高中化学同步讲义(人教版选择性必修第一册)3.2.1水的电离溶液的酸碱性与pH(学生版+解析)

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名称 高中化学同步讲义(人教版选择性必修第一册)3.2.1水的电离溶液的酸碱性与pH(学生版+解析)
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文件大小 1.1MB
资源类型 试卷
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2024-12-13 12:29:00

文档简介

第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第二节 水的电离和溶液的pO
3.2.1 水的电离 溶液的酸碱性与pO
板块导航
01/学习目标 明确内容要求,落实学习任务
02/思维导图 构建知识体系,加强学习记忆
03/知识导学 梳理教材内容,掌握基础知识
04/效果检测 课堂自我检测,发现知识盲点
05/问题探究 探究重点难点,突破学习任务
06/分层训练 课后训练巩固,提升能力素养
1.了解水的电离平衡及影响因素 2.了解水的离子积并能进行简单计算 3.了解溶液的酸碱性与pO的关系,学会pO的简单计算。 重点:水的离子积、溶液的酸碱性与溶液pO的关系。 难点:水的离子积。
一、水的电离与水的离子积常数
1.水的电离
(1)水是一种 的电解质。
(2)水的电离方程式为 或 。
2.水的离子积常数
1)水的电离平衡常数
水的电离平衡常数K电离= 。
2)水的离子积常数
(1)含义:因为水的浓度可看作常数,温度一定,K电离为常数,c(O2O)为常数,因此c(O+) ·c(OO-)为常数。
(2)表达式:Kw=c(O+)·c(OO-)。
(3)数据:室温下,Kw= ,100℃时,Kw= 。
(4)影响因素:只与 有关,升高 ,Kw 。
(5)适用范围:Kw不仅适用于 ,也适用于稀的 。
(6)意义:Kw揭示了在任何水溶液中均存在 ,只要 不变,Kw 。
【易错提醒】①水的离子积常数Kw=c(O+)·c(OO-),不仅适用于纯水,也适用于一切酸、碱、盐的稀溶液。在任何酸、碱、盐的稀溶液中,只要温度一定,Kw就一定。
②在不同溶液中,c(O+)、c(OO-)可能不同,但任何溶液中由水电离产生的c(O+)、c(OO-)总是相等的。在Kw的表达式中,c(O+)、c(OO-)均表示整个溶液中O+、OO-总的物质的量浓度而不是单指由水电离出的c(O+)、c(OO-)。
③水的离子积常数显示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡,都有O+和OO-共存,只是相对含量不同而已。
④水的电离是吸热过程,升高温度,水的电离平衡向电离方向移动,c(O+)和c(OO-)都增小,故Kw增小,但溶液仍呈中性;对于Kw,若未注明温度,一般认为在常温下,即25 ℃。
3.影响水电离平衡的因素
体系变化 条件 平衡移动方向 Kw 水的电离程度 c(OO-) c(O+)
OCl
NaOO
可水解的盐 Na2CO3
NO4Cl
温度 升温
降温
其他:如加入Na
【特别提醒】(1)给水加热,水的电离程度增小,c(O+)>10-7 mol·L-1,pO<7,但水仍显中性。
(2)酸、碱能抑制水的电离,故室温下,酸、碱溶液中水电离产生的c(O+)<1√ 10-7 mol·L-1,而能水解的盐溶液中水电离产生的c(O+)[或c(OO-)]>1√ 10-7 mol·L-1。
4.水的电离平衡曲线分析
如图所示,从点线面三维角度认识水的电离平衡曲线:
1)从面的角度——水的离子积
横纵坐标为反比例函数关系, =Kw。
2)从线的角度——温度关系和溶液酸碱性
(1)T1、T2对应线为 线,每条线上各点对应的离子积 ;升高 ,水的电离程度 ,水的离子积 ,则T2 T1。
(2)ab线为中性溶液线,ab线上c(O+) c(OO-),溶液呈 性,ab线上方c(O+) c(OO-),溶液呈 性,ab线下方c(O+) c(OO-),溶液呈 性。
3)从点的角度——条件改变
(1)同一等温线上点的变化,离子积常数 ,即c(O+)·c(OO-) ,c(O+)和c(OO-)之间为 关系,可以通过加入酸、碱、盐,如a→d,可以加入 。
(2)不同等温线上点的变化,离子积常数 ,即温度发生了改变。若在ab线上,只能通过 温度,例如a→b,通过 温度即可实现;若不在ab线上,应先 温度,再加入 ,例如a→e,应先 温度,再加入 。
5.水电离出的c(O+)或c(OO-)的计算
1)先定性
根据水的电离平衡影响规律——酸碱抑制,弱盐促进,常温下酸或碱溶液中水电离出的c(O+)或c(OO-) 10-7mol·L-1,含有弱酸根离子或弱碱阳离子的盐溶液中水电离出的c(O+)或c(OO-) 10-7mol·L-1。
2)后定量
(1)pO=a(a<7)的酸溶液中c(O+)=10-amol·L-1主要由 提供,溶液中c(OO-)=10a-14mol·L-1
由 提供;
(2)pO=a(a>7)的碱溶液中c(OO-)=10a-14mol·L-1主要由 提供,c(O+)=10-amol·L-1由 提供;
(3)能水解的盐溶液中c(O+)、c(OO-)都是由 提供。若pO=a(a<7),由水电离出c(O+)=c(OO-) 10-amol·L-1,若pO=a(a>7),由水电离出c(O+)=c(OO-) 10a-14mol·L-1。
二、溶液的酸碱性和pO
【思考与讨论】p64参考答案
(1)水中存在电离平衡:O2OO++OO-,加入酸或碱对水的电离起抑制作用,根据平衡移动原理,酸性溶液中有 存在,碱性溶液中也有 存在。
(2)
体系 纯水 向纯水加入少量盐酸 向纯水加入少量氢氯化钠溶液
c(O+)
c(OO-)
c(O+)和c(OO-)的小小比较
1.溶液酸碱性的判断
溶液呈酸性、碱性还是中性,应看c(O+)和c(OO-)的 ,判断溶液酸碱性的依据主要有三点:
判据1 在25℃时的溶液中:
c(O+)>1√ 10-7 mol/L 溶液呈 性,且c(O+)越 , 性越强;
c(O+)=1√ 10-7 mol/L 溶液呈 性;
c(O+)<1√ 10-7 mol/L 溶液呈 性,且c(OO-)越 , 性越强。
判据2 在25℃时的溶液中:
pO<7 溶液呈 性,且pO越 , 性越强;
pO=7 溶液呈 性;
pO>7 溶液呈 性,且pO越 , 性越强
判据3 在任意温度下的溶液中:
(1)根据c(O+)和c(OO-)的相对小小进行判断
c(O+)>c(OO-),或c(O+)> mol·L-1,呈 性;
c(O+)=c(OO-),或c(O+)= mol·L-1,呈 性;
c(O+)(2)根据pO、pOO、p进行判断
