知识讲解—《水的电离平衡、PH计算》的核心知识(提高) - 副本

高考总复习《水的电离平衡、PH计算》的核心知识
编稿: 房鑫审稿：曹玉婷
【考纲要求】
（1）理解水的电离平衡及其影响；
（2）了解水的电离及离子积常数；
（3）了解溶液pH的定义。

初步掌握测定溶液pH的方法，能进行pH的简单计算。

【考点梳理】
要点一、水的电离和水的离子积
【高清课堂：363382水的电离和水的离子积】
1．水的电离方程式：在纯水或水溶液中：H2O H++OH—；△H>0
或：2H2O H3O++OH—；△H>0
2．水的离子积：
25℃c(H+)=c(OH-) =1×10-7mol/L c(H+)∙c(OH-)=1×10-14=Kw
100℃c(H+)=c(OH-) =1×10-6mol/L c(H+)∙c(OH-)=1×10-12=Kw
要点诠释：
(1)Kw只与温度有关，温度越高Kw越大。

因水的电离是吸热过程，升高温度Kw将增大。

(2)Kw不仅适用于纯水，也适用于酸、碱、盐的稀溶液。

3．影响水的电离平衡的因素：H2O H++OH—
（
要点诠释：
（1）温度：水的电离过程是吸热过程，所以升高温度能促进电离，据此，降温时K W减小，升温时K W增大。

但不论温度升高或降低，纯液态水中c (H+)和c (OH―)都相等。

实验测得25℃时K W约为10―14，100℃时K W 约为10―12。

（2）外加酸、碱：向纯水中加入酸或碱，可以增大水中的H+或OH―浓度，均可使水的电离平衡向逆反应方向移动（抑制水的电离）。

（3）加入能水解的盐：水的电离程度增大，若盐水解呈酸性，c (H+)＞c (OH―)；若盐水解呈碱性，c (H+)＜c (OH―)，但溶液中K W不变。

（4）加入活泼金属：由于活泼金属与水电离出的H+反应，促进水的电离，溶液中c (OH―)增大，c (H+)减小。

（2）、定量分析，完成下表：计算酸碱盐溶液中c(H+)溶液、c(OH-)溶液、c(H+)水、c(OH-)水
要点诠释：水电离出的c (H+)或c (OH―)的计算方法（25℃时）
①中性溶液：
c (H+)=c (OH―)=1.0×10―7 mol / L。

②溶质为酸的溶液：
H+来源于酸电离和水电离，而OH―只来源于水电离。

如计算pH=2的盐酸中水电离出的c (H+)：方法是先求出溶液中的c (OH―)=10―12 mol / L，即水电离出的c (H+)水=c (OH―)水=10―12 mol / L。

③溶质为碱的溶液
OH―来源于碱电离和水电离，而H+只来源于水电离。

如pH=12的NaOH溶液中，c (H+)=10―12 mol / L，即水电离产生的c (OH―)水=c (H+)水=10―12 mol / L。

（4）水解呈酸性或碱性的盐溶液
H+和OH―均由水电离产生。

如pH=2的NH4Cl溶液中由水电离出的c (H+)水=10―2 mol / L，（c (OH―)=10―12 mol / L是因为大部分OH―与部分NH4+结合了）；pH=12的Na2CO3溶液中由水电离出的c (OH―)水=10―2 mol / L。

要点二、溶液的酸碱性与pH概念
1．溶液的酸碱性及判断：
溶液的酸碱性取决于溶液中c (H+)和c (OH―)的相对大小。

方法一方法二
中性溶液c(H+)=c(OH-)pH=7
酸性溶液c(H+)>c(OH-)pH<7
碱性溶液c(H+)<c(OH-)pH>7
要点诠释：
方法一适用于任何温度和浓度，而方法二只适用于常温。

100℃时，pH=6为中性溶液，pH<6为酸性溶液，pH>6为碱性溶液。

2．溶液的pH
（1）定义式：pH=－lg c (H+)
（2）溶液的酸碱性与pH关系：溶液的酸性越强，其pH越小；溶液的碱性越强，其pH越大。

注：用pH值表示c(H+)或c(OH-)< 1 mol/L的溶液的酸碱性比较方便。

c(H+)或c(OH-)>1 mol/L的溶液的酸
碱性不用pH表示，直接用c(H+)或c(OH-)表示溶液的酸碱性。

（3）溶液的pH测定的三种方法：
①指示剂法：利用酸碱指示剂，只能测定溶液的酸碱性或者pH的范围，不能准确测定pH。

常用指示剂的
②利用pH试纸，pH试纸测定的为溶液中c(H+)浓度，使用时不能润湿。

要点诠释：
使用pH试纸正确的操作方法为：把小片试纸放在表面皿或玻璃片上，用干燥洁净玻璃棒蘸取待测液滴在干燥的pH试纸上，试纸变色后，迅速和标准比色卡对比，读出pH。

