3.2.1 水的电离 溶液的酸碱性-高二化学同步精品讲义+分层练习（人教版选择性必修1）

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第二节  水的电离和溶液的pH第1课时  水的电离  溶液的酸碱性1.了解水的电离平衡，特别是温度、酸、碱等对水电离平衡的影响。培养变化观念与平衡思想等学科核心素养。2.知道水的离子积常数的表达式及其应用。3.初步了解溶液的酸碱性与pH的关系，会用pH试纸和pH计等方法测定溶液的pH。培养证据推理与模型认知、科学态度与社会责任等学科核心素养。知识点一  水的电离1.水的电离水是一种极弱的电解质，电离方程式为　　　　　，简写为　　　　　　　　。2.水的离子积常数（1）定义：当水的电离达到平衡时，电离产物H+和OH-浓度之积是一个常数，叫做水的离子积常数，记作KW。(2)表达式KW=　　　　　　　　　　　，25 ℃时，KW=1.0×10-14。(3)影响因素水的离子积KW只受温度的影响，温度升高，KW　　　　　。(4)适用范围KW不仅适用于纯水，还可适用于　　　　　　　　　　　　。知识点二  溶液的酸碱性与pH1.溶液的酸碱性与c(H+)、c(OH-)的关系溶液的酸碱性取决于溶液中　　　　　　　　　　　　　。(1)c(H+)>c(OH-)，溶液呈　　性。(2)c(H+)=c(OH-)，溶液呈　　性。(3)c(H+)<c(OH-)，溶液呈　　性。2.溶液的pH(1)表达式：pH=　　　　　　　。(2)意义：pH越大，溶液碱性越　　；pH越小，溶液酸性越　　。(3)适用范围：1×10-14 mol·L-1≤c(H+)≤1 mol·L-1的溶液。3.常温下溶液的酸碱性与pH的关系(1)pH　　7，溶液呈酸性。(2)pH　　7，溶液呈中性。(3)pH　　7，溶液呈碱性。4.溶液pH的测量（1）pH试纸①测量原理：pH试纸对不同pH的溶液能显示不同的颜色，可迅速测定溶液的pH。②pH试纸种类a. 广泛pH试纸——pH范围是1~14或0~10，精确度约为1。b.精密pH试纸——pH精确度为0.2或0.3。c.专用pH试纸。（2）pH计又叫                 ，可用于精密测量溶液的pH，其量程为0~14 。5.溶液酸碱性与pH的应用（1）人体体液都有一定的pH。（2）环保领域，酸性或碱性废水的处理常利用           。（3）农业生产中，各种农作物的生长对土壤的pH范围有一定的要求。（4）酸碱中和滴定实验中，溶液              是判断滴定终点的依据。探究任务一  水的电离及水的离子积1.水的离子积常数(1)水的电离常数表达式为K=。(2)水的离子积常数表达式为KW=c(H+)·c(OH-)。(3)KW及影响因素：①25 ℃时：KW=1.0×10-14。②水的电离是吸热的可逆过程，故温度升高，KW增大。③水的离子积常数只受温度的影响，与c(H+)和c(OH-)的变化无关。2.水的电离平衡移动影响因素水的电离平衡移动影响结果方向原因KWc(H+)变化c(OH-)变化c(H+)与c(OH-)的关系温度升温右移水的电离过程吸热增大增大增大c(H+)=c(OH-)降温左移减小减小减小c(H+)=c(OH-)加酸左移增大了c(H+)不变增大减小c(H+)>c(OH-)加碱左移增大了c(OH-)不变减小增大c(H+)<c(OH-)外加活泼金属右移金属消耗水电离出的H+不变减小增大c(H+)<c(OH-)3.在分析水的电离平衡的移动方向时，要充分利用在化学平衡中所学习的平衡移动原理。需注意：(1)向水中加入酸或碱，使c(H+)或c(OH-)增大，则抑制水的电离，如向水中加入少量NaOH固体可抑制水的电离。(2)向水中加入某种物质，若该物质与H+或OH-发生反应而使c(H+)或c(OH-)减小，则促进水的电离。如向水中加入钠等活泼金属可促进水的电离。(3)KW只受温度的影响。