2020化学鲁教选修：水的电离电解质在水溶液中的存在形态 含解析

第1节水溶液
第1课时水的电离电解质在水溶液中的存在形态
学业要求素养对接
1.认识水的电离、
了解水的离子积常数。

2.认识弱电解质在水溶液中存在电离平
衡。

1.平衡思想：弱电解质存在电离平衡。

2.微观探析：纯水能导电、
存在电离平衡。

[知识梳理]
知识点一、水的电离和K w
1.水的电离
(1)电离方程式：H2O H＋＋OH－。

(2)电离特点：微弱、可逆过程。

2.水的离子积常数
(1)水的电离平衡常数表达式为K＝
[H＋][OH－]
[H2O]。

(2)水的离子积常数表达式为K w＝[H＋][OH－] 。

(3)K w的影响因素
①25 ℃时：K w＝1.0×10－14__mol2·L－2。

②水的电离是吸热的可逆过程、故温度升高、K w增大。

③水的离子积常数只受温度的影响、与[H＋]、[OH－]的变化无关。

知识点二、电解质在水溶液中的存在形态
1.强电解质和弱电解质区别
强电解质弱电解质
定义在稀的水溶液中完全电离的电解
质
在水溶液中部分电离的电解质
化合物类型强酸、强碱、大多数盐、活泼金
属氧化物
弱酸、弱碱、水、两性氢氧化物
电离程度完全不完全(部分) 电离过程不可逆可逆
存在形态离子离子和化合物分子
电离方程式HCl：HCl__===H＋＋Cl－CH3COOH：CH3COOH
CH3COO－＋H＋
2.溶剂化作用
溶质分子或离子与溶剂相互吸引的作用。

电解质溶于水后形成的离子或分子实际以“水合离子”或“水合分子”的形态存在。

[自我检测]
1.判断正误、正确的打“√”、错误的打“×”
(1)K w的表达式为[H＋][OH－]
[H2O] (×)
(2)100 ℃的水中、K w>1×10－14 mol2·L－2(√)
(3)25 ℃稀H2SO4中、K w>1×10－14 mol2·L－2(×)
(4)K w随温度的升高而增大、说明水的电离是放热反应(×)
(5)一定温度下、向纯水中加入NaOH、由于NaOH电离出的OH－抑制H2O的电离、故K w减小(×)
(6) 纯水加热时、[H＋]和[OH－]均增大(√)
2.下列关于强、弱电解质的叙述中正确的是 ( )
A.强电解质都是离子化合物、弱电解质都是共价化合物
B.强电解质都是可溶性化合物、如CH3COOH；弱电解质都是难溶性化合物、
如BaCO3
C.强电解质熔化时都完全电离、弱电解质在水溶液中部分电离
D.弱电解质溶液的导电能力不一定比强电解质弱
解析判断强、弱电解质的根本依据是看电解质在水中是否完全电离、与其在水中的溶解度、水溶液浓度的大小及水溶液导电能力的强弱无关。

有的共价化合物如HCl是强电解质、A错误；强、弱电解质与溶解性无关、B错误；弱电解质在水溶液中部分电离、强电解质液态不一定电离、如液态HCl不电离、C错误；在
一定温度下、溶液中的离子浓度越大、溶液的导电能力越强、弱电解质溶液中离子的浓度不一定比强电解质溶液中离子的浓度小、D正确。

答案 D
3.现有如下物质：①NH3②NH4Cl ③Ba(OH)2④氨水⑤SO2⑥BaCO3
⑦H2S ⑧KHSO4⑨NaHCO3⑩Cl2。

请用物质的序号填写下列空白：
(1)属于电解质的有______________________________________。

(2)属于强电解质的有____________________________________。

(3)属于弱电解质的有____________________________________。

解析在水溶液中、电解质必须自身能发生电离、SO2、NH3是非电解质；在水溶液中能全部电离的电解质是强电解质、包括强酸、强碱、大多数盐、如
NH4Cl、Ba(OH)2、BaCO3、KHSO4、NaHCO3；弱酸、弱碱、水及少部分盐是弱电解质、如H2S；氨水属于混合物、Cl2属于单质、二者既不是电解质也不是非电解质。