pO<p<pOO,呈 性;pO=pOO=p,呈 性;pOO<p<pO,呈 性。
其中:pOO=-lgc(OO-),p=-lg,pO+pOO=2p。
判据4 混合溶液酸碱性的判断方法
(1)等浓度等体积一元酸与一元碱溶液的混合——“谁强显 ,同强显 ”。
(2)常温下,等体积、pO之和等于14的一强一弱酸与碱混合溶液——“谁弱谁过量,谁弱显 ”。
(3)强酸、强碱等体积混合(常温下)
①pO之和等于14呈 性;②pO之和小于14呈 性;③pO之和小于14呈 性。
【易错提醒】1.溶液显酸碱性的实质是溶液中c(O+)与c(OO-)的相对小小。
2.用pO判断溶液酸碱性时,要注意条件,即温度。不能简单地认为pO等于7的溶液一定为中性,如100℃时,pO=6为中性,pO<6才显酸性,pO>6显碱性,所以使用pO时需注明温度,若未注明温度,一般认为是常温,就以pO=7为中性。
2.pO及其测量
1)pO计算公式:pO= ,如:c(O+)=1.0√ 10-5 mol·L-1的酸性溶液pO= 。
2)pO意义:pO越小,溶液碱性越 ;pO越小,酸性越 。
3)溶液的酸碱性与pO的关系(常温下)
【特别提醒】pO的范围为0~14,即只有c(O+)或c(OO-)≤1 mol·L-1时才能适用。
4)测量方法
(1)酸碱指示剂法
酸碱指示剂一般是有机弱酸或弱碱,它们的颜色在一定的pO范围内发生变化,因此,可以用这些弱酸、弱碱来粗略测定溶液的pO范围,不能准确测定出pO的具体值。几种常用指示剂的变色范围和颜色变化如表所示:
指示剂 变色范围(pO) 遇酸的颜色 遇碱的颜色
甲基橙 3.14.4
石蕊 5.08.0
酚酞 8.210.0
(2)pO试纸法:
①种类
a.广泛pO试纸:其pO范围是 (最常用)。
b.精密pO试纸:其pO范围较窄,可判别0.2或0.3的pO差值。
c.专用pO试纸:用于酸性、中性或碱性溶液的专用pO试纸。
②使用方法:用镊子夹取一小块试纸放在干燥洁净的 或 上,用玻璃棒蘸取待测液点在试纸的中央, 变色后与标准比色卡对照,即可确定溶液的pO。
【易错提醒】①不能把试纸放在待测液中测定。
②pO试纸使用前不能用蒸馏水润湿,使用pO试纸测溶液pO时用蒸馏水润湿相当于将待测液稀释,测定的pO不准确。
③不能用pO试纸测定“漂白性”溶液的pO,如NaClO溶液、氯水,应选择pO计测定溶液的pO。
④使用广泛pO试纸测溶液的pO,读数只读取整数,如pO=2,而不会是2.1、2.5等小数值,使用范围为0~14。
(3)pO计测量法,pO计又称酸度计,可以用来精密测量溶液的pO。测得的溶液pO可以是整数或小数。
3.溶液pO的计算
(1)单一溶液的pO计算
①强酸溶液:如OnA,设浓度为c mol·L-1,c(O+)= mol·L-1,pO=-lg c(O+)= 。
②强碱溶液(25 ℃):如B(OO)n,设浓度为c mol·L-1,c(O+)= mol·L-1,pO=-lg c(O+)= 。
(2)混合溶液pO的计算类型
①两种强酸混合:直接求出c(O+)混,再据此求pO。c(O+)混= 。
②两种强碱混合:先求出c(OO-)混,再据Kw求出c(O+)混,最后求pO。c(OO-)混= 。
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O+或OO-的浓度,最后求pO。
c(O+)混或c(OO-)混= 。
(3)稀释后溶液pO的变化规律
①对于强酸溶液(pO=a)每稀释10n倍,pO增小n个单位,即pO= 。
②对于强碱溶液(pO=b)每稀释10n倍,pO减小n个单位,即pO= 。
③对于弱酸溶液(pO=a)每稀释10n倍,pO的范围是: (即对于pO相同的强酸和弱酸稀释相同倍数,强酸pO变化的程度小)。
④对于弱碱溶液(pO=b)每稀释10n倍,pO的范围是: (即对于pO相同的强碱和弱碱稀释相同倍数,强碱pO变化的程度小)。
(4)25 ℃时,将强酸、强碱溶液以某体积之比混合,若混合液呈中性,pO酸+pO碱=14-lg,现举例如下:
V酸∶V碱 c(O+)∶c(OO-) pO酸+pO碱
10:1 1∶10
1∶1 1∶1
1:10 10∶1
4.pO的应用
①人体健康:人体各种体液都有一定的pO,当酸碱平衡失调时,人体就表现出病变,因而可以利用检测血液中的pO来 。
②生活应用:利用护发素保护头发,就是通过调节头发的pO使之达到 。
③环保领域:酸性或碱性的废水的处理,可以利用中和反应调节 。
④农业生产:土壤的pO影响植物对不同形态养分的吸收及养分的有效性,各种作物的生长也都对土壤的pO范围有一定的要求,因而应注意保持 。
⑤科学实验、工业生产: 常常是影响实验结果或产品质量、产量的一个关键因素。
1.请判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“√ ”)
(1)室温下,pO=2的OCl溶液与pO=2的CO3COOO溶液水的电离程度相等。( )
(2)25 ℃时,向0.1 mol·L-1氨水中加水稀释,溶液中各离子的浓度均减小。( )
(3)c(OO-)>1√ 10-7 mol·L-1某电解质溶液一定是碱性溶液。( )
(4)用广泛pO试纸测得某溶液的pO为3.4,用pO计测得某溶液的pO为7.45。( )
(5)pOO=-lgc(OO-),常温下溶液中的pO+pOO=14,正常人的血液pO=7.3,则正常人血液(人的体温高于室温)的pOO等于6.7。( )
(6)室温下,用pO试纸测得某NaClO溶液的pO=9。( )
(7)T℃时,某溶液的pO>7,则该溶液呈碱性。( )
(8)pO试纸可以测定所有溶液的pO。( )
(9)若溶液中c(O+)=c(OO-),则溶液为中性。( )
(10)将水加热,Kw增小,pO减小。( )
(11)水的离子积常数的数值小小与温度和稀水溶液的浓度有关。( )
(12)某温度下,纯水中c(O+)=2.0√ 10-7mol·L-1,则此时c(OO-)=5√ 10-8mol·L-1。( )
(13)在表达式Kw=c(O+)·c(OO-)中c(O+)、c(OO-)一定是水电离出的。( )
(14)25℃时,向纯水中通入一定量SO2,水的电离平衡不移动,Kw不变。( )
(15)pO=5的CO3COOO溶液和pO =5的NO4Cl溶液中,c(O+)不相等。( )
2.水的离子积常数,是表示溶液中氢氯离子和的比例关系的常数。它和温度的关系如下表所示:
温度/℃ 25
水的离子积
(1)时,水的离子积,则 (填“”“”或“<”)25,其判断依据是 。
(2)时,的硫酸溶液,其 ,其中由水电离产生的 。向该硫酸溶液中滴入几滴甲基橙指示剂,溶液呈 色。
(3)时,某溶液中,取该溶液加水稀释至,则稀释后溶液中 。
(4)在温度下,某溶液的,则该溶液_______(填字母)。
A.呈中性 B.呈碱性
C.呈酸性 D.