【典例1】 25 ℃时，水的电离达到平衡：H2OH++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-)减小B.向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(H+)增大，KW不变C.向水中加入少量固体钠，平衡逆向移动，c(H+)减小D.将水加热，KW增大，c(H+)不变【变式训练1】 下列叙述正确的是(　　)A.某温度下，蒸馏水中的c(H+)=2.0×10-7 mol·L-1，则该温度一定高于25 ℃B.25 ℃时，某液体中c(H+)和c(OH-)的乘积为1×10-14，该液体一定为纯水C.25 ℃时，向水中加入氢氧化钠固体，水的电离平衡逆向移动，水的离子积减小D.25 ℃时，0.1 mol·L-1的盐酸与0.1 mol·L-1的NaOH溶液中，水的电离程度不同探究任务二  溶液的酸碱性1.判断溶液酸碱性的标准(1)判定溶液酸碱性的依据是c(H+)与c(OH-)的相对大小，如果c(H+)>c(OH-)，溶液显酸性；如果c(H+)<c(OH-)，溶液显碱性；如果c(H+)=c(OH-)，溶液显中性。(2)用pH判断溶液酸碱性时，要注意的条件是温度，不能简单地认为pH=7的溶液一定呈中性，如100 ℃时，纯水的pH<7，所以使用pH判断溶液酸碱性时需注明温度。(3)用酸碱指示剂判断溶液酸碱性时，要注意指示剂的变色范围。2.溶液酸碱性与c(H+)、c(OH-)及pH的关系溶液性质c(H+)与c(OH-)c(H+)/(mol·L-1)pH(25 ℃)任意温度25 ℃中性c(H+)=c(OH-)c(H+)=c(H+)=1×10-7pH=7酸性c(H+)>c(OH-)c(H+)>c(H+)>1×10-7pH<7碱性c(H+)<c(OH-)c(H+)<c(H+)<1×10-7pH>73. (1)计算溶液中水电离出的c(H+)与c(OH-)时注意以下几点：①因为H2O H++OH-，所以由水电离出的c(H+)=c(OH-)。②酸溶液中的OH-和碱溶液中的H+都是水电离出的。(2)计算溶液中水电离出的c(H+)与c(OH-)的方法：①计算酸溶液中水电离出的c(H+)时，首先根据已知条件计算溶液中的c(H+)再根据KW=c(H+)·c(OH-)计算出溶液中的c(OH-)，然后根据水电离出的c(H+)=c(OH-)，确定由水电离出的c(H+)。②计算碱溶液中水电离出的c(OH-)时，首先根据已知条件计算溶液中的c(OH-)，再根据KW=c(H+)·c(OH-)计算出溶液中的c(H+)，然后根据水电离出的c(OH-)=c(H+)，确定由水电离出的c(OH-)。【典例2】下列关于溶液酸碱性的说法正确的是 (　　)A.pH=7的溶液呈中性B.中性溶液中一定有c(H+)=1.0×10-7 mol·L-1C.c(H+)=c(OH-)的溶液呈中性D.在100 ℃时，纯水的pH<7，因此呈酸性【变式训练2】下列溶液一定呈中性的是(　　)A.使石蕊溶液呈紫色的溶液B.c(H+)=c(OH-)的溶液C.由强酸、强碱等物质的量反应得到的溶液D.非电解质溶于水得到的溶液【典例3】（2023·广东华南师范大学附属中学检测）常温下，在pH=12的某碱溶液中，由水电离出的c(OH-)为(　　)A.1.0×10-7 mol·L-1 B.1.0×10-6 mol·L-1C.1.0×10-3 mol·L-1 D.1.0×10-12 mol·L-1【变式训练3】 常温下，在pH=2的某酸溶液中，由水电离出的c(H+)为(　　)A.1.0×10-7 mol·L-1 B.1.0×10-6 mol·L-1C.1.0×10-3 mol·L-1 D.1.0×10-12 mol·L-11.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KW=c(H+)·c(OH-)，所以KW随溶液中c(H+)和c(OH-)的变化而变化B.水的离子积常数KW与水的电离平衡常数K电离是同一个物理量C.