减小 B.将水加热,KW增大,pH 不变 C.向水中加入少量金属 Na,平衡逆向移动,c(H +)减小 D.向水中加入少量硫酸钠固体,c(H +)和 KW均不变 答案DA 项,向水中滴入少量稀盐酸,平衡逆向移动,温度不变,KW不变,错误;B 项,升高温度, 促进水的电离,KW增大,c(H +)增大,pH 减小,错误;C 项,向水中加入少量金属钠,反应消耗 H+,使水 的电离平衡正向移动,c(H +)减小,错误。 2.某温度下,有 pH 相同的 H2SO4溶液和 Al2(SO4)3溶液,在 H2SO4溶液中由水电离的 H +浓度为
10、10- amolL-1,在 Al 2(SO4)3溶液中由水电离的 H +浓度为 10-bmolL-1,则此温度下的 KW为 () A.10 -14 B.10 -2a C.10 -(a+b) D.10 -(7+a) 答案C设该温度下KW=10 -x,则 H 2SO4溶液中c(H +)=10a-xmolL-1,pH=-(a-x),在 Al 2(SO4)3溶液中 由水电离的 H +浓度为 10-bmolL-1,pH=b,则 a-x=-b,即x=a+b,KW=10 -x=10-(a+b)。 题组二水的离子积及电离平衡曲线分析 3.一定温度下,水溶液中 H +和 OH-的浓度变化曲线如图所示,下列说法正
11、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 1.010 -13 C.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 答案C升高温度时,水的电离平衡右移,c(H +)和 c(OH -)均增大,K W随之增大,而 c 和 b 对应的 KW相等,A 项不正确;由题图中数据可计算出题给温度下,水的离子积常数KW=c(H +)c(OH- )=1.010 -14,B 项不正确;加入 FeCl 3后,Fe 3+水解促进水的电离,使 c(H +)增大,c(OH-)减小,但 KW 不变,可能引起由 b
12、 向 a 的变化,C 项正确;题给温度下,稀释溶液,KW不变,而 c 和 d 对应的KW不 相等,D 项不正确。 4.水的电离平衡曲线如图所示,下列说法正确的是() A.图中五个点的KW:BCA=D=E B.若从 A 点到 D 点,可采用在水中加入少量 NaOH 的方法 C.若从 A 点到 C 点,可采用温度不变时在水中加入适量 H2SO4的方法 D.若处在 B 点时,将 pH=2 的硫酸与 pH=12 的 KOH 等体积混合后,溶液显中性 答案A从题图中可看出:A、D、E 是在 25时水的电离平衡曲线上,它们的KW相同,B 点是在 100时水的电离平衡曲线上,C 点在 A 点、B 点的连线上
13、,由于水是弱电解质,升高温度,促进水 的电离,水的离子积常数增大,则图中五个点的KW:BCA=D=E,故 A 正确;从 A 点到 D 点温度不 变,溶液中c(H +)增大,c(OH-)减小,可采用在水中加入少量酸的方法,故 B 错误;若从 A 点到 C 点, 水的离子积常数增大,可采用升高温度的方法,故 C 错误;处在 B 点时,KW=10 -12,pH=2 的硫酸中 c(H +)=10-2molL-1,pH=12 的 KOH 中 c(OH -)=1molL-1,若二者等体积混合,n(OH-)n(H+),所以溶 液显碱性,故 D 错误。 考点二考点二溶液的酸碱性和溶液的酸碱性和 pHpH 的计
14、算的计算 典例探究 例(1)下列溶液一定呈中性的是。 A.pH=7 的溶液 B.c(H +)=10-7molL-1的溶液 C.c(H +)/c(OH-)=10-14的溶液 D.氨水和氯化铵溶液的混合液,其中c(NH4 +)=c(Cl-) (2)已知T时,KW=110 -13,则 T(填“”“14,则? ?= (填表达式,用x、y表示)。 答案(1)D (2)1019 (3)10.110 x+y-14 解析(1)A 项, 只有 25时,pH=7 的溶液才呈中性,该选项没有指明温度,错误;B 项, 只 有 25时,c(H +)=10-7molL-1的溶液才呈中性,该选项没有指明温度,错误;C 项,
15、c(H+)/c(OH- )=10 -14的溶液中 c(H +)110 -14,即 T25;NaOH 溶液中n(OH -)=0.01amol,硫 酸溶液中n(H +)=0.1bmol,根据混合后溶液 pH=10,得 10-3=0.01?-0.1? ?+? ,解得ab=1019。(3)若两 溶液完全中和,则溶液中n(H +)=n(OH-),即 10-xa=10y-14b,整理得? ?=10 x+y-14。若 x+y=14,则? ?=1; 若x+y=13,则? ?=0.1;若 x+y14,则? ?=10 x+y-14。 名师点拨 混合溶液酸、碱性的判断方法 (1)等浓度、等体积的一元酸与一元碱混合所
16、得的溶液 中和反应反应后所得溶液的酸碱性 强酸与强碱中性 强酸与弱碱酸性 弱酸与强碱碱性 (2)室温下,已知酸和碱 pH 之和,等体积混合后溶液酸、碱性的判断。 强酸与强碱溶液混合: pH 之和酸碱性pH 等于 14中性pH=7 大于 14碱性pH7 小于 14酸性pH14a+bVbVa10,错误。C 项,向等浓度等体积的 HCl 溶液和 CH3COOH 溶液中分别加入等物质的量浓度的 NaOH 溶液,溶液恰好为中性时,消耗 NaOH 溶液的体积:CH3COOH110 -14,所以将 pH=3 的 盐酸与 pH=11 的 NaOH 溶液等体积混合后,溶液显碱性,D 错误。 3.(1)在温度t时
17、,某溶液中c(H +)=10-amolL-1,c(OH-)=10-bmolL-1,已知 a+b=12,则t (填“大于”“小于”或“等于”)25。 (2)常温下,向某 Ba(OH)2溶液中逐滴加入 pH=x的盐酸,测得混合溶液的部分 pH 如下表所示: 序号 氢氧化钡溶液 的体积/mL 盐酸的体 积/mL 溶液的 pH 22.000.0012 22.0018.0011 22.0022.007 x=,Ba(OH)2溶液的物质的量浓度为。 (3)常温下,向 100mLpH=2 的硫酸与硫酸钠的混合溶液中,加入 300mL 上述 Ba(OH)2溶液,沉淀正 好达最大量,此时溶液的 pH(填“大于”“
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