人教版高中化学选修四第三章第二节第1课时

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第二节 水的电离和溶液的酸碱性

第1课时 水的电离和溶液的酸碱性

[目标要求] 1.理解水的离子积常数，理解酸、碱对水的电离平衡的影响。2.了解pH 的

概念，理解溶液的c (H ＋)、pH 与溶液酸碱性的关系。

一、水的电离

1．水的电离

实验证明，水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离，在一定条件下可以达到电离平衡，其电离方程式为H 2O ＋H 2O H 3O ＋＋OH －，简写成H 2O H ＋＋OH －。其浓度平衡常数表达式为K ＝c (H ＋)·c (OH －

)c (H 2O )。

25℃时，纯水中c (H ＋)＝c (OH －)＝1×10－7 mol·L －1。

2．水的离子积

(1)定义：水中c (H ＋)·c (OH －)乘积为一常数，记作：K W ＝c (H ＋)·c (OH －)。

(2)影响因素：温度，温度升高，K W 增大。

(3)25℃时，K W ＝c (H ＋)·c (OH －)＝1×10－14。

注意：①K W 不仅适用于纯水，也适用于酸性或碱性的稀溶液； ②K W 只受温度的影响，与溶液的酸碱性无关；

③酸溶液中可以忽略由水电离出来的c (H ＋)，碱溶液中可以忽略由水电离出来的c (OH

－)。

二、溶液的酸碱性与pH

1．pH ＝－lg c (H ＋)，反过来c (H ＋)＝10－pH 。

2．溶液中c (H ＋)与c (OH －)的大小关系及溶液的pH ：

注意：①溶液的酸性越强，pH越小；溶液的碱性越强，pH越大。

②pH一般适用于表示c(H＋)或c(OH－)小于等于1 mol·L－1的溶液。

知识点一水的电离

1．在某温度时，测得纯水中的c(H＋)＝2.0×10－7 mol·L－1，则c(OH－)为()

A．2.0×10－7 mol·L－1B．0.1×10－7 mol·L－1

C．1.0×10－14/2.0×10－7 mol·L－1D．无法确定

答案 A

解析根据水的电离方程式H2O H＋＋OH－可知，无论在何种条件下的纯水中，水电离出的c(H＋)＝c(OH－)。而该温度下的纯水中c(H＋)＝2.0×10－7 mol·L－1>1.0×10－7 mol·L－1，则所处温度高于25℃，但水电离的c(H＋)＝c(OH－)＝2.0×10－7 mol·L－1，故答案为A。

2．室温下，把1 mL 0.1 mol·L－1的H2SO4加水稀释成2 L溶液，在此溶液中由水电离产生的H＋，其浓度接近于()

A．1×10－4 mol·L－1B．1×10－8 mol·L－1

C．1×10－11 mol·L－1D．1×10－10 mol·L－1

答案 D

解析温度不变时，水溶液中氢离子的浓度和氢氧根离子的浓度乘积是一个常数。在酸溶液中氢氧根离子完全由水电离产生，而氢离子则由酸和水共同电离产生。当酸的浓度不是极小的情况下，由酸电离产生的氢离子总是远大于由水电离产生的(常常忽略水电离的部分)，而水电离产生的氢离子和氢氧根离子始终一样多。所以，酸溶液中的水电离的氢离子的求算通常采用求算氢氧根离子的方法。

稀释后c(H＋)＝(1×10－3 L×0.1 mol·L－1)/2 L

＝1×10－4 mol·L－1

c(OH－)＝1×10－14/1×10－4＝1×10－10 mol·L－1

3．能影响水的电离平衡，并使溶液中的c(H＋)>c(OH－)的措施是()

A．向纯水中投入一小块金属钠B．将水加热煮沸

C．向水中通入SO2D．向水中加入NaCl

答案 C

解析A项，水与Na反应，使溶液中的c(H＋)c(OH－)；D项对水的电离平衡没影响。

知识点二水的离子积常数

4．下列关于水的离子积常数的叙述中，正确的是()