水的离子积常数仅仅是温度的函数，随着温度的变化而变化D.水的离子积常数KW与水的电离平衡常数K电离是两个没有任何关系的物理量2.常温时，向水中加入少量NaOH溶液，水的电离改变和溶液中KW的变化正确的是(　　)A.被促进　不变 B.被促进　变小C.被抑制　不变 D.被抑制　变小3. 下列说法正确的是(　　)A.强碱的水溶液中不存在H+B.pH=0的溶液是酸性最强的溶液C.在温度不变时，水溶液中的c(H+) 和c(OH-)不能同时增大D.某温度下，纯水中c(H+)=2×10-7 mol·L-1，其呈酸性4.关于pH的测定，下列说法正确的是(　　)A.pH试纸在使用之前应用蒸馏水润湿B.用广泛pH试纸测得某盐酸的pH=2.3C.利用酸碱指示剂可以测溶液的pHD.pH计是精确测定溶液pH的仪器5.某温度下，纯水中c(H+)=2.0×10-7 mol·L-1，则此时c(OH-)=　　　　　　　　；温度不变，向水中滴入盐酸使c(H+)=5.0 mol·L-1，则溶液中c(OH-)=　　　　　　　　。6．现有下列物质①100 ℃纯水；②25 ℃ 0.1 mol·L－1 HCl溶液；③25 ℃ 0.1 mol·L－1 KOH溶液；④25 ℃ 0.1 mol·L－1 Ba(OH)2溶液。 (1)这些物质与25 ℃纯水相比，能促进水电离的是________(填序号，下同)，能抑制水电离的是________，水电离的c(OH－)等于溶液中c(OH－)的是________，水电离的c(H＋)等于溶液中c(H＋)的是________。(2)从②和③溶液中水的电离度相等，进而可推出的结论是：同一温度下，________________________时，水的电离度相等。1. 将纯水加热至较高温度，下列叙述中正确的是(　　)A.水的离子积变大，呈酸性B.水的离子积不变，呈中性C.水的离子积变小，呈碱性D.水的离子积变大，呈中性2.水的电离过程为H2OH++OH-，在25 ℃时，水的离子积KW=1.0×10-14；在35 ℃时，水的离子积KW=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.水的电离是吸热过程3.将pH试纸用蒸馏水润湿后测定某溶液的pH，测定结果(　　)A.一定偏高 B.一定偏低C.可能无影响 D.无影响4.在相同温度下，0.01 mol·L-1的NaOH溶液和0.01 mol·L-1的盐酸相比，下列说法正确的是(　　)A.由水电离出的c(H+)相等B.由水电离出的c(H+)都是1.0×10-12 mol·L-1C.由水电离出的c(OH-)都是0.01 mol·L-1D.两者都促进了水的电离5．向纯水中加入少量NaHSO4固体，在温度不变时，溶液中(　　)A．c(H＋)/c(OH－)增大B．c(H＋)减小C．水中c(H＋)与c(OH－)的乘积增大D．c(OH－)增大6.某温度下，向一定体积0.1 mol·L-1醋酸溶液中逐滴加入等浓度的NaOH溶液，溶液中pOH[pOH=-lgc(OH-)]与pH的变化关系如图所示，则(　　)A.M点所示溶液导电能力强于Q点B.N点所示溶液中c(CH3COO-)>c(Na+)C.M点和N点所示溶液中水的电离程度相同D.Q点消耗NaOH溶液的体积等于醋酸溶液的体积7. (2023·山东枣庄八中月考)如图表示水中c(H+)和c(OH-)的关系，下列判断错误的是(　　)A.两条曲线间任意点均有c(H+)·c(OH-)=KWB.M区域内任意点均有c(H+)<c(OH-)C.图中T1<T2D.XZ线上任意点均有pH=78．现有下列物质：①100 ℃纯水；②25 ℃ 0.1 mol·L－1 HCl溶液；③25 ℃ 0.1 mol·L－1 KOH溶液；④25 ℃ 0.1 mol·L－1 Ba(OH)2溶液。(1)这些物质与25 ℃纯水相比，能促进水的电离的是______(填序号，下同)，能抑制水的电离的是________，水电离的c(OH－)等于溶液中c(OH－)的是________，水电离的 c(H＋)等于溶液中c(H＋)的是________。