2020版高考新创新一轮复习化学通用版学案：第八章第二节水的电离和溶液的酸碱性

第二节
水的电离和溶液的酸碱性

1.了解水的电离、离子积常数。
2．了解溶液pH的含义及其测定方法。
3．能进行pH的简单计算。


考点(一)　水的电离 【精讲精练快冲关】

[知能学通]
1．水的电离
(1)水是极弱的电解质，水的电离方程式为H2O＋H2OH3O＋＋OH－或简写为H2OH＋＋OH－。
(2)25 ℃时，纯水中c(H＋)＝c(OH－)＝1×10－7_mol·L－1；任何水溶液中，由水电离出的c(H＋)与c(OH－)都相等。
2．水的离子积常数

3．影响水的电离平衡的因素
项目
平衡移动
溶液中c(H＋)
溶液中c(OH－)
pH
溶液的酸碱性
Kw
升高温度
右移
增大
增大
减小
中性
增大
加入
酸碱
加酸
左移
增大
减小
减小
酸性
不变
加碱
左移
减小
增大
增大
碱性
不变
加入盐
Na2CO3
右移
减小
增大
增大
碱性
不变
NH4Cl
右移
增大
减小
减小
酸性
不变
加入金属Na
右移
减小
增大
增大
碱性
不变
[题点练通]

水的电离及其影响因素
1．25 ℃时，水的电离达到平衡：H2OH＋＋OH－，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
解析：选B　A项，向水中加入稀氨水，NH3·H2O电离出NH和OH－，c(OH－)增大，平衡逆向移动，错误；B项，向水中加入少量固体NaHSO4，NaHSO4电离出Na＋、H＋和SO，c(H＋)增大，平衡逆向移动，温度不变，Kw不变，正确；C项，向水中加入少量固体CH3COONa，CH3COONa电离出CH3COO－和Na＋，CH3COO－与H＋结合成弱酸CH3COOH，c(H＋)降低，平衡正向移动，错误；D项，水的电离是吸热过程，将水加热促进水的电离，Kw增大，pH减小，D项错误。
2．(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
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。
3．如图三条曲线表示不同温度下水的离子积常数，下列说法不正确的是(　　)

A．图中温度：T3>T2>T1
B．图中pH关系：pH(B)＝pH(D)＝pH(E)
C．图中五点Kw间的关系：E>D>A＝B＝C
D．C点可能是显酸性的盐溶液
解析：选D　A项，水的电离是吸热过程，升高温度促进水电离，则水中c(H＋)、c(OH－)及离子积常数增大，根据题图知，离子积常数：T3>T2>T1，所以温度：T3>T2>T1，正确；B项，三点溶液的氢离子浓度相等，则pH相等，正确；C项，温度高低顺序是A＝B＝CA＝B＝C，正确；D项，C点时，Kw＝1×10－14，c(OH－)＝1×10－6，溶液的pH＝8，显碱性，错误。

正确理解水的电离平衡曲线
(1)曲线上的任意点的Kw都相同，即c(H＋)·c(OH－)相同，温度相同。
(2)曲线外的任意点与曲线上任意点的Kw不同，温度不同。
(3)实现曲线上点之间的转化需保持温度相同，改变酸碱性；实现曲线上点与曲线外点之间的转化一定改变温度。

水电离出的c(H＋)或c(OH－)的相关计算

4．室温下，柠檬水溶液的pH是3，则其中由水电离出的c(H＋)是(　　)
A．1×10－11 mol·L－1　　　　　 B．1×10－3 mol·L－1
C．1×10－7 mol·L－1 D．0.1 mol·L－1
解析：选A　溶液的pH是3，则溶液中OH－的浓度是1×10－11 mol·L－1。酸是抑制水的电离的，所以溶液中由水电离出的c(H＋)等于溶液中水电离出的c(OH－)。
5．25 ℃时，在等体积的下列溶液中，发生电离的水的物质的量之比是(　　)
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
A．1∶10∶1010∶109 B．1∶5∶5×109∶5×108
C．1∶20∶1010∶109 D．1∶10∶104∶109
解析：选A　设溶液的体积为1 L，①中pH＝0的H2SO4溶液中c(H＋)＝1 mol·L－1，c(OH－)＝10－14 mol·L－1，电离的水的物质的量为10－14 mol; ②中c(OH－)＝0.1 mol·L－1，c(H＋)＝10－13 mol·L－1，电离的水的物质的量为10－13 mol；③中c(OH－)＝10－4 mol·L－1，电离的水的物质的量为10－4 mol；④中c(H＋)＝10－5 mol·L－1，电离的水的物质的量为10－5 mol；故①②③④中电离的水的物质的量之比为10－14∶10－13∶10－4∶10－5＝1∶10∶1010∶109。
6．思考并填空：
溶液(25 ℃)