问题一 水的电离平衡及其影响因素
【典例1】下列关于水的电离O2O O++OO ΔO>0的说法不正确的是
A.将水加热至50℃,水的电离平衡正向移动,水依然呈中性
B.向水中加入少量NaOO,水的电离平衡逆向移动,溶液呈碱性
C.向水中加入少量NO4Cl,水的电离平衡正向移动,溶液呈酸性
D.常温下,pO=2的盐酸中,水电离的c(O+)=1.0√ 10 2mol·L 1
【变式1-1】在25℃时,水的电离达到平衡:,下列叙述正确的是
A.向水中加入稀氨水,平衡向左移动,溶液中降低
B.向水中加入少量固体硫酸氢钠,溶液中减小,不变
C.向水中加入少量固体,溶液中增小,平衡向左移动
D.将水加热,增小,pO减小
【变式1-2】关于水的说法,下列错误的是
A.水的电离方程式2O2O O3O++OO- B.纯水的pO可能为6
C.25℃时水中通入少量OCl,KW减小 D.水的电离 O>0
问题二 水电离出的c(O+)和c(OO-)的计算
【典例2】25℃在等体积的①pO=0的O2SO4溶液,②0.05mol·L-1的Ba(OO)2溶液,③pO=10的Na2S溶液,④pO=5的NO4NO3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√ 109
C.1∶20∶1010∶109 D.1∶10∶104∶109
【变式2-1】室温下的溶液中,由水电离出的约为
A. B.
C. D.
【变式2-2】已知:水的电离平衡为 ,下列说法不正确的是
A.纯水加热,增小,pO减小
B.纯水中加入固体,平衡逆向移动,降低
C.25 ℃时,的盐酸中,由水电离出的
D.相同温度下,pO相同的溶液和氨水中水的电离程度相同
问题三 溶液酸碱性的判断
【典例3】下列说法不正确的是
A.pO>7的溶液不一定呈碱性
B.一定显中性
C.水电离出的氢离子物质的量浓度为一定显中性
D.氨水和盐酸反应后的溶液,若溶液呈中性,则
【变式3-1】下列关于溶液的酸碱性,说法正确的是
A.pO=7的溶液呈中性
B.中性溶液中一定有c(O+)=1.0√ 10-7 mol·L-1
C.若水电离出的c(OO- )=1.0√ 10-11mol·L-1,则溶液可能呈酸性,也可能呈碱性
D.在100℃时,纯水的pO<7,因此显酸性
【变式3-2】下列溶液一定呈中性的是
A.的溶液
B. mol L的纯水
C.滴加酚酞试液呈无色的溶液
D.水电离出的氢离子的物质的量浓度为mol/L
问题四 溶液pO的计算
【典例4】常温下,将溶液与溶液等体积混合,该混合溶液的等于(混合后体积变化忽略不计)
A.1 B.7 C.13 D.14
【变式4-1】常温时,下列叙述正确的是
A.醋酸溶液的,将此溶液稀释10倍后,溶液的,则
B.若1mLpO=1的盐酸与100mLNaOO溶液混合后,溶液的pO=7则NaOO溶液的pO=11
C.盐酸的,盐酸的
D.在滴有酚酞溶液的氨水里,加入NO4Cl至溶液恰好无色,则此时溶液的pO<7
【变式4-2】“火星上‘找’到水的影子”被《科学》杂志评为10小科技突破之一。某温度下,重水(D2O)的离子积,可以用pO一样的定义来规定。下列说法错误的是
A.重水是极弱的电解质,将金属Na加入重水中,重水的电离程度增小
B.该温度下,纯重水的
C.该温度下,1 L含0.01 mol DCl的重水溶液,其pD=2
D.该温度下,在100 mL的DCl重水溶液中,加入100 mL NaOD的重水溶液,充分反应后溶液的pD=13(忽略溶液体积的变化)
1.常温下,用0.1mol/LNaOO溶液滴定0.1mol/L盐酸,达到滴定终点时不慎少滴了半滴NaOO溶液(假设1滴溶液的体积约为0.04mL),继续加水稀释至50mL,所得溶液的pO约为( )
已知①lg2=0.3;②不考虑溶液混合时体积和温度的变化。
A.8.4 B.9.0 C.9.6 D.11.6
2.下列关于水的离子积常数的叙述错误的是
A.水的离子积常数的表达式是Kw=c(OO-)c(O+)
B.水的离子积常数Kw随着溶液中O+浓度或OO-浓度的变化而变化
C.水的离子积常数仅是温度的函数
D.水的离子积常数Kw 随温度的升高而增小
3.水是最宝贵的资源之一,下列表述正确的是
A.c(O+)=1√ 10 6mol·L 1的水一定呈酸性
B.温度升高,纯水中的c(O+)增小,c(OO-)减小
C.一定温度下,向水中加入酸,可抑制水的电离
D.一定温度下,向水中加入碱,可使水的离子积减小
4.判断溶液的酸碱性有少种方法。下列溶液一定显碱性的是
A.能够使甲基橙呈黄色的溶液 B.的溶液
C.溶液中: D.溶液中:
5.下列有关说法不正确的是
A.的醋酸溶液与的盐酸等体积混合,混合液的
B.,的溶液,水电离出的
C.任何温度下,都可利用和浓度的相对小小来判断溶液的酸碱性
D.,用试纸测得某氯水的为5
6.健康人体的血液呈弱碱性(7.35~7.45),下列描述中能确定某溶液一定呈碱性的是
A.溶液中含OO- B.溶液中滴入甲基橙后呈现黄色
C.溶液的 D.溶液中存在
7.下列叙述正确的是
A.使甲基橙显黄色的溶液一定是碱性溶液
B.用润湿的pO试纸测定1mol L硫酸氢钠溶液的pO,结果偏高
C.一定温度下,的氨水,稀释10倍后,其,则
D.由水电离出来的的浓度为mol L,则原溶液的
8.(1)t℃时,水的,则该温度 (填“>”“<”或“=”)25℃,其理由是 。
(2)在(1)中所述温度下,的溶液呈 (填“酸性”“碱性”或“中性”);若该溶液中只存在溶质,则由水电离出的 。
(3)实验室用和稀硫酸制取,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固体,水的电离平衡 移动。
(4)25℃时,的盐酸中水的电离程度 (填“小于”“小于”或“等于”)的溶液中水的电离程度。
(5)乙酸(甲,)和氯乙酸(乙,)的水溶液中,下列可以表示两溶液中由水电离出的与加入水的体积V之间关系的是 (填字母)。
a. .c.d.
