2019届二轮复习 水的电离和溶液的酸碱性 学案（全国通用）

水的电离和溶液的酸碱性
一、考纲要求
1. 理解水的电离平衡和离子积的概念，影响水电离平衡的因素。
2. 了解溶液的酸碱性和pH的关系。
3. 了解溶液pH的定义，初步掌握测定溶液pH的方法，能进行溶液pH的简单计算。知道pH的调控在工农业生产和科学研究中的重要作用。
4. 初步了解中和滴定的原理和方法。
二、考题规律
从近几年的高考试题来看，考查内容包括：
1. 在新情景下，考查水的电离平衡及与Kw的关系，以及影响水的电离程度的因素。
2. pH的简单计算和判断溶液的酸碱性。
3. 根据溶液混合或稀释后的pH计算溶液的体积比。
4. 中和滴定实验的有关知识。
三、考向预测
水的电离和溶液的酸碱性是高考考查的热点。从近几年的高考试题来看，出现了用字母表示溶液的pH，计算溶液的pH。溶液pH的计算中题设条件千变万化，有正向、逆向思维，数字与字母交替出现，与生物酸碱平衡相结合等。中和滴定实验终点的判断及其基本操作等。
一、水的电离与溶液的酸碱性



二、水的离子积常数及影响水电离平衡的因素
1. 水的离子积常数
水的离子积常数：KW=c(H+) ×c(OH－)。
（1）室温下：KW＝1.0×10－14mol2·L－2。
（2）影响因素：只与温度有关，升高温度KW增大。
（3）适用范围：KW不仅适用于纯水，也适用于稀的酸碱盐溶液。
2. 影响水电离平衡的因素
（1）升高温度，水的电离程度增大，KW增大。
（2）加入酸或碱，水的电离程度减小，KW不变。
（3）加入可水解的盐（如FeCl3、Na2CO3），水的电离程度增大，KW不变。
 
H2OH＋＋OH－ ΔH>0
条件变化
移动方向
c（H＋）
c（OH－）
KW
升高温度
向右
增大
增大
增大
加酸
向左
增大
减小
不变
加碱
向左
减小
增大
不变
加强酸弱碱盐
向右
增大
减小
不变
加强碱弱酸盐
向右
减小
增大
不变
3. 室温下水电离出的c（H＋）或c（OH－）的计算规律
（1）中性溶液：c（H＋）＝c（OH－）
（2）溶质为酸的溶液：H＋来源于酸电离和水电离，而OH－只来源于水。
（3）溶质为碱的溶液：OH－来源于碱电离和水电离，而H＋只来源于水。
（4）水解呈酸性或碱性的盐溶液：H＋和OH－均由水电离产生。

三、溶液的pH
1. 溶液酸、碱性的实质
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，pHc（OH－），则溶液呈酸性；
若c（H＋）＝c（OH－），则溶液呈中性；
若c（H＋）7时，水的电离一定受到促进
B. a7时，溶液的pH为或（14－a）
D. a7肯定是水的电离受到了抑制，该溶液可能是酸溶液也可能是碱溶液。如果a7时，如果是碱溶液则此时溶液中所有的H＋都是由水电离出来的，此时溶液的pH＝a，如果是酸溶液，则此时溶液中所有的OH－都是由水电离产生的，此时溶液的pOH＝，pH＝（14－a）。D选项中，当a0，则下列叙述正确的是（ ）
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，KW不变
C. 向水中加入少量固体CH3COONa，平衡逆向移动，c（H＋）降低
D. 将水加热，KW增大，pH不变
分析：加入稀氨水，平衡逆向移动，但c（OH－）增大；向水中加入少量固体硫酸氢钠，c（H＋）增大，平衡逆向移动，但温度没变，故KW不变；向水中加入少量固体CH3COONa，因为CH3COONa的水解，能促使平衡正向移动，因为CH3COO－结合了H＋，故c（H＋）降低；因为正反应是吸热反应，加热，平衡正向移动，KW增大，c（H＋）变大，pH变小。综上分析可知，本题选B项。
答案：B
点评：H2O电离产生H＋、OH－，故能影响H＋、OH－浓度的因素均能使水的电离平衡发生移动，但是并不能影响水的离子积常数；加热既能促进H2O的电离，也能影响水的离子积常数。
例3 在不同温度下的水溶液中，c（H＋）＝10x mol/L，c（OH－）＝10y mol/L，x与y的关系如图所示。请回答下列问题：