答案(1)②③⑥⑦⑧⑨(2)②③⑥⑧⑨(3)⑦
学习任务一、影响水电离平衡的因素
【交流研讨】
水是弱电解质、存在着电离平衡H2O H＋＋OH－、
水的离子积常数表达式为K w＝[H＋][OH－]、在不同温度下的离子积常数如下表：温度25 ℃55 ℃80 ℃100 ℃离子积常数 1.0×10－147.3×10－14 2.5×10－13 5.5×10－13
由此表中的数据你能得到什么结论呢？水的电离平衡受到哪些因素的影响呢？
提示温度升高、水的电离程度增大；水的电离平衡受温度、酸、碱、盐等影响。

【名师点拨】
1.外界条件对水电离平衡的影响
影响条件
水的电离平衡移动影响结果
方向原因
K w
变化
[H＋]
变化
[OH－]
变化
[H＋]与
[OH－]关系
温度升温右移
水的电离过程
吸热
增大增大增大
[H＋]＝[OH－
]
降温左移减小减小减小
[H＋]＝[OH－
]
外加酸碱加入酸左移增大[H＋] 不变增大减小[H＋]>[OH－] 加入碱左移增大[OH－] 不变减小增大[H＋]<[OH－]
外加活泼金属加入钠右移
金属消耗水
电离出的H＋
不变减小增大[H＋]<[OH－]
2.酸或碱溶液中水电离出的[H＋]或[OH－]的计算
(1)溶质为酸的溶液：H＋来源于酸的电离和水的电离、
而OH－只来源于水的电离。

如25 ℃时、0.01 mol·L－1的盐酸中、
酸电离出的[H＋]酸远大于水电离出的[H＋]水、溶液中水电离出的[H＋]水可忽略、
所以水电离出的[H＋]水＝[OH－]溶液＝Kw
[H＋]酸＝10
－12 mol·L－1。

(2)溶质为碱的溶液：OH－来源于碱的电离和水的电离、
而H＋只来源于水的电离、如25 ℃时0.01 mol·L－1的NaOH溶液中、碱电离出的[OH－]碱远大于水电离出的[OH－]水、
溶液中水电离出的[OH－]水可忽略、
所以水电离产生的[OH－]水＝[H＋]溶液＝Kw
[OH－]碱＝10
－12 mol·L－1。

【关键提醒】
1.K w适用范围：K w不仅适用于纯水、也适用于稀的电解质溶液。

2.在任何水溶液中均存在水的电离平衡、水电离出来的[H＋]与[OH－]相等。

3.水的电离平衡符合化学平衡移动原理。

4.K w只与温度有关。

5.相同温度时、若某酸溶液中的[H＋]与某碱溶液中的[OH－]相同、则酸碱两溶液中水的电离程度相同。

【典例1】25 ℃时、水的电离达到平衡：H2O H＋＋OH－ΔH>0、
下列叙述正确的是( )
A.向水中加入少量固体硫酸氢钠、[H＋]增大、K w不变
B.向水中加入稀氨水、平衡逆向移动、[OH－]降低
C.向水中加入少量固体钠、平衡逆向移动、[H＋]降低
【名师点拨】
强电解质弱电解质
定义溶于水后(或在熔融状态
下)完全电离的电解质
溶于水后只有部分电离的
电解质
化合物类型离子化合物及具有强极性
键的共价化合物(除HF)
某些具有弱极性键的共价
化合物
电离程度全部电离部分电离
电离过程不可逆过程可逆过程、存在电离平衡
溶液中存在微粒(水分子不计) 只有电离出的阴、阳离子
、不存在电解质分子
既有电离出的阴、阳离子
、又有电解质分子
实例
绝大多数的盐(包括难溶
性盐)；
强酸：H2SO4、HCl、HCl
O4、HBr、HI等；
强碱：Ba(OH)2、
Ca(OH)2、NaOH、KOH
等
部分碱性氧化物：Na2O
、CaO等
弱酸：H2CO3、
CH3COOH、H2S、
HF、HClO等；
弱碱：NH3·H2O、Cu(OH
)2、Fe(OH)3等
水及个别盐
电离方程式
KNO3===K＋＋NO－3
H2SO4===2H＋＋SO2－
4
用“===” 连接
CH3COOH
H＋＋CH3COO－
NH3·H2O NH＋4
＋OH－
用“”连接
【特别提醒】(1)电解质的强、弱与其溶解度无关。