水电离出来的
c(H＋)或c(OH－)mol·L－1
(1)pH＝2的盐酸



(2)pH＝13的NaOH溶液



(3)pH＝5的NH4Cl溶液



(4)pH＝10的Na2CO3溶液




答案：(1)10－2　10－12　10－12　(2)10－13　10－1　10－13　(3)10－5　10－9　10－5　(4)10－10　10－4　10－4

水电离出的c(H＋)或c(OH－)的计算技巧
(1)在任何溶液中水电离出来的c(H＋)与c(OH－)始终相等。
(2)溶液中的H＋浓度与水电离的H＋浓度区别：
①酸溶液中：c(H＋)溶液＝c(H＋)酸＋c(H＋)水≈c(H＋)酸；
②碱溶液中：c(H＋)溶液＝c(H＋)水。
(3)溶液中的OH－浓度与水电离的OH－浓度区别：
①碱溶液中：c(OH－)溶液＝c(OH－)碱＋c(OH－)水≈c(OH－)碱；
②酸溶液中：c(OH－)溶液＝c(OH－)水。　　

考点(二)　溶液的酸碱性与pH 【点多面广精细研】

1．溶液的酸碱性
溶液的酸碱性与c(H＋)、c(OH－)的关系：
溶液的酸碱性
c(H＋)与c(OH－)比较
c(H＋)大小
酸性溶液
c(H＋)>c(OH－)
c(H＋)>1×10－7 mol·L－1
中性溶液
c(H＋)＝c(OH－)
c(H＋)＝1×10－7 mol·L－1
碱性溶液
c(H＋)c(OH－)，再结合电荷守恒得c(Na＋)c(B＋)>c(BOH)>c(OH－)>c(H＋)
C．pH＝7时，三种溶液中c(Cl－)相等
D．当中和百分数达100%时，将三种溶液混合后，c(AOH)＋c(BOH)＋c(DOH)＝c(H＋)－c(OH－)
解析：选D　A项，酸溶液和碱溶液都抑制水的电离，盐类水解促进水的电离，随着盐酸溶液的滴入，溶液由碱溶液变为盐溶液再变为酸溶液，水电离出的c(H＋)先增大后减小，错误；B项，滴定至P点时，溶质为等物质的量的BOH和BCl，溶液呈碱性，BOH的电离程度大于B＋的水解程度，因此c(B＋)>c(Cl－)>c(BOH)>c(OH－)>c(H＋)，错误；C项，pH＝7时，三种溶液中阳离子的水解程度不同，加入的盐酸的体积不同，则三种溶液中Cl－浓度不等，错误；D项，当中和百分数达100%时，将三种溶液混合后的质子守恒为c(AOH)＋c(BOH)＋c(DOH)＝c(H＋)－c(OH－)，正确。

氧化还原滴定和沉淀滴定
1．氧化还原滴定
(1)原理：以氧化剂(或还原剂)为滴定剂，直接滴定一些具有还原性(或氧化性)的物质。
(2)实例
①酸性KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液
原理
2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O
指示剂
酸性KMnO4溶液本身呈紫色，不用另外选择指示剂
终点判断
当滴入最后一滴酸性KMnO4溶液后，溶液由无色变浅红色，且半分钟内不褪色，说明到达滴定终点
②Na2S2O3溶液滴定碘液
原理
2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI
指示剂
淀粉溶液
终点判断
当滴入最后一滴Na2S2O3溶液后，溶液的蓝色褪去，且半分钟内不恢复原色，说明到达滴定终点
2．沉淀滴定(利用生成沉淀的反应)
应用最多的是银量法，即利用Ag＋与卤素离子的反应来测定Cl－、Br－、I－或Ag＋。
[对点练]
7．(2018·天津高考节选)NOx含量的测定
将v L气样通入适量酸化的H2O2溶液中，使NOx完全被氧化成NO，加水稀释至100.00 mL。量取20.00 mL该溶液，加入v1 mL c1 mol·L－1 FeSO4标准溶液(过量)，充分反应后，用c2 mol·L－1 K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2＋，终点时消耗v2 mL。
(1)NO被H2O2氧化为NO的离子方程式为__________________________________。
(2)滴定操作使用的玻璃仪器主要有_______________________________________。
(3)滴定过程中发生下列反应：
3Fe2＋＋NO＋4H＋===NO↑＋3Fe3＋＋2H2O
Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
则气样中NOx折合成NO2的含量为___________ mg·m－3。
(4)判断下列情况对NOx含量测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
若FeSO4标准溶液部分变质，会使测定结果________。
解析：(1)NO被H2O2氧化为NO，H2O2的还原产物为H2O，离子方程式为2NO＋3H2O2===2H＋＋2NO＋2H2O。(2)滴定操作使用的玻璃仪器主要有锥形瓶、滴定管，因为FeSO4标准溶液呈酸性，K2Cr2O7标准溶液具有氧化性，所以选用酸式滴定管。(3)根据题给信息，与Cr2O反应的Fe2＋的物质的量为6c2v2×10－3 mol，标准液中Fe2＋的物质的量为c1v1×10－3 mol，则与NO反应的Fe2＋的物质的量为(c1v1－6c2v2)×10－3mol，NO的物质的量为 mol，则v L气样中折合成NO2的含量为 mol×46 g·mol－1××1 000 mg·g－1×1 000 L·m－3＝×104 mg·m－3。(4)若FeSO4标准溶液部分变质，溶液中的Fe2＋浓度减小，消耗的K2Cr2O7标准溶液体积减小，使测定结果偏高。
答案：(1)2NO＋3H2O2===2H＋＋2NO＋2H2O
(2)锥形瓶、酸式滴定管
(3)×104
(4)偏高
8．莫尔法是一种沉淀滴定法，以K2CrO4为指示剂，用标准硝酸银溶液滴定待测液，进而测定溶液中Cl－的浓度。已知：