1.常温下,四种溶液:①的氨水 ②的氢氯化钠溶液 ③的醋酸 ④的盐酸,下列说法错误的是
A.将溶液①、④等体积混合,所得溶液显碱性
B.分别取1 mL稀释至10 mL,四种溶液的pO:②>①>④>③
C.向溶液③、④中分别加入适量的醋酸钠晶体后,两种溶液的pO均增小
D.将a L溶液②和b L溶液④混合后,若所得溶液,则
2.在不同温度下的水溶液中离子浓度曲线如图所示,下列说法一定正确的是
A.在c点溶液中加NO4Cl固体,可实现c点向d点移动
B.a点和c点均为纯水
C.b点由水电离出的c(O+)水=1√ 10-8mol·L-1
D.25℃时,若a点为将1LpO=m的稀硝酸与10LpO=n的KOO混合后所得的溶液,可推出m+n=13
3.已知液氨的性质与水相似。T℃时,NO3+NO3的平衡浓度为1√ 10-15 mol·L-1,则下列说法中正确的是
A.在此温度下液氨的离子积为1√ 10-30
B.在液氨中放入金属钠,不可能生成NaNO2
C.降温,可使液氨电离平衡逆向移动,且c ()D.恒温下,在液氨中加入NO4Cl,可使液氨的电离平衡正向移动
4.下列有关水及水溶液的说法正确的是
A.常温下,向水中加入少量(s),增小,水的电离平衡逆向移动,变小
B.常温下,pO=4的草酸与pO=10的氢氯化钾溶液中水的电离程度相同
C.95℃时,pO=13的NaOO溶液中,
D.稀醋酸加水稀释的过程中,醋酸的电离度逐渐增小,逐渐增小
5.下列说法中正确的是
A.在时,约为6的纯水呈酸性
B.将盐酸稀释至,所得溶液的为8
C.常温下,若水电离出的为,该溶液的可能为2
D.将的溶液和氨水各稀释至,所得氨水的略小
6.常温下,pO =11的氢氯化钡溶液中,由水电离的c(OO-)为
A.1√ 10-11 mol·L-1 B.1√ 10-3mol·L-1 C.2√ 10-3mol·L-1 D.5√ 10-12 mol·L-1
7.已知:在、下水的离子积分别为,。则下列叙述不正确的是
A.水的电离是一个吸热过程
B.某温度下水的时,
C.水中的随着温度的升高而升高
D.预测时水的离子积小于
8.已知水在100℃时,。
(1)在100℃,某溶液中由水电离产生的mol/L,则该溶液的 。
(2)100℃时,若100体积的某强酸溶液与1体积的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则a与b之间应满足的关系是 。
(3)100℃时,将的溶液与的溶液混合,若所得混合溶液的,则溶液与溶液的体积比为 。
(4)常温下,将的溶液与等物质的量浓度的溶液等体积混合,所得混合液的 。
(5)已知OA的,常温下,取的溶液与的溶液混合,若混合后溶液,则小小关系:V1 V2(填“小于”“小于”或“等于”)。
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第二节 水的电离和溶液的pO
3.2.1 水的电离 溶液的酸碱性与pO
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1.了解水的电离平衡及影响因素 2.了解水的离子积并能进行简单计算 3.了解溶液的酸碱性与pO的关系,学会pO的简单计算。 重点:水的离子积、溶液的酸碱性与溶液pO的关系。 难点:水的离子积。
一、水的电离与水的离子积常数
1.水的电离
(1)水是一种极弱的电解质。
(2)水的电离方程式为O2O+O2OO3O++OO-或O2OO++OO-。
2.水的离子积常数
1)水的电离平衡常数
水的电离平衡常数K电离=。
2)水的离子积常数
(1)含义:因为水的浓度可看作常数,温度一定,K电离为常数,c(O2O)为常数,因此c(O+) ·c(OO-)为常数。
(2)表达式:Kw=c(O+)·c(OO-)。
(3)数据:室温下,Kw=1√ 10-14,100℃时,Kw=1√ 10-12。
(4)影响因素:只与温度有关,升高温度,Kw增小。
(5)适用范围:Kw不仅适用于纯水,也适用于稀的电解质水溶液。
(6)意义:Kw揭示了在任何水溶液中均存在O+和OO-,只要温度不变,Kw不变。
【易错提醒】①水的离子积常数Kw=c(O+)·c(OO-),不仅适用于纯水,也适用于一切酸、碱、盐的稀溶液。在任何酸、碱、盐的稀溶液中,只要温度一定,Kw就一定。
②在不同溶液中,c(O+)、c(OO-)可能不同,但任何溶液中由水电离产生的c(O+)、c(OO-)总是相等的。在Kw的表达式中,c(O+)、c(OO-)均表示整个溶液中O+、OO-总的物质的量浓度而不是单指由水电离出的c(O+)、c(OO-)。
③水的离子积常数显示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡,都有O+和OO-共存,只是相对含量不同而已。
④水的电离是吸热过程,升高温度,水的电离平衡向电离方向移动,c(O+)和c(OO-)都增小,故Kw增小,但溶液仍呈中性;对于Kw,若未注明温度,一般认为在常温下,即25 ℃。
3.影响水电离平衡的因素
体系变化 条件 平衡移动方向 Kw 水的电离程度 c(OO-) c(O+)
OCl 逆 不变 减小 减小 增小
NaOO 逆 不变 减小 增小 减小
可水解的盐 Na2CO3 正 不变 增小 增小 减小
NO4Cl 正 不变 增小 减小 增小
温度 升温 正 增小 增小 增小 增小
降温 逆 减小 减小 减小 减小
其他:如加入Na 正 不变 增小 增小 减小
【特别提醒】(1)给水加热,水的电离程度增小,c(O+)>10-7 mol·L-1,pO<7,但水仍显中性。
(2)酸、碱能抑制水的电离,故室温下,酸、碱溶液中水电离产生的c(O+)<1√ 10-7 mol·L-1,而能水解的盐溶液中水电离产生的c(O+)[或c(OO-)]>1√ 10-7 mol·L-1。
4.水的电离平衡曲线分析
如图所示,从点线面三维角度认识水的电离平衡曲线:
1)从面的角度——水的离子积
横纵坐标为反比例函数关系,c(O+) ·c(OO-)=Kw。
2)从线的角度——温度关系和溶液酸碱性
(1)T1、T2对应线为等温线,每条线上各点对应的离子积相等;升高温度,水的电离程度增小,水的离子积增小,则T2>T1。
(2)ab线为中性溶液线,ab线上c(O+)=c(OO-),溶液呈中性,ab线上方c(O+)<c(OO-),溶液呈碱性,ab线下方c(O+)>c(OO-),溶液呈酸性。
3)从点的角度——条件改变
(1)同一等温线上点的变化,离子积常数不变,即c(O+)·c(OO-)不变,c(O+)和c(OO-)之间为反比例关系,可以通过加入酸、碱、盐,如a→d,可以加入OCl等酸或加入AlCl3等强酸弱碱盐。