（1）曲线Ⅰ代表的温度下，水的离子积为________，曲线Ⅰ所代表的温度________（填“高于”、“低于”或“等于”）曲线Ⅱ所代表的温度。你判断的依据是 。
（2）曲线Ⅰ所代表的温度下，0.01 mol/L的NaOH溶液的pH为________。
分析：（1）根据曲线对应的数据，可以知道曲线Ⅰ代表的温度下水的离子积为1×10－12，水的电离过程是吸热过程，温度越高，水的离子积就越大，曲线Ⅰ所代表的离子积比曲线Ⅱ的大，所以，曲线Ⅰ代表的温度高。
（2）曲线Ⅰ所代表水的离子积为1×10－12，0.01 mol/L的NaOH溶液中，c（OH－）＝10－2 mol/L，则c（H＋）＝10－10 mol/L，pH＝10。
答案：（1）1×10－12 高于 曲线Ⅱ所代表的离子积比曲线Ⅰ的小，由于水的电离过程是吸热过程，温度越高，其离子积越大，故曲线Ⅱ所代表的温度较低 （2）10
点评：本题重点考查了水的离子积常数和溶液pH的计算，要明确水的离子积常数只受温度的影响。水的电离过程是吸热过程，温度越高，水的离子积就越大。
聚焦热点2：溶液的pH
例1 常温下，将0.1 mol·L－1氢氧化钠溶液与0.06 mol·L－1硫酸溶液等体积混合，该混合溶液的pH等于（ ）
A. 1.7 B. 2.0 C. 12.0 D. 12.4
分析：考查pH的计算，由方程式分析酸过量，设酸、碱均为1L，过量H＋的物质的量为0.02 mol，V＝2 L，c（H＋）＝0.01 mol·L－1，pH＝2.0。
答案：B
点评：对于强酸与强碱混合液的pH的计算，首先应判断哪种物质过量，并计算出H＋或OH－的物质的量，容易忽视的是溶液体积的变化。
例2 常温下，某强酸溶液的pH＝a，强碱溶液的pH＝b，已知a＋b＝12，两溶液混合后pH＝7，则酸溶液体积V（酸）和碱溶液体积V（碱）的正确关系是（ ）
A. V（酸）＝102V（碱） B. V（碱）＝102V（酸）
C. V（酸）＝2V（碱） D. V（碱）＝2V（酸）
分析：酸碱溶液混合后pH＝7，则
c（H＋）酸·V（酸）＝c（OH－）碱·V（碱）
即：10－a·V（酸）＝·V（碱）
则＝10－14＋a＋b＝10－2
即V（碱）＝102V（酸）。
答案：B
点评：强酸与强碱混合液的计算，关键是根据题目给定的信息确定溶液中H＋或OH－的物质的量的关系。因此，首先应该判断哪种物质过量，酸过量要计算c（H＋），碱过量要计算c（OH－），借助含溶液体积的表达式来确定两者体积的关系。
例3 下列叙述正确的是
A. 某醋酸溶液的，将此溶液稀释1倍后，溶液的，则
B. 在滴有酚酞溶液的氨水里，加入至溶液恰好无色，则此时溶液的
C. 盐酸的，盐酸的
D. 若1mL的盐酸与100mL溶液混合后，溶液的，则溶液的
分析：A.若稀释的是稀醋酸溶液，则c（H+）减小，pH增大，b＞a，故A错误；B.酚酞的变色范围是pH= 8.0～10.0（无色→红色），现红色褪去，则pH不一定小于7，可能在7～8之间，故B错误；C.常温下酸的pH不可能大于7，只能无限接近7；D.直接代入计算可知D项正确。也可用更一般的方法：设强酸的pH=a，体积为V1；强碱的pH=b，体积为V2，则有10－aV1=10－（14－b）V2，现知V1/V2=10－2，又知a=1，所以b=11
答案：D
点评：考查弱电解质的稀释，强酸的无限稀释，指示剂的变色范围，强酸与强碱混合液的pH的计算等基本知识，提醒同学们在第一轮复习至第三轮复习期间注意基本问题的重要性。
聚焦热点3: 酸碱中和滴定
例1 实验室现有3种酸碱指示剂，其pH的变色范围如下：
甲基橙：3.1～4.4 石蕊：5.0～8.0 酚酞：8.2～10.0
用0.1000 mol·L－1NaOH溶液滴定未知浓度的CH3COOH溶液，反应恰好完全时，下列叙述正确的是（ ）
A. 溶液呈中性，可选用甲基橙或酚酞作指示剂
B. 溶液呈中性，只能选用石蕊作指示剂
C. 溶液呈碱性，可选用甲基橙或酚酞作指示剂
D. 溶液呈碱性，只能选用酚酞作指示剂
分析：NaOH与CH3COOH恰好完全反应生成CH3COONa，CH3COONa为强碱弱酸盐，水解后溶液呈碱性，为了减少滴定误差，所选指示剂的pH范围应与CH3COONa溶液的pH接近，所以选择酚酞指示剂。
答案：D
点评：酸碱指示剂可以用来指示反应过程中pH的变化，以确定滴定终点。通常指示剂的变色范围应尽量与滴定终点的溶液酸碱性一致。同时，指示剂的变色范围越窄越好。一般来说，指示剂颜色由浅变深较由深变浅易于观察。
例2 如图是向100 mL的盐酸中逐渐加入NaOH溶液时，溶液pH变化的图象，根据图象所得的下列结论，正确的是（ ）