难溶的盐如(AgCl、CaCO3等)、溶于水的部分能完全电离、是强电解质。

易溶的如CH3COOH在溶液中电离程度小、是弱电解质。

(2)CO2、SO2、NH3等物质溶于水能导电、但因为溶于水后生成H2CO3、H2SO3、NH3·H2O等电解质导电、不是本身电离出离子、故应为非电解质。

【典例2】
现有①硫酸铜晶体、②碳酸钙固体、③纯磷酸、④硫化氢、⑤三氧化硫、⑥金属镁、⑦石墨、⑧固态苛性钾、⑨氨水、⑩熟石灰固体、其中
(1)属于强电解质的是________(填序号、下同)；
(2)属于弱电解质的是________；
(3)属于非电解质的是________；
(4)既不是电解质、又不是非电解质的是________；
(5)能导电的是________。

解析(1)强电解质是溶于水全部电离的电解质、①②⑧⑩是强电解质；
(2)③④是溶于水部分电离的电解质、属弱电解质；
(3)⑤属于化合物、它的水溶液虽然导电、但并不是它自身电离使溶液导电、所以是非电解质；
(4)⑥⑦都是单质、⑨是混合物、既不是电解质也不是非电解质；
(5)⑥⑦中均有能够自由移动的电子、⑨中有自由移动的离子、都能导电、其他物质都没有自由移动的电子或离子、所以不导电。

答案(1)①②⑧⑩(2)③④(3)⑤(4)⑥⑦⑨
(5)⑥⑦⑨
变式训练2下列关于强、弱电解质的叙述中正确的是( )
A.强电解质都是离子化合物、弱电解质都是共价化合物
B.强电解质都是可溶性化合物、弱电解质都是难溶性化合物
C.强电解质的水溶液中无溶质分子、弱电解质的水溶液中有溶质分子
D.强电解质的导电能力强、弱电解质的导电能力弱
解析选项A中、可举出HCl、HNO3是强电解质来加以否定；选项B中、可举出BaSO4、CaCO3为强电解质(尽管它们难溶于水、但它们溶于水的部分是完全电离的)来加以否定；选项D中、若强电解质溶液的浓度很小时、其导电能力也会很弱、从而否定之；仅有选项C的说法是正确的、因强电解质在水溶液中完全电离为离子、不存在溶质分子、而弱电解质在水溶液中只能部分电离、溶液中还存在溶质分子。

答案 C
1.下列说法正确的是( )
A.水的电离方程式：H 2O===H ＋＋OH －
B.升高温度、水的电离程度增大
C.在NaOH 溶液中没有H ＋
D.在HCl 溶液中没有OH －
解析 水是极弱电解质、只有少部分电离、应用“
”表示、故A 错；水
的电离是吸热的、所以升高温度、电离程度增大、B 正确；在NaOH 溶液中[OH
－
]>[H ＋]、在HCl 溶液中[OH －]<[H ＋]、在酸、碱溶液中都存在H ＋和OH －、所以
C 、
D 项错误。

答案 B
2.(1) 0.1 mol·L －1的盐酸加水稀释时、水的电离平衡向________方向移动。

(2)25 ℃时、0.1 mol·L －1的盐酸中、[H ＋]＝________mol·L －1、[OH －]＝________mol·L －1、水电离出来的[H ＋]＝________mol·L －1。

