高考化学 一轮复习 物质在水溶液中的行为 第1节 水溶液 酸碱中和滴定

[注意] pH 试纸使用前不能用蒸馏水润湿，否则 待测液因被稀释可能产生误差；若测中性溶液的 pH， pH 试纸用蒸馏水润湿不产生误差；用 pH 试纸读出的 pH 只能是整数；不能用 pH 试纸测定氯水的 pH，因 为氯水呈酸性、强氧化性(漂白性)。
②pH 计测量法。 (3)溶液的酸碱性与 pH 的关系： 常温下：
(1)酸、碱、盐虽然影响水的电离平衡(不水解的 盐除外)，造成水电离出的 H＋或 OH－的浓度发生变化， 但在 25 ℃ 时 Kw 仍然不变，因为 Kw 只与温度有关。
(2)水的离子积常数 Kw＝c(H＋)·c(OH－)中 H＋和 OH－不一定是水电离出来的。c(H＋)和 c(OH－)均指溶 液中的 H＋或 OH－的总浓度。这一关系适用于任何稀 的水溶液。
(2)混合溶液 pH 计算的 4 大类型 ①两种强酸混合：直接求出 c(H＋)混，再据此求 pH。c(H＋)混＝cH＋1VV11＋ ＋cV2H＋2V2。 ②两种强碱混合：先求出 c(OH－)混，再据 Kw 求 出 c(H ＋ ) 混 ， 最 后 求 pH 。 c(OH － ) 混 ＝ cOH－1VV11＋ ＋cV2OH－2V2。
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－对水的电离产生直接影 响。
问题 水电离出的 c(H＋) 和 c(OH－)的五种计算类型 常温下，计算由水电离出的 c(H＋)
(1)NaCl 溶液中________ (2)pH＝2 的盐酸溶液中________ (3)pH＝12 的 NaOH 溶液中________ (4)pH＝5 的 NH4Cl 溶液中________ (5)pH＝12 的 Na2CO3 溶液中________
解析：选 A ①pH＝0 的 H2SO4 溶液中 c(H＋)＝ 1 mol·L－1，c(OH－)＝10－14 mol·L－1，H2SO4 溶液抑制 H2O 的电离，则由 H2O 电离出的 c(H＋)＝10－14 mol·L －1；②0.05 mol·L－1 的 Ba(OH)2 溶液中 c(OH－)＝0.1 mol·L－1，c(H＋)＝10－13 mol·L－1，Ba(OH)2 溶液抑制 H2O 的电离，则由 H2O 电离出的 c(H＋)＝10－13 mol·L －1；
1．溶液的酸碱性 溶液的酸碱性取决于溶液中 c(H＋)和 c(OH－)的相 对大小。 (1)酸性溶液：c(H＋) > c(OH－)，常温下，pH < 7。 (2)中性溶液：c(H＋) ＝ c(OH－)，常温下，pH ＝ 7。 (3)碱性溶液：c(H＋) < c(OH－)，常温下，pH > 7。
[注意] (1)溶液呈现酸、碱性的实质是 c(H＋)与 c(OH－) 的相对大小，不能只看 pH，一定温度下 pH＝6 的溶 液可能显中性，也可能显酸性，应注意温度。 (2)25 ℃时，pH＝12 的溶液不一定为碱溶液，pH ＝2 的溶液也不一定为酸溶液，可能为能水解的盐溶 液。
过程，升高温度，Kw 增大 。 (3)适用范围：Kw 不仅适用于纯水，也适用于稀
的 电解质 水溶液。
(4)Kw 揭示了在任何水溶液中均存在 H＋和 OH－， 只要温度不变，Kw 不变。
3．外界条件对水的电离平衡的影响
思考：关于在水中加入 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？
解析：选 C A 项，c 点溶液中 c(OH－)＞c(H＋)，溶液 呈碱性，升温，溶液中 c(OH－)不可能减小，错误。B 项， 由 b 点对应 c(H＋)与 c(OH－)可知，KW＝c(H＋)·c(OH－)＝ 1.0×10－7×1.0×10－7＝1.0×10－14，错误。C 项，FeCl3 溶 液水解显酸性，溶液中 c(H＋)增大，因一定温度下水的离子 积是常数，故溶液中 c(OH－)减小，因此加入 FeCl3 溶液可 能引起由 b 向 a 的变化，正确。D 项，c 点溶液呈碱性，稀 释时 c(OH－)减小，同时 c(H＋)应增大，故稀释溶液时不可 能引起由 c 向 d 的转化，错误。
