高考化学(人教通用版)一轮总复习讲义+课时检测+章末验收评估：第九章+水溶液中的离子平衡(打包9份)

第一节弱电解质的电离平衡和水的电离
一、强、弱电解质
1．本质区别
在水溶液中能否完全电离。

2．与物质类别的关系
(1)强电解质主要包括强酸、强碱、大多数盐。

(2)弱电解质主要包括弱酸、弱碱、水。

3．电离方程式的书写——“强等号，弱可逆，多元弱酸分步离”
(1)强电解质：如H2SO4：H2SO4===2H＋＋SO2－4。

(2)弱电解质：
①一元弱酸，如CH3COOH：CH3COOH H＋＋CH3COO－。

②多元弱酸，分步电离，分步书写且第一步电离程度远远大于第二步的电离程度，如H2CO3：H2CO3H＋＋HCO－3、HCO－3H＋＋CO2－3。

③多元弱碱，分步电离，一步书写。

如Fe(OH)3：Fe(OH)3Fe3＋＋3OH－。

(3)酸式盐：
①强酸的酸式盐。

如NaHSO4溶液：NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO2－4。

②弱酸的酸式盐。

如NaHCO3溶液：NaHCO3===Na＋＋HCO－3、HCO－3H＋＋CO2－3。

二、弱电解质的电离平衡
1．电离平衡的建立
在一定条件(如温度、浓度等)下，当弱电解质分子电离成离子的速率和离子结合成弱电解质分子的速率相等时，电离过程就达到平衡。

平衡建立过程如图所示：
2．电离平衡的特征
3．影响电离平衡的外界条件
4.电离常数 (1)表达式：
①对于一元弱酸HA ： HA
H ＋
＋A －
，电离常数K ＝c (H ＋
)·c (A －
)
c (HA )。

②对于一元弱碱BOH ： BOH
B ＋
＋OH －
，电离常数K ＝c (B ＋
)·c (OH －
)
c (BOH )。

(2)特点：
①电离常数只与温度有关，升温，K 值增大。

②多元弱酸的各级电离常数的大小关系是K 1≫K 2≫K 3，故其酸性取决于第一步。

(3)意义：
K 越大―→越易电离―→酸(碱)性越强 三、水的电离 1．电离方程式 H 2O ＋H 2O
H 3O ＋
＋OH －
，简写为H 2O
H ＋＋OH －。

2．室温下纯水中
c (H ＋
)＝c (OH －
)＝1.0×10－
7_mol/L ，pH ＝7，呈中性。

3．水的离子积
在稀溶液中水的离子积K W ＝c (H ＋
)·c (OH －
)，室温下K W ＝1.0×10
－14
，K W 只与温度有关，升高
温度，K W增大。

4．水的电离平衡的影响因素
(1)温度：升高温度，促进水的电离，K W增大；降低温度，抑制水的电离，K W减小。

(2)酸、碱：抑制水的电离。

(3)可水解的盐：促进水的电离。

1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)(2012·重庆高考)稀CH3COOH加水稀释，醋酸电离程度增大，溶液的pH减小。