A．因为水的离子积常数的表达式是K W＝c(H＋)c(OH－)，所以K W随溶液中c(H＋)和c(OH －)的变化而变化

B．水的离子积常数K W与水的电离平衡常数K是同一物理量

C．水的离子积常数仅仅是温度的函数，随温度的变化而变化

D．水的离子积常数K W与水的电离平衡常数K是两个没有任何关系的物理量

答案 C

解析水的离子积常数K W＝K·c(H2O)，一定温度下K和c(H2O)都是不变的常数，所以K W仅仅是温度的函数，水的离子积常数的表达式是K W＝c(H＋)·c(OH－)，但是只要温度一定，K W就是不变的常数，溶液中c(H＋)变大，c(OH－)则变小，反之亦然。

5．25℃时，水的电离达到平衡：H2O H＋＋OH－ΔH>0，下列叙述正确的是() A．向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH－)降低

B．向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(H＋)增大，K W不变

C．向水中加入少量CH3COOH，平衡逆向移动，c(H＋)降低

D．将水加热，K W增大，pH不变

答案 B

解析本题考查外界条件对水的电离平衡的影响。解答时要先分析清楚水的电离平衡的移动方向，然后再讨论c(H＋)、c(OH－)或K W的变化。向水中加入稀氨水，c(OH－)增大，平衡逆向移动，c(H＋)减小，A项不正确；向水中加入少量固体NaHSO4：NaHSO4===Na＋＋H ＋＋SO2－

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，c(H＋)增大，但K W不变，B项正确；向水中加入少量CH3COOH后，使水的电离平衡逆向移动，c(OH－)减小，c(H＋)增大，C项不正确；将水加热，水的电离平衡正向移动，c(H＋)、c(OH－)均增大，K W增大，pH减小，但仍呈中性，D项不正确。

知识点三溶液的酸碱性

6．下列说法正确的是()

A．pH<7的溶液一定是酸溶液

B．同温下，pH＝5的溶液和pH＝3的溶液相比，前者c(OH－)是后者的100倍

C．室温下，每1×107个水分子中只有一个水分子发生电离

D．在1 mol·L－1的氨水中，改变外界条件使c(NH＋4)增大，则溶液的pH一定增大

答案 B

解析A．溶液显酸碱性的本质为c(H＋)与c(OH－)的相对大小，当c(H＋)>c(OH－)时溶液才呈酸性。例如：在100℃时，K W＝1×10－12，此时pH＝6时为中性，小于7，由于c(H＋)＝c(OH－)仍呈中性，所以不能用pH＝7作为判断溶液酸碱性的标准，当然室温下可以；B.pH ＝5，c(OH－)＝1×10－9 mol·L－1，pH＝3，c(OH－)＝1×10－11 mol·L－1，前者c(OH－)是后者的

100倍，故B正确；C.室温时，每升水有1×10－7 mol水分子发生电离，即1 000 g

18 g·mol－1＝55.6

mol水分子中只有1×10－7 mol水分子电离，1×107个水分子中只有1

55.6个水分子电离，故C 错；D.氨水中存在NH3·H2O NH＋4＋OH－平衡，当加NH4Cl晶体时，c(NH＋4)增大，平衡向左移动，c(OH－)减小，pH减小，故D错。

7．对室温下pH相同、体积相同的醋酸和盐酸两种溶液分别采取下列措施，有关叙述正确的是()

A．加适量的醋酸钠晶体后，两溶液的pH均增大

B．使温度都升高20℃后，两溶液的pH均不变

C．加水稀释2倍后，两溶液的pH均减小

D．加足量的锌充分反应后，两溶液中产生的氢气一样多

答案 A

解析解答本题时要注意以下两点：(1)醋酸和盐酸pH相同时，醋酸浓度比盐酸大；

(2)稀释时两溶液pH均增大，加热pH均减小。

8．下列溶液一定显酸性的是()

A．溶液中c(OH－)>c(H＋)

B．滴加紫色石蕊试液后变红色的溶液

C．溶液中c(H＋)＝10－6 mol·L－1

D．pH>7的溶液

答案 B

解析判断溶液酸碱性的关键看c(H＋)和c(OH－)的相对大小，若c(H＋)>c(OH－)，溶液呈酸性；而pH<7或c(H＋)<10－7mol·L－1，仅适用于常温时，若温度不确定，就不能用来判