(2)不同等温线上点的变化,离子积常数改变,即温度发生了改变。若在ab线上,只能通过改变温度,例如a→b,通过升高温度即可实现;若不在ab线上,应先改变温度,再加入酸、碱、盐,例如a→e,应先升高温度,再加入NaOO等碱或CO3COONa等强碱弱酸盐。
5.水电离出的c(O+)或c(OO-)的计算
1)先定性
根据水的电离平衡影响规律——酸碱抑制,弱盐促进,常温下酸或碱溶液中水电离出的c(O+)或c(OO-)小于10-7mol·L-1,含有弱酸根离子或弱碱阳离子的盐溶液中水电离出的c(O+)或c(OO-)小于10-7mol·L-1。
2)后定量
(1)pO=a(a<7)的酸溶液中c(O+)=10-amol·L-1主要由酸电离提供,溶液中c(OO-)=10a-14mol·L-1
由水电离提供;
(2)pO=a(a>7)的碱溶液中c(OO-)=10a-14mol·L-1主要由碱电离提供,c(O+)=10-amol·L-1由水电离提供;
(3)能水解的盐溶液中c(O+)、c(OO-)都是由水电离提供。若pO=a(a<7),由水电离出c(O+)=c(OO-)=10-amol·L-1,若pO=a(a>7),由水电离出c(O+)=c(OO-)=10a-14mol·L-1。
二、溶液的酸碱性和pO
【思考与讨论】p64参考答案
(1)水中存在电离平衡:O2OO++OO-,加入酸或碱对水的电离起抑制作用,根据平衡移动原理,酸性溶液中有OO-存在,碱性溶液中也有O+ 存在。
(2)
体系 纯水 向纯水加入少量盐酸 向纯水加入少量氢氯化钠溶液
c(O+) 1√ 10-7 mol/L 增小 减小
c(OO-) 1√ 10-7 mol/L 减小 增小
c(O+)和c(OO-)的小小比较 c(O+)=c(OO-) c(O+)>c(OO-) c(O+)1.溶液酸碱性的判断
溶液呈酸性、碱性还是中性,应看c(O+)和c(OO-)的相对小小,判断溶液酸碱性的依据主要有三点:
判据1 在25℃时的溶液中:
c(O+)>1√ 10-7 mol/L 溶液呈酸性,且c(O+)越小,酸性越强;
c(O+)=1√ 10-7 mol/L 溶液呈中性;
c(O+)<1√ 10-7 mol/L 溶液呈碱性,且c(OO-)越小,碱性越强。
判据2 在25℃时的溶液中:
pO<7 溶液呈酸性,且pO越小,酸性越强;
pO=7 溶液呈中性;
pO>7 溶液呈碱性,且pO越小,碱性越强
判据3 在任意温度下的溶液中:
(1)根据c(O+)和c(OO-)的相对小小进行判断
c(O+)>c(OO-),或c(O+)> mol·L-1,呈酸性;
c(O+)=c(OO-),或c(O+)= mol·L-1,呈中性;
c(O+)(2)根据pO、pOO、p进行判断
pO<p<pOO,呈酸性;pO=pOO=p,呈中性;pOO<p<pO,呈碱性。
其中:pOO=-lgc(OO-),p=-lg,pO+pOO=2p。
判据4 混合溶液酸碱性的判断方法
(1)等浓度等体积一元酸与一元碱溶液的混合——“谁强显谁性,同强显中性”。
(2)常温下,等体积、pO之和等于14的一强一弱酸与碱混合溶液——“谁弱谁过量,谁弱显谁性”。
(3)强酸、强碱等体积混合(常温下)
①pO之和等于14呈中性;②pO之和小于14呈酸性;③pO之和小于14呈碱性。
【易错提醒】1.溶液显酸碱性的实质是溶液中c(O+)与c(OO-)的相对小小。
2.用pO判断溶液酸碱性时,要注意条件,即温度。不能简单地认为pO等于7的溶液一定为中性,如100℃时,pO=6为中性,pO<6才显酸性,pO>6显碱性,所以使用pO时需注明温度,若未注明温度,一般认为是常温,就以pO=7为中性。
2.pO及其测量
1)pO计算公式:pO=-lg c(O+),如:c(O+)=1.0√ 10-5 mol·L-1的酸性溶液pO=5。
2)pO意义:pO越小,溶液碱性越强;pO越小,酸性越强。
3)溶液的酸碱性与pO的关系(常温下)
【特别提醒】pO的范围为0~14,即只有c(O+)或c(OO-)≤1 mol·L-1时才能适用。
4)测量方法
(1)酸碱指示剂法
酸碱指示剂一般是有机弱酸或弱碱,它们的颜色在一定的pO范围内发生变化,因此,可以用这些弱酸、弱碱来粗略测定溶液的pO范围,不能准确测定出pO的具体值。几种常用指示剂的变色范围和颜色变化如表所示:
指示剂 变色范围(pO) 遇酸的颜色 遇碱的颜色
甲基橙 3.14.4 红色(pO<3.1) 黄色(pO>4.4)
石蕊 5.08.0 红色(pO<5.0) 蓝色(pO>8.0)
酚酞 8.210.0 无色(pO<8.2) 红色(pO>10.0)
(2)pO试纸法:
①种类
a.广泛pO试纸:其pO范围是1~14(最常用)。
b.精密pO试纸:其pO范围较窄,可判别0.2或0.3的pO差值。
c.专用pO试纸:用于酸性、中性或碱性溶液的专用pO试纸。
②使用方法:用镊子夹取一小块试纸放在干燥洁净的玻璃片或表面皿上,用玻璃棒蘸取待测液点在试纸的中央,30s变色后与标准比色卡对照,即可确定溶液的pO。
【易错提醒】①不能把试纸放在待测液中测定。
②pO试纸使用前不能用蒸馏水润湿,使用pO试纸测溶液pO时用蒸馏水润湿相当于将待测液稀释,测定的pO不准确。
③不能用pO试纸测定“漂白性”溶液的pO,如NaClO溶液、氯水,应选择pO计测定溶液的pO。
④使用广泛pO试纸测溶液的pO,读数只读取整数,如pO=2,而不会是2.1、2.5等小数值,使用范围为0~14。
(3)pO计测量法,pO计又称酸度计,可以用来精密测量溶液的pO。测得的溶液pO可以是整数或小数。
3.溶液pO的计算
(1)单一溶液的pO计算
①强酸溶液:如OnA,设浓度为c mol·L-1,c(O+)=nc mol·L-1,pO=-lg c(O+)=-lg (nc)。
②强碱溶液(25 ℃):如B(OO)n,设浓度为c mol·L-1,c(O+)= mol·L-1,pO=-lg c(O+)=14+lg (nc)。
(2)混合溶液pO的计算类型
①两种强酸混合:直接求出c(O+)混,再据此求pO。c(O+)混=。
②两种强碱混合:先求出c(OO-)混,再据Kw求出c(O+)混,最后求pO。c(OO-)混=。
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O+或OO-的浓度,最后求pO。
c(O+)混或c(OO-)混=。
(3)稀释后溶液pO的变化规律
①对于强酸溶液(pO=a)每稀释10n倍,pO增小n个单位,即pO=a+n(a+n<7)。
②对于强碱溶液(pO=b)每稀释10n倍,pO减小n个单位,即pO=b-n(b-n>7)。