角度一 影响水电离平衡的因素 1．(2015·广东高考)一定温度下，水溶液中 H＋和 OH－的浓度变化曲线如图。下列说法正确的是( )
A．升高温度，可能引起由 c 向 b 的变化 B．该温度下，水的离子积常数为 1.0×10－13 C．该温度下，加入 FeCl3 可能引起由 b 向 a 的变化 D．该温度下，稀释溶液可能引起由 c 向 d 的变化
2．溶液的 pH (1)计算公式：pH＝ －lg c(H＋) 。 (2)溶液 pH 的测量方法： ①pH 试 纸 法 ： 用 镊 子 夹 取 一 小 块 试 纸 放 在 ___玻__璃__片___或 表面皿 上，用洁净的玻璃棒蘸取待 测溶液点在试纸的中央，变色后与 标准 比色卡对 照，即可确定溶液的 pH。
3．25 ℃时，相同物质的量浓度的下列溶液：
①NaCl ②NaOH
③H2SO4 ④(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>①
B．②>③>①>④
C．④>①>②>③
D．③>②>①>④
解析：选 C 盐类的水解促进水的
电离，酸碱抑制水的电离，硫酸为二元
酸抑制水的电离程度最大。
2．25 ℃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，Kw 增大，pH 不变 B．向水中加入少量 NaHSO4 固体，c(H＋)增大， Kw 不变 C．向水中加入少量 NaOH 固体，平衡逆向移动， c(OH－)减小 D．向水中加入少量 NH4Cl 固体，平衡正向移动， c(OH－)增大
③强酸、强碱混合：先判断哪种物质过量，再由 下式求出溶液中 H＋或 OH－的浓度，最后求 pH。c(H＋) 混或 c(OH－)混＝|cH＋酸VV酸酸－＋cVO碱H－碱V碱|
④将强酸、强碱溶液以某体积之比混合，若混合 液呈中性，则 c(H＋)∶c(OH－)、V 碱∶V 酸、pH 酸＋pH 碱有如下规律(25 ℃)：因 c(H＋)酸·V 酸＝c(OH－)碱·V 碱，故 有ccOHH＋－酸碱＝VV酸碱。在碱溶液中 c(OH－)碱＝c1H0－＋14碱，将其 代入上式得 c(H＋)酸·c(H＋)碱＝10－V1酸4·V碱，两边取负对数 得 pH 酸＋pH 碱＝14－lgVV碱酸，如 VV酸碱＝mn ，则 pH 酸＋pH 碱＝14－lgmn ＝14＋lgmn 。
(3)在 pH＝2 的盐酸中(或 pH＝12 的 NaOH 溶液 中)由水电离出来的 c(H＋)与 c(OH－)之间的关系是相 等的。因为外界条件改变，水的电离平衡发生移动， 但任何时候水电离出来的 c(H＋)和 c(OH－)总是相等 的。
(4)室温下，由水电离出的 c(H＋)＝1×10－13 mol·L －1 的溶液可能呈强酸性或强碱性，故在该溶液中 HCO－ 3 、HSO－ 3 均不能大量共存。
③pH＝10 的 Na2S 溶液促进 H2O 的电离，由 H2O 电 离出的 c(H＋)＝10－4 mol·L－1；④pH＝5 的 NH4NO3 溶液促进 H2O 的电离，由 H2O 电离出的 c(H＋)＝10－ 5mol·L－1。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。
第 1 节 水溶液 酸碱中和滴定
1．水的电离 水 是 极 弱 的 电 解 质 ， 其 电 离 方 程 式 为 H2O ＋ H2O H3O＋＋OH－或 H2O H＋＋OH－。
2 水的离子积常数
Kw＝ c(H＋)·c(OH－) 。
(1)室温下：Kw＝ 1×10－14
。
(2)影响因素：只与 温度 有关，水的电离是 吸热
角度二 水电离的 c(H＋)或 c(OH－)的判断
4．室温下，在 pH＝12 的某溶液中，分别有甲、