pH试纸一般呈黄色，遇酸变红，遇碱变蓝，由多种指示剂的混合溶液浸制而成。

这种试纸在使用时不能用水润湿，否则非中性溶液的pH的测定值比实际pH大或小。

③利用pH计:精确测pH可使用pH计。

【典型例题】
类型一、溶液的酸碱性
例1．下列溶液一定呈酸性的是（）
A．溶液中的c (H+)＜c (OH－) B．溶液中的c (H+)＞c (OH－)
C．溶液中c (H+)=1×10－6 mol / L D．pH＜7的溶液
【答案】B
【解析】溶液中的c (H+)＞c (OH－)，溶液一定呈酸性。

溶液呈酸性时pH＜7或c (H+)＞1×10―7 mol / L，仅适用于室温时，若温度不确定，就不能判断溶液的酸碱性，C、D项错误。

【总结升华】判断溶液的酸碱性，一定要注意温度。

举一反三：
【变式1】下列叙述中的两个量，前者一定大于后者的是
A．纯水在25 ℃和80 ℃时的pH
B．pH均为2的H2SO4溶液和盐酸中的c(H+)
C．25℃时，0.2 mol/L与0.1 mol/L的两种醋酸溶液中醋酸的电离程度
D．25℃时，等体积且pH都等于5的盐酸和AlCl3的溶液中，已电离的水分子数
【答案】A
【变式2】已知在100℃下，水的离子积K W=1×10―12，下列说法正确的是（）
A．0.05 mol / L的H2SO4溶液pH=1
B．0.001 mol / L的NaOH溶液pH=11
C．0.005 mol / L的H2SO4溶液与0.1 mol / L的NaOH溶液等体积混合，混合后溶液pH为6，溶液显酸性D．完全中和pH=3的H2SO4溶液50 mL，需要pH=11的NaOH溶液50 mL
【答案】A
【变式3】（1）能否用pH试纸测氯水的pH？________。

（2）将pH试纸用水润湿之后分别测定c (H+)相等的盐酸和醋酸溶液的pH，误差较大的是________，原因是________。

（3）只从下列试剂中选择实验所需的试剂，你能否区分0.1 mol / L的H2SO4和0.01 mol / L的H2SO4，简述操作过程。

试剂：①紫色石蕊试液②酚酞试液③甲基橙溶液④蒸馏水⑤BaCl2溶液⑥pH试纸
【答案】（1）不能 （2）盐酸 在稀释过程中，醋酸继续电离产生H +，使得该溶液中c (H +)较盐酸中c (H +)变化小，所以测得盐酸pH 较大，误差较大 （3）能；用玻璃棒分别蘸取两种溶液滴在两张pH 试纸上，与标准比色卡比较，pH 较小的为0.1 mol / L 的H 2SO 4。

类型二、影响水电离的因素
例2．（2015 广东梅县中学）水的电离过程为H 2O H ＋＋OH －，在25 ℃时，水的离子积K w ＝1×10
－14
，在35 °C
时，水的离子积K w (35 ℃)＝2.1×10
－14
，则下列叙述正确的是( )
A ．c (H ＋
)随着温度的升高而降低 B ．35℃时，c (H ＋
)<c (OH －
)
C ．35℃时的水比25 ℃时的水电离程度小
D ．水的电离是吸热的
【思路点拨】水的电离为吸热过程。

【答案】D
【解析】由题中条件可以看出，温度升高时，K w 增大；25 ℃时，c (H ＋
)＝c (OH －
)＝1×10－7
mol·L －1
；35 ℃时，
c (H ＋)＝c (OH －)＝1.45×10－7 mol·L －1；温度升高，c (H ＋)和c (OH －)都增大，且始终相等，水的电离程度也增大，
因温度升高平衡向正反应方向移动，故水的电离为吸热反应。

【总结升华】利用勒夏特列原理分析电离平衡移动方向。

举一反三：
【变式1】对H 2O 的电离平衡不产生影响的粒子是（ ）
A ．
B ．26Fe 3+
C ．
D ．
【答案】C
【解析】水的电离式为：H 2O=H ＋＋OH －，A 溶于水成为盐酸，电离产生的H ＋
，使得平衡左移，B 质子数为26
的是Fe 3＋，其能发生水解，使得平衡右移，C 表示的是Cl －
，其不影响该平衡，D 是醋酸根离子，其能水解，使平衡右移。