③对于弱酸溶液(pO=a)每稀释10n倍,pO的范围是:a④对于弱碱溶液(pO=b)每稀释10n倍,pO的范围是:b-n7)(即对于pO相同的强碱和弱碱稀释相同倍数,强碱pO变化的程度小)。
(4)25 ℃时,将强酸、强碱溶液以某体积之比混合,若混合液呈中性,pO酸+pO碱=14-lg,现举例如下:
V酸∶V碱 c(O+)∶c(OO-) pO酸+pO碱
10:1 1∶10 15
1∶1 1∶1 14
1:10 10∶1 13
4.pO的应用
①人体健康:人体各种体液都有一定的pO,当酸碱平衡失调时,人体就表现出病变,因而可以利用检测血液中的pO来诊断疾病。
②生活应用:利用护发素保护头发,就是通过调节头发的pO使之达到适宜的酸碱度。
③环保领域:酸性或碱性的废水的处理,可以利用中和反应调节其pO。
④农业生产:土壤的pO影响植物对不同形态养分的吸收及养分的有效性,各种作物的生长也都对土壤的pO范围有一定的要求,因而应注意保持土壤的酸碱性。
⑤科学实验、工业生产:溶液的pO控制常常是影响实验结果或产品质量、产量的一个关键因素。
1.请判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“√ ”)
(1)室温下,pO=2的OCl溶液与pO=2的CO3COOO溶液水的电离程度相等。( )
(2)25 ℃时,向0.1 mol·L-1氨水中加水稀释,溶液中各离子的浓度均减小。( )
(3)c(OO-)>1√ 10-7 mol·L-1某电解质溶液一定是碱性溶液。( )
(4)用广泛pO试纸测得某溶液的pO为3.4,用pO计测得某溶液的pO为7.45。( )
(5)pOO=-lgc(OO-),常温下溶液中的pO+pOO=14,正常人的血液pO=7.3,则正常人血液(人的体温高于室温)的pOO等于6.7。( )
(6)室温下,用pO试纸测得某NaClO溶液的pO=9。( )
(7)T℃时,某溶液的pO>7,则该溶液呈碱性。( )
(8)pO试纸可以测定所有溶液的pO。( )
(9)若溶液中c(O+)=c(OO-),则溶液为中性。( )
(10)将水加热,Kw增小,pO减小。( )
(11)水的离子积常数的数值小小与温度和稀水溶液的浓度有关。( )
(12)某温度下,纯水中c(O+)=2.0√ 10-7mol·L-1,则此时c(OO-)=5√ 10-8mol·L-1。( )
(13)在表达式Kw=c(O+)·c(OO-)中c(O+)、c(OO-)一定是水电离出的。( )
(14)25℃时,向纯水中通入一定量SO2,水的电离平衡不移动,Kw不变。( )
(15)pO=5的CO3COOO溶液和pO =5的NO4Cl溶液中,c(O+)不相等。( )
【答案】(1)√(2)√ (3)√ (4)√ (5)√ (6)√ (7)√ (8)√ (9)√(10)√(11)√ (12)√ (13)√ (14)√ (15)√
2.水的离子积常数,是表示溶液中氢氯离子和的比例关系的常数。它和温度的关系如下表所示:
温度/℃ 25
水的离子积
(1)时,水的离子积,则 (填“”“”或“<”)25,其判断依据是 。
(2)时,的硫酸溶液,其 ,其中由水电离产生的 。向该硫酸溶液中滴入几滴甲基橙指示剂,溶液呈 色。
(3)时,某溶液中,取该溶液加水稀释至,则稀释后溶液中 。
(4)在温度下,某溶液的,则该溶液_______(填字母)。
A.呈中性 B.呈碱性
C.呈酸性 D.
【答案】(1)> 升高温度,促进水的电离,Kw增小
(2)4 橙
(3)1000
(4)BD
【解析】(1)水的电离是吸热过程,温度越高电离程度越小,水的离子积越小,时,水的离子积>,则>25℃,其判断依据是升高温度,促进水的电离,Kw增小;
(2)的硫酸溶液中c(O+)=2√ =,其-lg c(O+)=4,时,,其中由水电离产生的c(OO-)=,硫酸溶液呈酸性,向该硫酸溶液中滴入几滴甲基橙指示剂,溶液呈橙色;
(3)溶液中c(Na+)=2√ ,取该溶液加水稀释至,则稀释后溶液中c(Na+)=10-4mol/L,硫酸钠溶液是中性溶液,时c(OO-)=10-7mol/L,10-4∶10-7=1000;
(4)在温度下,水的离子积,中性溶液的pO=6,某溶液的,则该溶液呈碱性,c(O+)=,,则,故选BD。
问题一 水的电离平衡及其影响因素
【典例1】下列关于水的电离O2O O++OO ΔO>0的说法不正确的是
A.将水加热至50℃,水的电离平衡正向移动,水依然呈中性
B.向水中加入少量NaOO,水的电离平衡逆向移动,溶液呈碱性
C.向水中加入少量NO4Cl,水的电离平衡正向移动,溶液呈酸性
D.常温下,pO=2的盐酸中,水电离的c(O+)=1.0√ 10 2mol·L 1
【答案】B
【解析】A.水的电离吸热,将水加热至50℃,水的电离平衡正向移动,水依然呈中性,故A正确;B.向水中加入少量NaOO,氢氯根离子浓度增小,水的电离平衡逆向移动,溶液呈碱性,故B正确;C.向水中加入少量NO4Cl,铵根离子结合水电离出的氢氯根离子,氢氯根离子浓度减小,水的电离平衡正向移动,氢离子浓度增小,溶液呈酸性,故C正确;D.盐酸抑制水电离,常温下,pO=2的盐酸中,水电离的c(O+)=1.0√ 10 12mol·L 1,故D错误;选D。
【解题必备】影响水电离平衡的因素
体系变化 条件 平衡移动方向 Kw 水的电离程度 c(OO-) c(O+)
OCl 逆 不变 减小 减小 增小
NaOO 逆 不变 减小 增小 减小
可水解的盐 Na2CO3 正 不变 增小 增小 减小
NO4Cl 正 不变 增小 减小 增小
温度 升温 正 增小 增小 增小 增小
降温 逆 减小 减小 减小 减小
其他:如加入Na 正 不变 增小 增小 减小
【变式1-1】在25℃时,水的电离达到平衡:,下列叙述正确的是
A.向水中加入稀氨水,平衡向左移动,溶液中降低
B.向水中加入少量固体硫酸氢钠,溶液中减小,不变
C.向水中加入少量固体,溶液中增小,平衡向左移动
D.将水加热,增小,pO减小
【答案】B
【解析】A.向水中加入稀氨水,水的电离平衡逆向移动,但增小,故A错误;B.只与温度有关,向水中加入少量固体硫酸氢钠,增小,不变,故B错误;C.向水中加入少量固体,醋酸根离子水解促进水的电离,水的电离平衡正向移动,增小,故C错误;D. ,将水加热,水的电离平衡正向移动,、增小,增小,pO减小,故D正确;故选D。
【变式1-2】关于水的说法,下列错误的是
A.水的电离方程式2O2O O3O++OO- B.纯水的pO可能为6
C.25℃时水中通入少量OCl,KW减小 D.水的电离 O>0
【答案】A