()
(2)(2012·浙江高考)常温下将pH＝3的CH3COOH溶液稀释到原体积的10倍后，溶液的pH＝4。

()
(3)(2012·浙江高考)为确定某酸H2A是强酸还是弱酸，可测NaHA溶液的pH，若pH>7，则H2A 是弱酸；若pH<7，则H2A为强酸。

()
(4)(2012·江苏高考)水的离子积常数K W随着温度的升高而增大，说明水的电离是放热反应。

()
(5)(2012·山东高考)HClO是弱酸，所以NaClO是弱电解质。

()
(6)电离平衡右移，电离常数一定增大。

()
(7)(2011·天津高考)100℃时，将pH＝2的盐酸与pH＝12的NaOH溶液等体积混合，溶液显中性。

()
(8)(2010·福建高考)常温下，由0.1 mol·L－1一元碱BOH溶液的pH＝10，可推知BOH溶液电离方程式为BOH===B＋＋OH－。

()
(9)(2012·福建高考)中和等体积等物质的量浓度的盐酸和醋酸所消耗的n(NaOH)相等。

()
提示：(1)×。

加水稀释后电离程度增大，但c(H＋)减小，pH升高。

(2)×。

CH3COOH为弱电解质，不能完全电离，稀释后继续电离，故稀释10倍后3<pH<4。

(3)×。

NaHSO4溶液呈酸性H2SO4是强酸，NaHSO3溶液呈酸性H2SO3是弱酸，H2CO3是弱酸但NaHCO3溶液呈碱性。

(4)×。

水的电离是吸热过程。

(5)×。

HClO是弱电解质，而NaClO属于盐类，是强电解质。

(6)×。

如果温度不变，电离常数不发生变化。

(7)×。

100℃时pH＝2的盐酸浓度为0.01 mol/L，pH＝12的NaOH浓度为1 mol/L。

(8)×常温下0.1 mol/L的强碱溶液pH＝13，故题中BOH为弱碱，电离方程式为BOH B＋＋OH－。

(9)√。

盐酸、醋酸的物质的量相同，所以消耗的NaOH的物质的量相同。

2．现有下列物质：①硝酸②冰醋酸③氨水④Fe(OH)3⑤NaHCO3(s)⑥Al⑦氯水
⑧CaCO3
(1)上述物质中属于强电解质的有________，属于弱电解质的有________。

(2)上述物质中能导电的有__________。

答案：①⑤⑧②④(2)①③⑥⑦
3．CH3COOH稀释时是否所有粒子浓度都会减小？
提示：不是，c(H＋)、c(CH3COO－)减小，但c(OH－)增大，因为水的离子积常数不变，c(H＋)减小，c(OH－)必然增大。

4．水的离子积常数表达式K W＝c(H＋)·c(OH－)中，H＋和OH－一定由水电离出来的吗？pH＝2的盐酸中由水电离出的c(H＋)与c(OH－)之间的关系是什么？
提示：不一定由水电离出来，只要有水溶液必定有H＋、OH－，当溶液浓度不大时，总有K W＝c(H＋)·c(OH－)；在pH＝2的盐酸中c(OH－)＝1.0×10－12 mol/L，由水电离出的c(H＋)也等于1.0×10－12 mol/L。

5．在水中加入H2SO4，对水的电离平衡的影响甲、乙两位同学给出不同说法：甲：c(H＋)增大，水的电离平衡左移；乙：c(H＋)增大，H＋与OH－中和，水的电离平衡右移。

你认为哪种说法正确？
提示：甲的说法正确。

水是极弱的电解质，外加电解质电离出的H＋或OH－对水的电离直接产生影响。

一、强酸和弱酸的比较
1．pH＝2的两种一元酸x和y，体积均为100 mL，稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示。

分别滴加NaOH溶液(c＝0.1 mol/L)至pH＝7，消耗NaOH溶液的体积为V x、V y，则()
A．x为弱酸，V x<V y B．x为强酸，V x>V y
C．y为弱酸，V x<V y D．y为强酸，V x>V y
解析：选C由图像可知x稀释10倍，pH变化1个单位(从pH＝2变为pH＝3)，故x为强酸；而y稀释10倍，pH变化小于1个单位，故y为弱酸，A、D错误；pH都为2的x和y，前者物质的量浓度为0.01 mol/L，而后者大于0.01 mol/L，故滴加NaOH溶液中和至溶液为中性时，后者消耗碱溶液的体积大，C正确，D错误。