【总结升华】此题涉及了电离平衡的知识，特别是能发生水解的离子对电离平衡的影响，重点是掌握解题的方法
和技巧，明确化学用语的意义，正确理解26M 3＋
中左下角标的含义，做出准确判断。

【变式2】室温下，水的电离达到平衡：H 2O H + + OH —。

下列叙述正确的是
A ．将水加热，平衡向正反应方向移动，K w 不变
B ．向水中加入少量盐酸，平衡向逆反应方向移动，c(H +)增大
C ．向水中加入少量NaOH 固体，平衡向逆反应方向移动，c(OH —
)降低
D ．向水中加入少量CH 3COONa 固体，平衡向正反应方向移动，c(OH —
)= c(H +) 【答案】B
【变式3】下列操作会使水的电离平衡向电离方向移动，且pH>7的是 A ．将纯水加热到80℃ B ．向水中加入少量的NH 4Cl
C ．向水中加入少量的NaHSO 4固体
D ．向水中加入少量的NaHCO 3固体 【答案】D
【变式4】将①H +、②Cl －、③Al 3＋、④K ＋、⑤S 2－、⑥OH －、⑦NO 3－、⑧NH 4＋
分别加入H 2O 中，基本上不影响
H Cl +17 H —C —C
H
H O
O
水的电离平衡的是
A．①③⑤⑦⑧B．②④⑦
C．①⑥ D．②④⑥⑧
【答案】B
类型三、水电离出的c (H+)或c (OH―)的计算方法（25℃时）
例3、常温下，某溶液中由水电离的c (H+)=1×10―13 mol / L，该溶液可能是（）
①二氧化硫水溶液②氯化铵水溶液③硝酸钠水溶液④氢氧化钠水溶液
A．①④B．①②C．②③D．③④
【答案】A
【解析】由水电离的c (H+)=1×10―13 mol / L＜1×10―7 mol / L，即该溶液抑制了水的电离，因此要么加碱抑制，要么加酸抑制，故①④正确。

【总结升华】溶液中的c (H+)和水电离出来的c (H+)是不同的两个概念：
（1）室温下水电离出的c (H+)=1×10－7 mol / L，若某溶液中水电离出的c (H+)＜1×10－7 mol / L，则可判断出该溶液中加入酸或碱抑制了水的电离；若某溶液中水电离出的c (H+)＞1×10－7 mol / L，则可判断出该溶液中加入可以水解的盐或活泼金属促进了水的电离。

（2）室温下，溶液中的c (H+)＞1×10－7 mol / L，说明该溶液是酸溶液或水解显酸性的盐溶液；溶液中的c (H+)＜1×10－7 mol / L，说明该溶液是碱溶液或水解显碱性的盐溶液。

举一反三：
【高清课堂：363383《水的电离平衡、pH计算》的解题指导例1】
【变式1】下列四种溶液：①pH=0的盐酸②0.1mol/L的盐酸③0.01mol/L的NaOH溶液④pH=11的NaOH溶液，由水电离生成的氢离子浓度之比是
A．1：10：100：1000 B．0：1：12：11
C．14：13：12：11 D．14：13：2：3
【答案】A
【高清课堂：363383《水的电离平衡、pH计算》的解题指导例2】
【变式2】25℃时，某溶液中由水电离产生的c(H+)和c(OH-)的乘积为1×10-18，下列说法正确的是A．该溶液的pH一定是9 B．该溶液可能pH=5
C．该溶液的pH不可能是7 D．不会有这样的溶液
【答案】BC
【变式3】25℃时，向纯水中加入NaOH，使溶液的pH为11，则由NaOH电离出的OH-离子浓度和水电离出的OH-离子浓度之比为()
A、1010：1
B、5×109：1
C、108：1
D、1：1
【答案】C
【变式4】(2014 江苏高考)25℃时，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是() A．pH=1的溶液中：Na+、K+、MnO4－、CO32－
B．c(H+)=1×10－13mol•L－1的溶液中：Mg2+、Cu2+、SO42－、NO3－
C．0.1mol•L－1NH4HCO3溶液中：K+、Na+、NO3－、Cl－
D．0.1mol•L－1FeCl3溶液中：Fe2+、NH4+、SCN－、SO42－
【答案】C
【解析】pH=1的溶液呈强酸性，弱酸根离子CO32－不能存在，故A错误；
B．c(H+)=1×10－13mol•L－1的溶液呈强碱性，Mg2+、Cu2+和氢氧根离子生成沉淀，所以不能大量存在，故B 错误；
C．NH4HCO3和这几种离子之间不发生反应，所以能共存，故C正确；
D．Fe3+、SCN－能生成络合物而使溶液呈血红色，可以利用该反应检验铁离子，所以这两种离子不能共存，故D错误。