A. 原盐酸的物质的量浓度为0.1 mol/L
B. x为0.1 mol的NaOH
C. 原盐酸的物质的量浓度为1 mol/L
D. x为1 mol的NaOH
分析：根据图象得知，当未加入NaOH溶液时，盐酸pH＝1，即c（H＋）＝c（HCl）＝0.1 mol/L，故当加入NaOH溶液至溶液显中性时，加入NaOH的物质的量为n（NaOH）＝n（HCl）＝0.1 mol/L×0.1 L＝0.01 mol。
答案：A
点评：本题重点考查了中和滴定图象。要理解图象的含义。滴定终点是恰好反应点。
例3 用中和滴定法测定某烧碱样品的纯度，试根据实验回答下列问题：
（1）准确称量8.2 g含少量中性易溶杂质的样品，配成500 mL待测溶液。称量时，样品可放在________（填字母编号）称量。
A. 小烧杯中 B. 洁净纸片上 C. 托盘上
（2）滴定时，用0.2000 mol·L－1的盐酸来滴定待测溶液，不可选用________（填字母编号）作指示剂。
A. 甲基橙 B. 石蕊 C. 酚酞
（3）滴定过程中，眼睛应注视__________ __________________；
在铁架台上垫一张白纸，其目的是_____________________________________。
（4）根据下表数据，计算被测烧碱溶液的物质的量浓度是________mol·L－1，烧碱样品的纯度是__________。
滴定次数
待测溶液体积（mL）
标准酸体积
滴定前的刻度（mL）
滴定后的刻度（mL）
第一次
10.00
0.40
20.50
第二次
10. 00
4.10
24.00
（5）下列实验操作会对滴定结果产生什么后果？（填“偏高”“偏低”或“无影响”）
①观察酸式滴定管液面时，开始俯视，滴定终点平视，则滴定结果________________。
②若将锥形瓶用待测液润洗，然后再加入10.00 mL待测液，则滴定结果____________。
分析：（1）称量氢氧化钠等易潮解、腐蚀性强的试剂时，样品应放在小烧杯中；（2）酸碱中和滴定时，一般应选甲基橙、酚酞、甲基红等颜色变化较明显的指示剂，石蕊在酸或碱溶液中颜色比较淡（颜色变化不明显），易造成误差；（4）根据c待测＝分别求出第一、二次的值，再求平均值，解得c（NaOH）＝0.4000 mol·L－1；（5）①中V标偏大，故浓度偏高；②中V标偏大，则c待测也偏高。
答案：（1）A （2）B （3）锥形瓶内溶液颜色的变化 便于观察锥形瓶内液体颜色的变化，减小滴定误差 （4）0.4000 97.56% （5）①偏高 ②偏高
点评：本题是一道考查中和滴定的综合性试题，要求考生熟悉中和滴定的过程及具体的操作和注意事项。

一、强酸强碱发生中和反应的问题讨论
设一元强酸体积为Va，pH＝a，一元强碱体积为Vb，pH＝b。
当二者恰好反应时a和b以及Va、Vb的关系如下：
（1）若a＋b＝14 Va ＝Vb c（H＋）＝c（OH－）
（2）若a＋bVb碱浓酸稀
（4）＝10a＋b－14
二、强酸、强碱溶液两两等体积混合后溶液pH的计算规律
混合物质
两种溶液pH的关系
混合溶液的pH
A、B均为酸
pHA