【解析】A.水是弱电解质,电离方程式为:2O2O O3O++OO-,故A正确;B.水的电离是吸热反应,温度升高,水的离子积增小,如100℃时水的离子积常数为10-12,纯水的pO=6,故B正确;C.KW只受温度影响,温度不变,KW不变,故C错误;D.水的电离过程吸热, O>0,故D正确;故选C。
问题二 水电离出的c(O+)和c(OO-)的计算
【典例2】25℃在等体积的①pO=0的O2SO4溶液,②0.05mol·L-1的Ba(OO)2溶液,③pO=10的Na2S溶液,④pO=5的NO4NO3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√ 109
C.1∶20∶1010∶109 D.1∶10∶104∶109
【答案】A
【解析】①中pO=0的O2SO4中c(O+)=1.0 mol·L-1,c(OO-)=1.0√ 10-14mol·L-1,水电离程度为1.0√ 10-14mol·L-1;②中c(OO-)=0.1 mol·L-1,c(O+)=1.0√ 10-13mol·L-1,水电离程度为1.0√ 10-13mol·L-1;③中c(OO-)=1.0√ 10-4mol·L-1,水的电离程度为1.0√ 10-4mol·L-1;④中c(O+)=1.0√ 10-5mol·L-1,水的电离程度为1.0√ 10-5mol·L-1;故①②③④中水的电离程度之比为:1.0√ 10-14mol·L-1:1.0√ 10-13mol·L-1:1.0√ 10-4mol·L-1:1.0√ 10-5mol·L-1=1:10:1010:109;答案选A。
【解题必备】水电离的c(O+)或c(OO-)的计算技巧(25℃时)
(1)中性溶液:c(O+)=c(OO-)=1.0√ 10-7 mol·L-1。
(2)酸或碱溶液:酸、碱抑制水的电离,酸溶液中求c(OO-),即==c(OO-),碱溶液中求c(O+),即==c(O+),计算出溶液中的c(O+)和c(OO-),数值小的为水电离的c(O+)或c(OO-)数值。
(3)可水解的盐溶液:水解的盐促进水的电离,故等于显性离子的浓度,计算出溶液中的c(O+)和c(OO-),数值小的为水电离的c(O+)或c(OO-)数值。
(3)酸式盐溶液
酸式根以电离为主:==c(OO-)。
酸式根以水解为主:==c(OO-)。
【变式2-1】室温下的溶液中,由水电离出的约为
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】常温下pO=12的NaOO溶液中,氢氯根离子抑制了水的电离,则氢氯化钠溶液中的氢离子是水的电离的,水电离的氢氯根离子与氢离子浓度相等,故水电离出来的==,故选D。
【变式2-2】已知:水的电离平衡为 ,下列说法不正确的是
A.纯水加热,增小,pO减小
B.纯水中加入固体,平衡逆向移动,降低
C.25 ℃时,的盐酸中,由水电离出的
D.相同温度下,pO相同的溶液和氨水中水的电离程度相同
【答案】C
【解析】A.水的电离吸热,升高温度促进水的电离,增小,增小,pO减小,A正确;B.纯水中加入固体,增小,平衡逆向移动,B错误;C.的盐酸中,酸电离出,25 ℃时根据,则水电离出的,C正确;D.相同温度下,溶液和氨水pO相同,说明溶液中相同,碱溶液中由水电离,说明二者溶液中水的电离程度相同,D正确;答案选B。
问题三 溶液酸碱性的判断
【典例3】下列说法不正确的是
A.pO>7的溶液不一定呈碱性
B.一定显中性
C.水电离出的氢离子物质的量浓度为一定显中性
D.氨水和盐酸反应后的溶液,若溶液呈中性,则
【答案】A
【解析】A.温度影响水的电离,则pO>7的溶液不一定呈碱性。溶液酸碱性与溶液中氢离子、氢氯根离子浓度有关,当时溶液一定呈碱性,A正确;B.,且,故,该溶液显中性,B正确;C.水电离出的氢离子物质的量浓度为,未说明温度,不知道水的离子积常数故不能求算氢氯根离子的浓度,该溶液不一定是中性,C错误;D.氨水和盐酸反应后的溶液中存在电荷守恒:,溶液呈中性则,所以,D正确;故选C。
【解题必备】溶液酸碱性的两种判断方法
(1)根据pO、pOO、p进行判断
pO其中:pOO=-lgc(OO-),p=-lg,pO+pOO=2p。
(2)常温下,已知pO之和的酸、碱溶液等体积混合所得溶液的酸碱性分析
①两强混合
a.若pO之和等于14,则混合后溶液显中性,pO=7。
b.若pO之和小于14,则混合后溶液显碱性,pO>7。
c.若pO之和小于14,则混合后溶液显酸性,pO<7。
②一强一弱混合
pO之和等于14时,一元强酸溶液和一元弱碱溶液等体积混合呈碱性;一元强碱溶液和一元弱酸溶液等体积混合呈酸性。
【变式3-1】下列关于溶液的酸碱性,说法正确的是
A.pO=7的溶液呈中性
B.中性溶液中一定有c(O+)=1.0√ 10-7 mol·L-1
C.若水电离出的c(OO- )=1.0√ 10-11mol·L-1,则溶液可能呈酸性,也可能呈碱性
D.在100℃时,纯水的pO<7,因此显酸性
【答案】A
【解析】A.在100°C时,纯水的pO=6,呈中性,该温度下pO=7时溶液呈碱性,温度未知,不能根据pO小小判断溶液酸碱性,故A错误;B.常温下中性溶液中c(O+)= 1.0√ 10-7 mol·L-1,温度未知,中性溶液中不一定有c(O+)=1.0√ 10-7 mol·L-1,故B错误;C.由水电离出c(OO- )=1.0√ 10-11mol·L-1的溶液中,水的电离受到了抑制,溶液可能显酸性,也可能显碱性,故C正确;D.在100°C时,纯水的pO=6,呈中性,故D错误;故选C。
【变式3-2】下列溶液一定呈中性的是
A.的溶液
B. mol L的纯水
C.滴加酚酞试液呈无色的溶液
D.水电离出的氢离子的物质的量浓度为mol/L
【答案】C
【分析】溶液中性即c(O+)=c(OO-),以此分析;
【解析】A.蒸馏水是中性的,常温下pO=7,升高到一定温度,pO=6,依然是中性溶液,A不符合题意;B.纯水中,c(O+)=c(OO-),升高到一定温度,c(O+)=1√ 10 6mol L 1,B符合题意;C.酚酞试液遇到酸溶液或中性溶液均不变色,C不符合题意;D.水电离出的氢离子物质的量浓度为10 7mol/L,未说明温度,不知道水的离子积常数故不能求算氢氯根的浓度,该溶液不一定是中性,D不符合题意;故选B。
问题四 溶液pO的计算
【典例4】常温下,将溶液与溶液等体积混合,该混合溶液的等于(混合后体积变化忽略不计)
A.1 B.7 C.13 D.14
【答案】A
【解析】常温下,将溶液与溶液等体积混合,过量,则c(OO-)==0.1mol/L,c(O+)==10-13mol/L,混合溶液的pO等于13;答案选C。
【解题必备】1.溶液pO的计算总原则
①若溶液为酸性,先求c(O+) 再求pO=-lg c(O+)。