(3)某温度下测得纯水中[H ＋]＝2×10－7 mol·L －1、
则此时[OH －]＝________；该温度下向纯水中加盐酸使[H ＋]＝5×10－6 mol·L －1、则此时[OH －]＝________。

(4)在25 ℃时、某稀溶液中由水电离产生的[H ＋]为1.0×10－13 mol·L －1、下列有关该溶液的叙述正确的是________。

A.该溶液可能呈酸性 B.该溶液一定呈碱性
C.该溶液的[H ＋]一定是0.1 mol·L －1
D.该溶液的[OH －]不可能为0.1 mol·L －1
解析 (1) 盐酸加水稀释时、溶液中[H ＋]减小、对水电离的抑制作用减弱、水的电离平衡向电离方向移动。

(2)加入盐酸、抑制水的电离、水电离出的[H ＋] 可忽略不计、溶液中[H ＋]＝0.1 mol·L －1 、溶液中的[OH －]＝1.0×10－14mol2 ·L －20.1 mol·L －1
＝1.0×10
－13
mol·L －1、水电离出来的[H ＋]＝溶液中的[OH －]＝1.0×10－13 mol·L －1。

(3)纯水中[H ＋]＝[OH －]、则[OH －]＝2×10－7 mol·L －1；由于该温度下[H ＋]＝[OH －]＝2×10－7 mol·L －1、则K w ＝4×10－14 mol 2·L －2、加入盐酸后、[OH －]＝
4×10－14
5×10－6mol·L －1＝8×10－9 mol·L －1。

(4)由水电离产生的[H ＋]＝1.0×10－13 mol·L －1、水的
A.T℃时的电离常数较大
B.前者的[H＋]较后者大
C.水的电离过程是一个放热过程
D.K w和K电离无直接关系
解析由K w导出过程可知、K w和K电离是有直接关系的两个量K w＝K电离[H2O]。

答案 A
3.水的电离过程为H2O H＋＋OH－、在25 ℃时、
水的离子积K w＝1.0×10－14mol2·L－2、在35 ℃时、
水的离子积K w(35 ℃)＝2.1×10－14mol2·L－2、则下列叙述正确的是( )
A.[H＋]随着温度的升高而降低
B.35 ℃时、[H＋]<[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
解析由题中条件可以看出、温度升高时、K w增大。

25 ℃时、[H＋]＝[OH－]＝
1×10－7 mol·L－1；35 ℃时、[H＋]＝[OH－]≈1.45×10－7 mol·L－1。

温度升高、[H＋] 和 [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。

答案 D
4.下列四种溶液中、
常温下由水电离生成的H＋浓度之比(①∶②∶③∶④)是( )
①1 mol/L的盐酸②0.1 mol/L的盐酸③0.01 mol/L的NaOH溶液④0.001
mol/L的NaOH溶液
A.1∶10∶100∶1 000
B.0∶1∶12∶11
C.14∶13∶12∶11
D.14∶13∶2∶3
解析①中[H＋]＝1 mol/L、由水电离出的[H＋]与溶液中[OH－]相等、等于1.0×10－14mol/L；②中[H＋]＝0.1 mol/L、水电离出的[H＋]＝1.0×10－13 mol/L；③中[OH－]＝1.0×10－2 mol/L、由水电离出的[H＋]与溶液中[H＋]相等、等于1.0×10－12
mol/L；④中[OH－]＝1.0×10－3 mol/L、同③所述由水电离出的[H＋]＝1.0×10－11 mol/L。

即(1.0×10－14)∶(1.0×10－13)∶(1.0×10－12)∶(1.0×10－11)＝1∶10∶100∶1 000。

答案 A
5.能够使H2O＋H2O H3O＋＋OH－的平衡向右移动的措施是( )
A.升高水溶液的温度
B.加入少量H2SO4溶液
C.加入少量NaOH溶液
D.向水中放入冰块
解析A项、水的电离是吸热的、升温平衡向右移动；B项、加入H2SO4使H＋浓度增大、平衡向左移动；C项、加入NaOH使OH－浓度增大、平衡向左移动；D 项、放入冰块、使温度降低、平衡向左移动。

