高三化學(xué)總復(fù)習(xí) 專題攻略 之水溶液中的離子平衡 二、 水的電離和溶液的酸堿性（含解析）

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水的電離和溶液的酸堿性【高考預(yù)測(cè)】1. （）水的電離和水的離子積，溶液酸堿性與c(H)、c(OH)、 KW的關(guān)系。2. （）酸、堿、鹽溶液中水電離的定量計(jì)算。3. （）一元強(qiáng)酸與一元弱酸的比較鎖定高考1（2015廣東）一定溫度下，水溶液中H+和OH-的濃度變化曲線如圖2，下列說(shuō)法正確的是（ ）A升高溫度，可能引起有c向b的變化B該溫度下，水的離子積常數(shù)為1.010-13C該溫度下，加入FeCl3可能引起由b向a的變化D該溫度下，稀釋溶液可能引起由c向d的變化【答案】C2（2014山東）已知某溫度下CH3COOH和NH3H2O 的電離常數(shù)相等，現(xiàn)向10mL濃度為0.1molL1的CH3COOH溶液中滴加相同濃度的氨水，在滴加過(guò)程中A水的電離程度始終增大Bc（NH4+）/c（NH3H2O）先增大再減小Cc（CH3COOH）與c（CH3COO）之和始終保持不變D當(dāng)加入氨水的體積為10mL時(shí)，c(NH4+)=c(CH3COO)【答案】D夯實(shí)基礎(chǔ)1水的電離(1) 水的電離方程式水是一種極弱的電解質(zhì)，它能像酸一樣電離出極少量的H，又能像堿一樣電離出少量的OH(這叫做水的自偶電離)。水的電離方程式可表示為：H2O + H2O H3O + OH，簡(jiǎn)寫為：H2OH + OH(2) 水的離子積KW一定溫度下，水的電離常數(shù)為：即c(H)c(OH)Kc(H2O)設(shè)水的密度為1 gcm3，則1 L H2O1 000 mL H2O1 000 gH2055.6 mol，即H2O的起始濃度為55.6 molL1由于水是極弱的電解質(zhì)，它電離時(shí)消耗的水與電離前相比，可忽略不計(jì)例如，25時(shí)，1 LH2O中已電離的H2O為107mol，所以c(H2O)55.6 molL1，即Kc(H2O)為一常數(shù)，這個(gè)新的常數(shù)叫做水的離子積常數(shù)，簡(jiǎn)稱水的離子積，表示為： c(H)c(OH)KW【名師點(diǎn)撥】 一定溫度下，由于KW為一常數(shù)，故通常不寫單位，如25時(shí)KW11014。 KW只與溫度有關(guān)，與溶液的酸堿性無(wú)關(guān)溫度不變，KW不變；溫度變化，KW也發(fā)生變化。 由于水的電離過(guò)程是吸熱過(guò)程，因此溫度升高時(shí)，純水中的c(H)、c(OH)同時(shí)增大，KW也隨著增大例如 25時(shí)，c(H)(OH)1107 molL1 ，KW11014 100時(shí)，c(H)(OH)1106 molL1 ，KW11012但由于c(H)與c(OH)始終保持相等，故仍顯中性 在任何以水為溶劑的溶液中都存在H和OH，它們既相互依存，又相互制約當(dāng)溶液中的c(H)增大時(shí)，c(OH)將減小；反之，當(dāng)溶液中的c(OH)增大時(shí)，c(H)則必然減小但無(wú)論在中性、酸性還是堿性溶液中，在一定溫度下，c(H)與c(OH)的乘積(即KW)仍是不變的，也就是說(shuō)，KW不僅適用于純水，也適用于任何酸、堿、鹽的稀溶液只要溫度相同，不論是在純水中，還是在酸、堿、鹽的水溶液中，KW都是相同的 一定溫度下，不論是純水中，還是在酸、堿、鹽的水溶液中，由H2O電離產(chǎn)生的c(H)與c(OH)總是相等的如25時(shí)，0.1 molL1的鹽酸中，c水(H)c(OH)11013 molL1 水的電離平衡遵循勒夏特列原理例如，向純水中加入酸或堿，均使水的電離平衡逆向移動(dòng)(即酸或堿抑制水的電離)；向水中投入活潑金屬如鈉等，由于金屬與水電離產(chǎn)生的H直接作用而促進(jìn)水的電離2影響Kw的因素Kw與溶液中H+、OH無(wú)關(guān)，與濕度有關(guān)。