(2)从②和③溶液中水的电离程度相等，进而可推出的结论是：同一温度下，______________________________时，水的电离度相等。9.（2023·山东泰安一中月考）下列叙述正确的是(　　)A.在常温下，无论是纯水，还是酸性、碱性或中性稀溶液中，c(H+)·c(OH-)=1.0×10-14B.c(H+)=1.0×10-7 mol·L-1的溶液一定是中性溶液C.0.2 mol·L-1 CH3COOH溶液中的c(H+)是0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中的c(H+)的2倍D.任何浓度的溶液都可以用pH来表示其酸碱性的强弱10.常温下，下列三种溶液中，由水电离出的氢离子浓度之比为(　　)①1 mol·L-1的盐酸　②0.1 mol·L-1的盐酸③0.01 mol·L-1的NaOHA.1∶10∶100 B.0∶1∶12C.14∶13∶12 D.14∶13∶211．在25 ℃某稀溶液中，由水电离产生的c(H＋)＝10－13 mol·L－1。下列有关该溶液的叙述正确的是(　　)A．该溶液一定呈酸性   B．该溶液一定呈碱性C．该溶液的pH一定为1   D．该溶液的pH可能为1312．在相同温度下，0.01 mol·L－1 的NaOH溶液和0.01 mol·L－1的盐酸相比，下列说法正确的是(　　)A．由水电离出的c(H＋)相等B．由水电离出的c(H＋)都是1.0×10－12mol·L－1C．由水电离出的c(OH－)都是0.01 mol·L－1D．两者都促进了水的电离13.有一学生在实验室测某溶液的pH，实验时，他先用蒸馏水润湿pH试纸，然后用洁净干燥的玻璃棒蘸取试样进行检测。(1)该学生的操作　　　　(填“正确”或“错误”)，其理由是　                                ；(2)该操作是否一定有误差?   　；(3)若用此方法分别测定c(OH-)相等的氢氧化钠溶液和氨水的pH，误差较大的是　　　　　　　，原因是　  　；(4)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-1 H2SO4溶液和0.01 mol·L-1 H2SO4溶液?　　　　，简述操作过程：　   　。试剂：A.紫色石蕊溶液　B.酚酞溶液　C.甲基橙溶液　D.蒸馏水　E.氯化钡溶液　F.pH试纸14.(1)某温度(t ℃)时，水的Kw＝1×10－12，则该温度____(填“>”“<”或“＝”)25 ℃，其理由是________________________________________。(2)该温度下，c(H＋)＝1×10－7 mol·L－1的溶液呈______(填“酸性”“碱性”或“中性”)；若该溶液中只存在NaOH溶质，则由H2O电离出来的c(OH－)＝______________mol·L－1。(3)实验室用Zn和稀硫酸制取H2，反应时溶液中水的电离平衡________(填“向左”“向右”或“不”，下同)移动。在新制氯水中加入少量NaCl固体，水的电离平衡________移动。(4)25 ℃时，0.1 mol·L－1的下列6种溶液，水电离出的c(H＋)由大到小的关系是_______________________________________(填序号)。①盐酸　②H2SO4　③CH3COOH(Ka＝1.7×10－5)　④NH3·H2O(氨水)(Kb＝1.7×10－5)　⑤NaOH  ⑥Ba(OH)2(5)25 ℃时，pH＝4的盐酸中水的电离程度________pH＝10的Ba(OH)2溶液中水的电离程度。(6)下列曲线中，可以描述0.1 mol·L－1乙酸(甲，Ka＝1.8×10－5)和0.1 mol·L－1氯乙酸(乙，Ka＝1.4×10－3)的水溶液中，水电离出的c(H＋)与加入水体积V的关系是________(填字母)。