答案 A
6.将纯水加热至较高温度、下列叙述正确的是( )
A.水的离子积变大、pH变小、呈酸性
B.水的离子积不变、pH不变、呈中性
C.水的离子积变小、pH变大、呈碱性
D.水的离子积变大、pH变小、呈中性
解析水的电离是一个吸热过程、高温有利于其电离、[H＋]增大、[OH－]增大、所以其离子积增大、pH减小、但[H＋]＝[OH－]、所以纯水仍呈中性、选D。

答案 D
7.下列说法正确的是( )
A.常温下、在0.1 mol·L－1NaOH溶液和0.1 mol·L－1盐酸中水的离子积相等
B.常温下、在水中加入NaOH、水的电离受到抑制、水的离子积减小
C.HCl溶液中无OH－、NaOH溶液中无H＋、NaCl溶液中既无OH－也无H＋
D.在水溶液中导电能力强的电解质是强电解质、导电能力弱的电解质是弱电解质解析常温下、纯水、酸、碱、盐的稀溶液、水的离子积均为1×10－14 mol2·L－2、A项正确；常温下、在水中加入NaOH、水的电离平衡向左移动、但水的离子积不变、B项错；任何物质的水溶液中都存在水的微弱电离、都存在H＋和OH －、C项错；电解质溶液导电性强弱与溶液中离子浓度大小有关、D项错、答案为A项。

答案 A
8.下列说法正确的是( )
A.强电解质一定是离子化合物、弱电解质一定是共价化合物
B.强电解质一定是易溶于水的化合物、弱电解质一定是难溶于水的化合物
C.CO2的水溶液导电能力很弱、所以CO2是弱电解质
D.属于共价化合物的电解质在熔化状态下一般不导电
解析部分共价化合物是强电解质(如HCl、H2SO4)、A项错；有的化合物难溶于水(如BaSO4)却是强电解质、有的化合物易溶于水(如CH3COOH)却是弱电解质、B项错；CO2的水溶液导电能力很弱、是因为CO2与水反应生成的H2CO3部分电离造成的、C项错；D项正确。

答案 D
9.下列说法正确的是( )
A.HR溶液的导电性较弱、HR属于弱酸
B.某化合物溶于水导电、则该化合物为电解质
C.根据电解质在其水溶液中能否完全电离、将电解质分为强电解质和弱电解质
D.食盐是电解质、食盐的水溶液也是电解质
解析溶液的导电性决定于该溶液中自由移动离子的浓度和离子所带电荷数、故A项错；化合物溶于水能导电、不能确定该化合物是电解质、该化合物也可能是非电解质、如SO2、故B项错；食盐和食盐水都是混合物、故食盐和食盐水都不是电解质、故D项错。

答案 C
10.下列电离方程式中正确的是( )
3
A.NaHCO3的水溶液：NaHCO3===Na＋＋H＋＋CO2－
4
B.熔融状态的NaHSO4：NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO2－
4
C.NaHSO4的水溶液：NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO2－
D.H2S的水溶液：H2S2H＋＋S2－
解析A项、H2CO3是弱酸、故NaHCO3在水溶液中的电离方程式为
NaHCO3===Na＋＋HCO－3；B项、熔融状态下NaHSO4的电离方程式应为
4、C项NaHSO4===Na＋＋HSO－4；C项、HSO－4在水中完全电离产生H＋和SO2－
正确；D项、H2S是二元弱酸、应分步电离。

答案 C
11.(1)在下列空格中填“>”、“＝”或“<”。

①25 ℃时、0.5 mol·L－1CH3COOH溶液中由水电离出的[H＋]________0.5 mol·L－1盐酸中由水电离出的[H＋]。

②25 ℃时、0.5 mol·L－1盐酸中由水电离出的[H＋]________0.5
mol·L－1硫酸中由水电离出的[H＋]。

③25 ℃时、0.5 mol·L－1盐酸中由水电离出的[H＋]________0.5
mol·L－1NaOH溶液中由水电离出的[H＋]。

(2)现有四种溶液：①NaOH、②H2SO4、③CH3COOH、④HCl、
当由水电离出的[H＋]相同时、
以上四种溶液物质的量浓度由大到小的顺序是______________________________ _______________________
_____________________________________________________。