水的電離為吸熱過(guò)程，所以當(dāng)濕度升高時(shí)，水的電離程度增大，Kw也增大。例如100，1LH2O有106mol電離，此時(shí)水的離子積常數(shù)為Kw=106106=1012.3影響水的電離平衡因素（1）濕度，升濕度促進(jìn)水的電離，降溫則相反（2）向純水中引入H+或OH，會(huì)抑制水的電離（3）向純水中引入弱酸酸根陰離子或弱堿陽(yáng)離子，將促進(jìn)水的電離，此乃為鹽類水解的實(shí)質(zhì)。4. 溶液的酸堿性的實(shí)質(zhì)：任何水溶液中都存在水的電離，因此都含有H和OH一種溶液是顯酸性、中性還是堿性，是由該溶液中的c(H)與c(OH)的相對(duì)大小來(lái)決定的。酸性溶液：c(H)c(OH)中性溶液：c(H)c(OH)堿性溶液：c(H)c(OH)例如：25時(shí)，因?yàn)镵W11014，所以：中性溶液：c(H)c(OH)1107 molL1 酸性溶液：c(H)1107 molL1，c(OH)1107 molL1堿性溶液：c(H)1107 molL1，c(OH) 1107 molL1100時(shí)，因?yàn)镵W11012，所以：中性溶液：c(H)c(OH)1106 molL1 酸性溶液：c(H)1106 molL1，c(OH)1106 molL1堿性溶液：c(H)1106 molL1，c(OH) 1106 molL1重難突破一. 溶液酸堿性與c(H)、c(OH)、 KW的關(guān)系：25時(shí)溶液c(H)（molL1）c(OH)（molL1）c(H)與c(OH)的關(guān)系KW酸性溶液11071107c(H)c(OH)11014中性溶液11071107c(H)c(OH)堿性溶液11071107c(H)c(OH)二. 酸、堿、鹽溶液中水電離的定量計(jì)算。（列表比較如下：）c(H)水與c(OH)水關(guān)系x的計(jì)算式室溫x值對(duì)水電離影響純 水c(H)水=c(OH)水x=x=1107mol/L酸溶液x=KW/ c(H)x1107mol/L抑制堿溶液x=KW/ c(OH)注c(H)水、c(OH)水指水電離出的H+、OH濃度由上表可得重要規(guī)律：（1）在任意濕度、任意物質(zhì)的水溶液中（含純水）的水本身電離出的c(H)水c(OH)水（2）酸和堿對(duì)水的電離均起抑制作用 只要堿的pH值相等（不論強(qiáng)弱、不論幾元）對(duì)水的抑制程度相等，堿也同理。 若酸溶液的pH值與堿溶液的pOH值相等，則兩種溶液中水的電離度相等。如pH=3的鹽酸溶液與pH=11的氨水溶液在室溫下，由水電離出的 c(H)水=c(OH)水=1011mol/L三. 一元強(qiáng)酸與一元弱酸的比較：1. 濃度相同、體積相同的一元強(qiáng)酸與一元弱酸的比較c(H)pH與金屬V開(kāi)始與金屬反應(yīng)V過(guò)程產(chǎn)生H2的量中和堿的量加水稀釋后PH同加相同水稀釋后PHHCl大小快快相同相同多小HAc小大慢慢少大2. pH相同的一元強(qiáng)酸與一元弱酸的比較：c(H)C與金屬V開(kāi)始與金屬V過(guò)程產(chǎn)生H2的量中和堿的量加水稀釋后PH同加相同水稀釋后PHHCl同小 相同 慢 少少 少 大HAc大 快 多 多 多 小典例1 今有 鹽酸、 醋酸、 硫酸三種稀溶液，用序號(hào)回答下列問(wèn)題。(1) 若三種酸的物質(zhì)的量濃度相等：a三種溶液中的c(H)大小關(guān)系為_(kāi)。b取等體積上述三種溶液，分別用同濃度的NaOH溶液完全中和，所需NaOH溶液體積大小關(guān)_。