　　　银盐
性质　　　
AgCl
AgBr
AgCN
Ag2CrO4
AgSCN
颜色
白
浅黄
白
砖红
白
溶解度/(mol·L－1)
1.34×10－6
7.1×10－7
1.1×10－8
6.5×10－5
1.0×10－6
(1)滴定终点的现象是________________________________________________。
(2)若用AgNO3溶液滴定NaSCN溶液，可选为滴定指示剂的是________(填标号)。
A．NaCl　　　　B．BaBr2　　　　C．Na2CrO4
刚好达到滴定终点时，发生反应的离子方程式为___________________________。
解析：(1)根据沉淀滴定法原理可知，溶液中Ag＋和Cl－先反应，Cl－消耗完后再和指示剂反应生成Ag2CrO4砖红色沉淀，因此滴定终点时的颜色变化为生成砖红色沉淀。(2)当用AgNO3溶液滴定NaSCN溶液时，所选择的指示剂和Ag＋反应所生成沉淀的溶解度应大于AgSCN的溶解度，由题给数据可以看出，溶解度比AgSCN大的有AgCl和Ag2CrO4，但是由于AgCl是白色沉淀，所以应选择Na2CrO4为指示剂，这样在滴定终点时沉淀的颜色发生明显的变化(白色→砖红色)，以指示滴定刚好达到终点，此时发生反应的离子方程式为2Ag＋＋CrO===Ag2CrO4↓。
答案：(1)滴入最后一滴标准溶液，生成砖红色沉淀
(2)C　2Ag＋＋CrO===Ag2CrO4↓
9．(2014·全国卷Ⅱ)某小组以CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料，在活性炭催化下，合成了橙黄色晶体X。为确定其组成，进行如下实验。
①氨的测定：精确称取w g X，加适量水溶解，注入如图所示的三颈瓶中，然后逐滴加入足量10%NaOH溶液，通入水蒸气，将样品液中的氨全部蒸出，用V1 mL c1 mol·L－1的盐酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶，用c2 mol·L－1 NaOH标准溶液滴定过剩的HCl，到终点时消耗V2 mL NaOH溶液。

②氯的测定：准确称取样品X，配成溶液后用AgNO3标准溶液滴定，K2CrO4溶液为指示剂，至出现淡红色沉淀不再消失为终点(Ag2CrO4为砖红色)。
回答下列问题：
(1)装置中安全管的作用原理是_________________________________________。
(2)用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时，应使用______式滴定管，可使用的指示剂为__________。
(3)样品中氨的质量分数表达式为___________________________________________。
(4)测定氨前应该对装置进行气密性检验，若气密性不好测定结果将__________(填“偏高”或“偏低”)。
(5)测定氯的过程中，使用棕色滴定管的原因是______________________________；滴定终点时，若溶液中c(Ag＋)＝2.0×10－5 mol·L－1，c(CrO)为____________mol·L－1。[已知：Ksp(Ag2CrO4)＝1.12×10－12]
(6)经测定，样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1∶6∶3，钴的化合价为__________。制备X的化学方程式为___________________________________________；X的制备过程中温度不能过高的原因是________________________________________。
解析：(1)当A中压力过大时，安全管中液面上升，使A瓶中压力稳定。(2)盛装氢氧化钠溶液应使用碱式滴定管，强碱滴定强酸，可以使用酚酞，也可以使用甲基红作指示剂。(3)总的盐酸的物质的量减去氢氧化钠的物质的量即为氨气物质的量，所以氨的质量分数的表达式为×100%。(4)气密性不好，会有一部分氨逸出，使测定结果偏低。(5)因为硝酸银见光易分解，所以使用棕色滴定管；由题意，c2(Ag＋)×c(CrO)＝4.0×10－10×c(CrO)＝1.12×10－12，c(CrO)＝2.8×10－3mol·L－1。(6)由题给条件可以写出X的化学式为[Co(NH3)6]Cl3，所以Co的化合价为＋3，制备X的化学方程式为2CoCl2＋2NH4Cl＋10NH3＋H2O2===2[Co(NH3)6]Cl3＋2H2O，反应物中有NH3和H2O2，温度过高，会使过氧化氢分解、氨气逸出，不利于X的制备。
答案：(1)当A中压力过大时，安全管中液面上升，使A瓶中压力稳定　(2)碱　酚酞(或甲基红)
(3)×100%　(4)偏低
(5)防止硝酸银见光分解　2.8×10－3
(6)＋3　2CoCl2＋2NH4Cl＋10NH3＋H2O2===
2[Co(NH3)6]Cl3＋2H2O　温度过高过氧化氢分解、氨气逸出