2．相同体积、相同pH的某一元强酸溶液①和某一元中强酸溶液②分别与足量的锌粉发生反应，下列关于氢气体积(V)随时间(t)变化的示意图正确的是()
解析：选C本题考查弱电解质的电离平衡，意在考查考生分析图像的能力。

pH相同的一元中强酸的物质的量浓度大于一元强酸的物质的量浓度，所以加入足量锌粉最终产生氢气的量，一元中
强酸多，反应过程中，未电离的中强酸分子继续电离，使得溶液中H ＋
浓度比强酸大，反应速率是中强酸大于强酸。

二、强弱电解质的判断
3．醋酸是电解质，下列事实能说明醋酸是弱电解质的组合是( ) ①醋酸与水能以任意比互溶 ②醋酸溶液能导电
③醋酸溶液中存在醋酸分子 ④0.1 mol /L 醋酸溶液的pH 比0.1 mol/L 盐酸的pH 大 ⑤醋酸能和碳酸钙反应放出CO 2 ⑥0.1 mol/L 醋酸钠溶液pH ＝8.9 ⑦大小相同的锌粒与相同物质的量浓度的盐酸和醋酸溶液反应，开始醋酸产生H 2速率慢
A ．②⑥⑦
B ．③④⑤⑥
C ．③④⑥⑦
D ．①②
解析：选C 醋酸溶液中存在CH 3COOH 分子，说明醋酸部分电离，存在电离平衡，是弱电解质，③正确。

0.1 mol /L 醋酸溶液的pH 比0.1 mol/L 盐酸大，说明醋酸溶液中c (H ＋
)小于盐酸，是弱电解质，④正确。

0.1 mol/L CH 3COONa 溶液pH ＝8.9，说明CH 3COO －
发生了水解，CH 3COOH 是弱电解质，⑥正确。

相同物质的量浓度的盐酸和醋酸溶液与Zn 反应，醋酸反应慢，说明其中c (H ＋
)小，是弱电解质，⑦正确。

4．(2013·聊城模拟)25 ℃时，0.1 mol/L 的HA 溶液中c (H ＋
)c (OH －)＝10
10,
0.01 mol/L 的BOH 溶液pH ＝12。

请回答下列问题：
(1)HA 是________(填“强电解质”或“弱电解质”，下同)，BOH 是___________。

(2)HA 的电离方程式是___________________________________________________。

解析：0.1 mol/L 的HA 溶液中c (H ＋
)c (OH －)＝
c (H ＋
)K W c (H ＋)
＝c 2(H ＋
)
10
－14＝1010， 则c (H ＋
)＝0.01 mol/L ，则HA 为弱酸。

0．01 mol /L BOH 溶液中，pH ＝12，c (OH －
)＝0.01 mol/L
故BOH 为强碱。

答案：(1)弱电解质 强电解质 (2)HA
H ＋
＋A －
1．同浓度、同pH 强酸与弱酸的比较
2.判断强、弱电解质的三个角度
(1)从是否完全电离的角度判断
在溶液中强电解质完全电离，弱电解质部分电离。

据此可以判断HA是强酸还是弱酸的方法有：
(2)从是否存在电离平衡的角度判断
在水溶液中，强电解质不存在电离平衡，弱电解质存在电离平衡，在一定条件下电离平衡会发生移动。

据此可以判断HA是强酸还是弱酸的方法有：
①从一定pH的HA溶液稀释前后pH的变化判断。

如将pH＝3的HA溶液稀释100倍后，再测其pH，若pH＝5，则为强酸，若pH＜5，则为弱酸。

②从升高温度后pH的变化判断。

若升高温度，溶液的pH明显减小，则是弱酸。

因为弱酸存在电离平衡，升高温度时，电离程度增大，c(H＋)增大。

而强酸不存在电离平衡，升高温度时，只有水的电离程度增大，pH变化幅度小。

③从等体积等pH的HA溶液与盐酸溶液分别与过量的锌反应生成H2的量判断：用排水法收集H2，若两种溶液生成H2的量相等，则HA为强酸；若HA溶液与锌反应生成H2的量多，则HA为弱酸。