c若取等質(zhì)量Zn分別跟這三種溶液反應(yīng)，使Zn恰好完全反應(yīng)時(shí)，消耗三種酸的體積大小關(guān)系為_(kāi)。(2) 若三種溶液的c(H)相等：a三種酸的物質(zhì)的量濃度大小關(guān)系為_(kāi)。b取等體積上述三種溶液，分別用同濃度的NaOH溶液完全中和，所需NaOH溶液體積大小關(guān)系_。c若取等質(zhì)量Zn分別跟這三種溶液反應(yīng)，使Zn恰好完全反應(yīng)時(shí)，消耗三種酸的體積大小關(guān)系為 ?！敬鸢浮浚?1) a. bc(2) a. bc【解析】（1）三種酸的物質(zhì)的量相等，a鹽酸是一元強(qiáng)酸、硫酸是二元強(qiáng)酸、醋酸是一元弱酸，相同濃度的這三種酸c（H+）大小關(guān)系為：；b消耗相同濃度NaOH溶液體積與酸的物質(zhì)的量和元數(shù)成正比，相同濃度相同體積的三種酸，其物質(zhì)的量相等，所以消耗相同濃度NaOH體積大小關(guān)系為=；c若取等質(zhì)量Zn分別跟這三種溶液反應(yīng)，使Zn恰好完全反應(yīng)時(shí)，酸的濃度越大，體積越小，所以消耗三種酸的體積大小關(guān)系為=；【名師點(diǎn)撥】 電解質(zhì)的強(qiáng)弱是由物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，與外界因素?zé)o關(guān)，關(guān)鍵是看在水溶液中是否完全電離。 與溶解性無(wú)關(guān)。例如：BaSO4等雖難溶于水，但溶于水的部分卻能完全電離，是強(qiáng)電解質(zhì)。醋酸能與水互溶但不能完全電離，是弱電解質(zhì)。 與溶液的導(dǎo)電性無(wú)必然聯(lián)系，溶液的導(dǎo)電性與溶液中的離子濃度、離子所帶電荷有關(guān)，強(qiáng)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力不一定強(qiáng)。 酸(或堿)無(wú)論強(qiáng)弱，中和堿(或酸)的能力是相同的，在計(jì)算時(shí)應(yīng)按酸(或堿)的物質(zhì)的量濃度計(jì)算或判斷，而不能依據(jù)其電離的c(H)進(jìn)行計(jì)算或判斷。 跟蹤訓(xùn)練1今有室溫下四種溶液，有關(guān)敘述不正確的是()序號(hào)pH111133溶液氨水氫氧化鈉溶液醋酸鹽酸A.中分別加入適量的醋酸鈉晶體后，兩溶液的pH均增大B兩溶液等體積混合，所得溶液中：c(H)c(OH)C分別加水稀釋10倍，四種溶液的pH：DV1 L與V2 L溶液混合后，若混合后溶液pH7，則V1c(ClO)c(CH3COO)c(OH)c(H)B向NaClO溶液中通入少量二氧化碳的離子方程式為2ClOCO2H2O=2HClOCOC圖像中a、c兩點(diǎn)處的溶液中相等(HR代表CH3COOH或HClO)D圖像中a點(diǎn)酸的總濃度大于b點(diǎn)酸的總濃度4（2014課標(biāo)）一定溫度下，下列溶液的離子濃度關(guān)系式正確的是ApH=5的H2S溶液中，c(H+)= c(HS)=1105 molL1BpH=a的氨水溶液，稀釋10倍后，其pH=b，則a=b+1CpH=2的H2C2O4溶液與pH=12的NaOH溶液任意比例混合：c(Na)+ c(H)= c(OH)+c( HC2O4)DpH相同的 CH3COONa NaHCO3 NaClO三種溶液的c(Na)：5在一定溫度下，有a.鹽酸b硫酸c醋酸三種酸：(1) 當(dāng)三種酸物質(zhì)的量濃度相同時(shí)，c(H)由大到小的順序是(用序號(hào)表示，下同)_。(2) 同體積、同物質(zhì)的量濃度的三種酸，中和NaOH的能力由大到小的順序是_。(3) 若三者c(H)相同時(shí)，物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是_。