解析(1)0.5 mol·L－1NaOH溶液电离出的[OH－]＝0.5 mol·L－1、CH3COOH电离出的[H＋]<0.5 mol·L－1、盐酸电离出的[H＋]＝0.5 mol·L－1、硫酸电离出的[H＋]＝1 mol·L－1、所以CH3COOH溶液中由水电离出的[H＋]大于盐酸中由水电离的[H＋]；盐酸中由水电离的[H＋]大于硫酸中由水电离的[H＋]；盐酸中由水电离的[H＋]等于NaOH溶液中由水电离的[H＋]。

(2)由于由水电离出来的[H＋]相等、则以上溶液由自身电离出的[H＋]或[OH－]应相等。

由于CH3COOH是弱酸、所以其物质的量浓度最大。

而H2SO4是二元强酸、其物质的量浓度最小。

HCl和NaOH为一元强酸和一元强碱、若[H＋]＝[OH－]、则二者物质的量浓度相等。

答案(1)①> ②> ③＝(2)③>①＝④>②
12. (1)与纯水的电离相似、液氨中也存在着微弱的电离：2NH3NH＋4
2
＋NH－
据此判断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、液氨中[NH＋4][NH－2]是一个常数
C.液氨的电离达到平衡时[NH3]＝[NH＋4]＝[NH－2]
D.只要不加入其他物质、液氨中[NH＋4]＝[NH－2]
(2)完成下列化学方程式：
①在液氨中投入一小块金属钠、
放出气体：_____________________________________________________
_____________________________________________________。

②类似于“H＋＋OH－===H2O”的反应：___________________________
_____________________________________________________。

解析NH3分子电离产生H＋和NH－2、H＋与NH3结合生成NH＋4、液氨电离产生
4类似于H＋、
2、一定温度下离子浓度乘积为一常数；NH＋
4与NH－
等量的NH＋
NH－2类似于OH－。

具备上述知识后、就可顺利完成解题。

答案(1)C (2)①2Na＋2NH3===H2↑＋2NaNH2②NH＋4＋NH－2
===2NH3↑或NH4Cl＋NaNH2===2NH3↑＋NaCl
素养练
13.在水的电离平衡中、[H＋]和[OH－]的关系如图所示：
(1)A点水的离子积为1×10－14 mol2·L－2、
B点水的离子积为_____________________________________________________。

造成水的离子积变化的原因是__________________________________
_____________________________________________________。

(2)100 ℃时、若向溶液中滴加盐酸、
能否使体系处于B点位置？为什么？_______________________________________ ______________
_____________________________________________________。

(3)100 ℃时、若盐酸中[H＋]＝5×10－4 mol·L－1、
则由水电离产生的[H＋]是多少？__________________________________________ ___________。

解析(1)B点K w＝10－6 mol·L－1×10－6 mol·L－1＝1×10－12 mol2·L－2、水的电离是吸热的、温度升高、水的电离程度增大、即离子积增大。

(2)水中加入盐酸、溶液中[H＋]增大、水的电离平衡向左移动、[OH－]减小、[H＋]≠[OH－]、溶液不会处于B点。

(3) 100 ℃时、K w＝1×10－12 mol2·L－2、若盐酸中[H＋]＝5×10－4 mol·L－1、则由水电离产生的[H＋]为1×10－12 mol2·L－2÷(5×10－4 mol·L－1)＝2×10－9 mol·L－1。

答案(1)1×10－12 mol2·L－2水的电离是吸热的、温度升高、
水的电离程度增大、即离子积增大(2)不能、在盐酸中[H＋]≠[OH－]、
所以不可能处于B点。