(3)从酸根离子是否能发生水解的角度判断
强酸根离子不水解，弱酸根离子易发生水解。

据此可以判断HA是强酸还是弱酸。

如可直接测定NaA溶液的pH：若pH＝7，则HA是强酸；若pH＞7则HA是弱酸。

一、外界条件对电离平衡移动措施或结果的判断
5．(2013·新课标卷)短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，其简单离子都能破坏水的电离平衡的是()
A．W2－、X＋B．X＋、Y3＋
C．Y3＋、Z2－D．X＋、Z2－
解析：选C根据“短周期元素”、“原子序数依次增大”和选项中离子所带的电荷数，可以判断出四种元素对应的离子分别是O2－、Na＋、Al3＋和S2－，其中Na＋对水的电离平衡无影响，故排除A、B、D，选C。

6．25℃时，相同物质的量浓度的下列溶液：①NaCl②NaOH
③H2SO4④(NH4)2SO4，其中水的电离程度按由大到小顺序排列的一组是()
A．④>③>②>①B．②>③>①>④
C．④>①>②>③D．③>②>①>④
解析：选C①无影响；②③抑制水的电离，且③H＋浓度大抑制作用更强；④促进水的电离。

7．已知0.1 mol/L的醋酸溶液中存在电离平衡：CH3COOH3COO－＋H＋，要使溶液中c(H ＋)/c(CH3COOH)值增大，可以采取的措施是()
(1)加少量烧碱(2)升高温度
(3)加少量冰醋酸(4)加水
A．(1)(2) B．(2)(4)
C．(2)(3)(4) D．(1)(4)
解析：选B由K a＝c(H＋)·c(CH3COO－)
c(CH3COOH)
＝
c(H＋)
c(CH3COOH)
·c(CH3COO－)，温度不变时，若使
c(H＋)
c(CH3COOH)
增大，必使c(CH3COO－)减小，其中(1)(3)使c(CH3COO－)增大，(4)使c(CH3COO－)减小；
升温时，CH3COOH CH3COO－＋H＋，平衡正移，c(H＋)增大，c(CH3COOH)减小，c(H＋)
c(CH3COOH)
一定增大。

8．(2013·广州模拟)已知25℃时，0.1 mol·L－1某一元酸HA在水中有0.1%发生电离，下列叙述错误的是()
A．该溶液的pH＝4
B．升高温度，溶液的pH增大
C．将一定体积的此酸加水稀释，c(H＋)减小
D．HA电离出的c(H＋)约为水电离出的c(H＋)的106倍
解析：选B溶液中存在HA H＋＋A－，c(H＋)＝0.1 mol·L－1×0.1%＝1.0×10－4 mol·L－1，则该溶液的pH＝4，A项正确；弱酸HA电离时吸热，升高温度，HA的电离程度增大，溶液的pH减
小，B项错误；该酸为弱酸，在稀释的过程中n(H＋)增大，但c(H＋)减小，C项正确；D项，水电离出的H＋与OH－浓度相等，溶液中c(OH－)＝K W/c(H＋)＝1.0×10－10mol·L－1，HA电离出的H＋浓度与水电离出的H＋浓度之比为10－4/10－10＝106，D项正确。

二、利用平衡常数(或离子积常数)进行推理判断
9．25℃时，水中存在电离平衡：H2O H＋＋OH－ΔH>0。

下列叙述正确的是()
A．将水加热，K W增大，pH不变
B．向水中加入少量NaHSO4固体，c(H＋)增大，K W不变
C．向水中加入少量NaOH固体，平衡逆向移动，c(OH－)降低
D．向水中加入少量NH4Cl固体，平衡正向移动，c(OH－)增大
解析：选B A项促进水的电离，K W增大，pH减小但水仍呈中性；C项加入NaOH固体，c(OH －)增大，D项加入NH
4
Cl促进水的电离，c(OH－)减小。