(4) 當(dāng)三者c(H)相同且體積也相同時(shí)，分別放入足量的鋅，相同狀況下產(chǎn)生氣體的體積由大到小的順序是_。(5) 當(dāng)三者c(H)相同且體積也相同時(shí)，同時(shí)加入形狀、密度、質(zhì)量完全相同的鋅，若產(chǎn)生相同體積的H2(相同狀況)，則開(kāi)始時(shí)反應(yīng)速率的大小關(guān)系為_(kāi)，反應(yīng)所需時(shí)間的長(zhǎng)短關(guān)系是_。(6) 將c(H)相同的三種酸均加水稀釋至原來(lái)的100倍后，c(H)由大到小的順序是_。1. 【答案】D【解析】醋酸鈉溶液顯堿性，A正確，也可以從平衡移動(dòng)角度分析，CH3COONa電離出的CH3COO：a.與鹽酸中的H結(jié)合生成CH3COOH；b.使醋酸中平衡CH3COOHCH3COOH左移，兩溶液中H濃度均減小，所以pH均增大；假設(shè)、均是強(qiáng)酸強(qiáng)堿，且物質(zhì)的量濃度相同，等體積混合后溶液呈中性，但醋酸是弱酸，其濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于，即混合后醋酸過(guò)量，溶液顯酸性c(H)c(OH)，B正確；分別加水稀釋10倍，假設(shè)平衡不移動(dòng)，那么溶液的pH均為10，但稀釋氨水使平衡NH3H2ONHOH右移，使pH10，同理醋酸稀釋后pHV2，D錯(cuò)誤。2. 【答案】B3. 【答案】C【解析】根據(jù)表中電離常數(shù)可知：酸性由強(qiáng)至弱的順序?yàn)镃H3COOHH2CO3HClOHCO，結(jié)合質(zhì)子的能力由大到小的順序?yàn)镃OClOHCOCH3COO。A項(xiàng)，ClO的水解程度大于CH3COO的水解程度，同濃度CH3COONa和NaClO的混合液中，各離子濃度的大小關(guān)系應(yīng)是c(Na)c(CH3COO)c(ClO)c(OH)c(H)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，CO結(jié)合質(zhì)子的能力大于ClO結(jié)合質(zhì)子的能力，離子方程式應(yīng)為ClOCO2H2O=HClOHCO，錯(cuò)誤；變形為，該式即為，溫度相同，則該式的值相等，正確；D項(xiàng)，CH3COOH的酸性強(qiáng)于HClO，pH相同時(shí)，HClO的濃度大于CH3COOH的濃度，錯(cuò)誤。4.【答案】D5. 【答案】(1) bac(2) bac(3) cab(或ca2b)(4) cab(5)abcabc(6) cab【解析】解答本題要注意以下三點(diǎn)：(1) HCl、H2SO4都是強(qiáng)酸，但H2SO4是二元酸。(2) CH3COOH是弱酸，在水溶液中不能完全電離。(3) 醋酸溶液中存在CH3COOHCH3COOH的電離平衡。(1) 當(dāng)三種酸C相同時(shí)，b硫酸的C（H+）是a鹽酸C（H+）兩倍，c.醋酸是弱酸，電離出C（H+）最少。所以bac （2）V，C同，則n同，n（H）是b=2a=2c 即ba=c （3）C（H+）同，與（1）正好相反應(yīng)，所以 cab （4）C（H+）同V同, 則弱酸C的濃度最大,與Zn反應(yīng)放出H2最多;而a,b都是強(qiáng)酸,全部電離出C(H+)相同,所以與Zn反應(yīng)放出H2同,故ca=b (5) 因?yàn)镃(H+)同,所以開(kāi)始反應(yīng)速率 a=b=c; 因?yàn)閏醋酸是弱酸,反應(yīng)中還能電離出C(H+),所以所用時(shí)間最短,強(qiáng)酸全部電離出C(H+),并相同,所以a=bc (6)C(H+)同,加水稀釋至原來(lái)的100倍后, 強(qiáng)酸變化大,弱酸變化小,所以 ca=b.