乙、丙、丁四位同学计算出由水电离出的 c(OH－)的数
据分别为甲：1.0×10－7 mol·L－1；乙：1.0×10－6 mol·L
－1；丙：
1.0×10－2 mol·L－1；丁：1.0×10－12 mol·L－1。其中你
任何水溶液中水电离产生的 c(H＋)和 c(OH－)总是相 等的，关键是理清溶液中 H＋和 OH－的来源。
(1)中性溶液——c(OH－)＝c(H＋)＝10－7 mol·L－1 (2)酸的溶液——OH－全部来自水的电离 (3)碱的溶液——H＋全部来自水的电离 (4)水解呈酸性的盐溶液——H＋全部来自水的电离 (5)水解呈碱性的盐溶液——OH－全部来自水的电离
5．(2016·河北保定模拟)25 ℃时，在等体积的 ①pH＝0 的 H2SO4 溶液、②0.05 mol·L－1 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
认为可能正确的数据是( )
A．甲、乙
B．乙、丙
C．丙、丁
Βιβλιοθήκη Baidu
D．乙、丁
解析：选 C 如果该溶液是一种强碱(如 NaOH) 溶液，则该溶液的 OH－首先来自于碱(NaOH)的电离， 水的电离被抑制，c(H＋)＝1×10－12 mol·L－1，所有这 些 H＋都来自于水的电离，水电离时当然同时提供相 同物质的量的 OH－，所以丁是对的。如果该溶液是一 种强碱弱酸盐溶液，则该溶液之所以呈碱性是由于盐 中弱酸根的水解。水解时，弱酸根离子与水反应生成 弱酸和 OH－，使溶液中 c(OH－)>c(H＋)，溶液中的 OH －由水电离所得，所以丙也是正确的。
提示：(1)c(H＋)＝c(OH－)＝10－7mol·L－1。 (2)pH＝2 的盐酸溶液中 c(H＋)＝10－2mol·L－1，则 c(OH－)＝1K0－w2＝10－12 mol·L－1，即水电离出的 c(H＋) ＝c(OH－)＝10－12 mol·L－1。 (3)pH＝12 的 NaOH 溶液中 c(OH－)＝10－2mol·L－ 1，则 c(H＋)＝1K0－w2＝10－12mol·L－1，即水电离出的 c(OH －)＝c(H＋)＝10－12 mol·L－1。
问题 溶液 pH 的计算方法 (1)单一溶液的 pH 计算 强酸溶液：如 HnA，设浓度为 c mol·L－1，c(H＋) ＝nc mol·L－1，pH＝－lg c(H＋)＝－lg nc。 强碱溶液(25 ℃)：如 B(OH)n，设浓度为 c mol·L －1，c(H＋)＝10n－c14 mol·L－1，pH＝－lg c(H＋)＝14＋lg nc。
问题 溶液 pH 的计算方法 (1)单一溶液的 pH 计算 强酸溶液：如 HnA，设浓度为 c mol·L－1，c(H＋) ＝nc mol·L－1，pH＝－lg c(H＋)＝－lg nc。 强碱溶液(25 ℃)：如 B(OH)n，设浓度为 c mol·L －1，c(H＋)＝10n－c14 mol·L－1，pH＝－lg c(H＋)＝14＋lg nc。
解析：选 B A 项，加热促进水的电离，Kw 增大， pH 减小但水仍呈中性，错误；C 项，加入 NaOH 固 体，c(OH－)增大，错误；D 项，加入 NH4Cl 固体， NH＋ 4 水解促进水的电离，但 c(OH－)减小，错误。
解析：选 B A 项，加热促进水的电离，Kw 增大， pH 减小但水仍呈中性，错误；C 项，加入 NaOH 固 体，c(OH－)增大，错误；D 项，加入 NH4Cl 固体， NH＋ 4 水解促进水的电离，但 c(OH－)减小，错误。
(4)pH＝5 的 NH4Cl 溶液中，由水电离的 c(H ＋)＝10－5 mol·L－1，因部分 OH－与部分 NH＋ 4 结合使 c(OH－)＝10－9 mol·L－1。
(5)pH＝12 的 Na2CO3 溶液中，由水电离出的 c(OH－)＝10－2 mol·L－1。因部分 H＋与部分 CO23－结 合使 c(H＋)＝10－12 mol·L－1。