10．(2013·长沙模拟)室温下向10 mL pH＝3的醋酸溶液中加水稀释后，下列说法正确的是() A．溶液中导电粒子的数目减少
B．溶液中c(CH3COO－)
c(CH3COOH)·c(OH－)
不变
C．醋酸的电离程度增大，c(H＋)亦增大
D．再加入10 mL pH＝11的NaOH溶液，混合液pH＝7
解析：选B在醋酸溶液中存在电离平衡：CH3COOH CH3COO－＋H＋，加水稀释，平衡右移，n(CH3COO－)、n(H＋)增大，但c(CH3COO－)、c(H＋)均减小，A、C错误；醋酸的电离常数K＝c(CH3COO－)·c(H＋)
c(CH3COOH)
，水的离子积K W＝c(OH－)·c(H＋)，温度不变，上述两常数均不变，由K÷K W可知B正确；醋酸为弱酸，pH＝3的醋酸的浓度远远大于pH＝11的NaOH溶液的浓度，二者等体积混合，溶液呈酸性。

外界条件对弱电解质电离平衡影响的分析
电离平衡属于化学平衡，受外界条件如温度和浓度等因素的影响，其移动的规律遵循勒夏特列原理。

(1)以NH3·H2O的电离为例。

(2)以CH3COOH(可表示为HAc)CH3COO－＋H＋ΔH＞0为例。

(3)以H2O H＋＋OH－ΔH>0为例(“→”表示平衡右移，“←”表示平衡左移，“↑”表示增大，“↓”表示降低，“—”表示不变)。

11．(2011·四川高考)25°C时，在等体积的①pH＝0的H2SO4溶液、②0.05 mol/L的Ba(OH)2溶液、③pH＝10的Na2S溶液、④pH＝5的NH4NO3溶液中，发生电离的水的物质的量之比是() A．1∶10∶1010∶109
B．1∶5∶5×109∶5×108
C．1∶20∶1010∶109
D．1∶10∶104∶109
解析：选A①pH＝0的H2SO4溶液中c(H＋)＝1 mol/L，c(OH－)＝10－14 mol/L，H2SO4溶液抑制H2O的电离，则由H2O电离出的c(H＋)＝10－14 mol/L；②0.05mol/L的Ba(OH)2溶液中c(OH－)＝0.1 mol/L，c(H＋)＝10－13mol/L，Ba(OH)2溶液抑制H2O的电离，则由H2O电离出的c(H＋)＝10－13 mol/L；③pH＝10的Na2S溶液促进H2O的电离，由H2O电离出的c(H＋)＝10－4mol/L；④pH＝5的NH4NO3溶液促进H2O的电离，由H2O电离出的c(H＋)＝10－5mol/L。

4种溶液中电离的H2O的物质的量等于H2O电离产生的H＋的物质的量，其比为10－14∶10－13∶10－4∶10－5＝1∶10∶1010∶109。

12．常温下，求算下列溶液中H2O电离的c(H＋)和c(OH－)。

(1)pH＝2的H2SO4溶液
c(H＋)＝________，c(OH－)＝________。

(2)pH＝10的NaOH溶液
c(H＋)＝________，c(OH－)＝________。

(3)pH＝2的NH4Cl溶液
c(H＋)＝________。

(4)pH＝10的Na2CO3溶液
c(OH－)＝________。

答案：(1)1.0×10－12 mol/L 1.0×10－12 mol/L
(2)1.0×10－10 mol/L 1.0×10－10 mol/L
(3)1.0×10－2 mol/L
(4)1.0×10－4 mol/L
13．常温下，有下列水溶液：①pH＝0的盐酸②0.5 mol·L－1的盐酸③0.1 mol·L－1的NH4Cl 溶液④0.1 mol·L－1的NaOH溶液⑤0.5 mol·L－1的NH4Cl溶液，以上溶液中，水电离的c(H＋)由大到小的顺序是____________。

解析：属于酸溶液的有①、②，其中①c(H＋)较大；属于盐溶液的有③、⑤，其中⑤酸性较强；属于碱溶液的有④，因盐的水解促进水的电离，酸、碱的电离抑制水的电离，故水电离出的c(H＋)
由大到小的顺序为⑤>③>④>②>①。

答案：⑤>③>④>②>①
计算水电离产生的c(H＋)或c(OH－)，要注意溶质对水电离的促进或抑制，并明确c(H＋)或c(OH－)的来源。

1．中性溶液
c(OH－)＝c(H＋)＝10－7 mol/L。

2．溶质为酸的溶液
(1)OH－全部来自水的电离，水电离产生的c(H＋)＝c(OH－)。

(2)实例：如计算pH＝2的盐酸溶液中水电离出的c(H＋)，方法是先求出溶液的c(OH－)＝K W/10－2＝10－12(mol/L)，即水电离出的c(H＋)＝c(OH－)＝10－12 mol/L。

3．溶质为碱的溶液
(1)H＋全部来自水的电离，水电离产生的c(OH－)＝c(H＋)。

(2)实例：如计算pH＝12的NaOH溶液中水电离出的c(OH－)，方法是先求出溶液的c(H＋)＝10－12 (mol/L)，即水电离出的c(OH－)＝c(H＋)＝10－12 mol/L。

4．水解呈酸性或碱性的盐溶液
(1)pH＝5的NH4Cl溶液中H＋全部来自水的电离，则水电离的c(H＋)＝10－5 mol/L，c(OH－)＝10－9 mol/L，是因为部分OH－与部分NH＋4结合；
(2)pH＝12的Na2CO3溶液中OH－全部来自水的电离，由水电离出的c(OH－)＝10－2 mol/L。

以“弱酸的电离平衡常数”为载体串联弱电解质的相关知识高考载体(2013·上海卷T18改编)
[知识串联设计]
(1)依据表格中三种酸的电离常数，判断三种酸酸性强弱的顺序为_______________。

〖考查电离常数与弱电解质相对强弱的关系〗
(2)向NaCN 溶液中通入CO 2气体能否制得HCN ？若能写出反应的化学方程式？
〖考查酸性强弱的应用〗
(3)同浓度的HCOO －
、HCO －
3、CO 2－
3、CN －
结合H ＋
的能力由强到弱的顺序是
_______________________________________________________________________。

〖考查弱酸阴离子与质子结合的规律〗
(4)0.1 mol/L HCOOH 溶液升高温度，HCOOH 的电离程度如何变化？
〖考查外界条件对电离平衡的影响〗
加水稀释，c (H ＋
)c (HCOOH )如何变化？ 〖考查电离常数的应用〗
(5)pH ＝4的HCOOH 和NH 4Cl 溶液中，水的电离程度相同吗？ 〖考查水的电离〗 (6)试用两种最常用的方法判断常温下HCOOH 是一种弱酸？
〖考查弱电解质的电离平衡〗
答案：(1)HCOOH ＞H 2CO 3＞HCN
(2)能；NaCN ＋H 2O ＋CO 2===HCN ＋NaHCO 3 (3)CO 2－
3＞CN －
＞HCO －
3＞HCOO －
(4)升高温度，能促进HCOOH 的电离。

加水稀释，c (H ＋)c (HCOOH )增大[c (H ＋
)c (HCOOH )＝
c (H ＋
)·c (HCOO －
)c (HCOOH )·c (HCOO －)＝K a c (HCOO －)，加水稀释，K a 不变，c (HCOO －
)减小，故
c (H ＋
)c (HCOOH )
增大] (5)不相同
(6)方法Ⅰ、配制0.01 mol/L 的HCOOH 溶液，测其pH ，若pH>2，则证明HCOOH 为弱酸； 方法Ⅱ、配制少量HCOONa 溶液，则其pH ，若pH>7，则证明HCOOH 为弱酸。