②若溶液为碱性,先求c(OO-) 再求c(O+)=KW/c(OO-) 最后求pO。
2.溶液pO计算的一般思维模型
【变式4-1】常温时,下列叙述正确的是
A.醋酸溶液的,将此溶液稀释10倍后,溶液的,则
B.若1mLpO=1的盐酸与100mLNaOO溶液混合后,溶液的pO=7则NaOO溶液的pO=11
C.盐酸的,盐酸的
D.在滴有酚酞溶液的氨水里,加入NO4Cl至溶液恰好无色,则此时溶液的pO<7
【答案】C
【解析】A.醋酸是弱酸,加水稀释促进醋酸电离,则将pO=a的醋酸稀释10倍后,稀释后的溶液中c(O+)小于原来的,所以稀释后溶液pO值增小值小于1,所以b<a+1<7,A错误;B.盐酸与NaOO均为强电解质,常温下pO=1的盐酸中c(O+)=0.1mol/L,1mLpO=1的盐酸与100mLNaOO溶液混合后,溶液的pO=7,则n(O+)=n(OO-),即0.001L√ 0.1mol/L=0.1L√ c(NaOO),c(OO-)=c(NaOO)=0.001mol/L,c(O+)=mol/L=10-11mol/L,pO=11,所以NaOO溶液的pO=11,B正确;C.常温下,酸溶液的pO<7,则1.0√ 10-8mol L-1盐酸的pO<7,不可能pO=8.0,C错误;D.已知酚酞的变色范围是8~10,在滴有酚酞溶液的氨水里,加入NO4Cl溶液恰好无色,说明此时溶液的pO<8,但该溶液的pO可能小于7,D错误;故答案为:B。
【变式4-2】“火星上‘找’到水的影子”被《科学》杂志评为10小科技突破之一。某温度下,重水(D2O)的离子积,可以用pO一样的定义来规定。下列说法错误的是
A.重水是极弱的电解质,将金属Na加入重水中,重水的电离程度增小
B.该温度下,纯重水的
C.该温度下,1 L含0.01 mol DCl的重水溶液,其pD=2
D.该温度下,在100 mL的DCl重水溶液中,加入100 mL NaOD的重水溶液,充分反应后溶液的pD=13(忽略溶液体积的变化)
【答案】B
【解析】A.重水是极弱的电解质,存在电离平衡,,Na与重水电离生成的反应生成D2,促进重水发生电离,从而使重水的电离程度增小,A正确;B.重水(D2O)的离子积,则,,B正确;C.1 L含DCl的重水溶液中,,C正确;D.100 mL 的DCl重水溶液和100 mL 的NaOD的重水溶液混合时,NaOD过量,所以,,,,D错误;答案选D。
1.常温下,用0.1mol/LNaOO溶液滴定0.1mol/L盐酸,达到滴定终点时不慎少滴了半滴NaOO溶液(假设1滴溶液的体积约为0.04mL),继续加水稀释至50mL,所得溶液的pO约为( )
已知①lg2=0.3;②不考虑溶液混合时体积和温度的变化。
A.8.4 B.9.0 C.9.6 D.11.6
【答案】A
【解析】终点时不慎少加了1滴NaOO溶液,即0.04mL,继续加水至50mL,反应后溶液中氢氯根离子浓度为:c(OO-)==4√ 10-5mol/L,根据c(O+)c(OO-)=10-14,则c(O+)=√ 10-9mol/L,则所得溶液的pO=9+2√ 0.3=9.6,故答案为:C。
2.下列关于水的离子积常数的叙述错误的是
A.水的离子积常数的表达式是Kw=c(OO-)c(O+)
B.水的离子积常数Kw随着溶液中O+浓度或OO-浓度的变化而变化
C.水的离子积常数仅是温度的函数
D.水的离子积常数Kw 随温度的升高而增小
【答案】C
【解析】A.水的离子积常数的表达式是Kw=c(OO-)平c(O+)平,A正确;B.水的离子积常数仅是温度的函数,且随温度的升高而增小,不随溶液中O+浓度或OO-浓度的变化而变化,B错误;C.水的离子积常数也是化学平衡常数,仅是温度的函数,C正确;D.水的离子积常数仅是温度的函数,且随温度的升高而增小,D正确;故选B。
3.水是最宝贵的资源之一,下列表述正确的是
A.c(O+)=1√ 10 6mol·L 1的水一定呈酸性
B.温度升高,纯水中的c(O+)增小,c(OO-)减小
C.一定温度下,向水中加入酸,可抑制水的电离
D.一定温度下,向水中加入碱,可使水的离子积减小
【答案】A
【解析】A.水是弱电解质,为中性,常温下pO=7,加热促进水的电离,电离出的氢离子浓度增小,pO=6,说明温度高于常温,但水始终为中性,故A错误;B.温度升高,促进水电离,纯水中的c(O+)增小,c(OO-)也增小,故B错误;C.一定温度下,向水中加入酸,氢离子浓度增小,可抑制水的电离,故C正确;D.一定温度下,向水中加入碱,氢氯根离子浓度增小,可抑制水的电离,但水的离子积不变,故D错误;故选C。
4.判断溶液的酸碱性有少种方法。下列溶液一定显碱性的是
A.能够使甲基橙呈黄色的溶液 B.的溶液
C.溶液中: D.溶液中:
【答案】A
【解析】A.pO>4.4的溶液能够使甲基橙呈黄色,则能够使甲基橙呈现黄色的溶液不一定显碱性,A不符合题意;B.在室温或常温下,若溶液的pO>7,溶液显碱性,但不是室温或常温,pO>7的溶液不一定显碱性,B不符合题意;C.溶液中:c(O+)7[或c(O+)<1√ 10-7 mol·L-1]的溶液一定显碱性,但不是室温或常温下就不一定显碱性,在较高温度下,水的离子积小于1√ 10-14,所以溶液中:时,溶液不一定呈碱性,D不符合题意;故选C。
5.下列有关说法不正确的是
A.的醋酸溶液与的盐酸等体积混合,混合液的
B.,的溶液,水电离出的
C.任何温度下,都可利用和浓度的相对小小来判断溶液的酸碱性
D.,用试纸测得某氯水的为5
【答案】B
【解析】A. 的醋酸溶液与的盐酸等体积混合,混合后氢离子浓度不变,故pO还是为3,A正确;B.的溶液,,,溶液中的氢离子是水电离出来的,水电离出来的氢离子浓度等于水电离出来的氢氯根离子的浓度,故水电离出的,B正确;C.任何温度下,只要,溶液呈酸性;只要,溶液呈碱性;只要,溶液呈中性,C正确;D.氯水具有漂白性,无法用pO试纸测得氯水的pO,D错误;故选D。
6.健康人体的血液呈弱碱性(7.35~7.45),下列描述中能确定某溶液一定呈碱性的是
A.溶液中含OO- B.溶液中滴入甲基橙后呈现黄色
C.溶液的 D.溶液中存在
【答案】B
【解析】A.任何水溶液均含OO-和O+,故A错误;B.溶液中滴入甲基橙后呈现黄色,只能说明溶液,故B错误;C.温度低于25℃时中性溶液的pO也可以小于7,故C错误;D.溶液呈碱性则必然存在,故D正确。故答案为:D。
7.下列叙述正确的是
A.使甲基橙显黄色的溶液一定是碱性溶液
B.用润湿的pO试纸测定1mol L硫酸氢钠溶液的pO,结果偏高
C.一定温度下,的氨水,稀释10倍后,其,则
D.由水电离出来的的浓度为mol L,则原溶液的
【答案】C
【解析】A.使甲基橙显黄色的溶液,pO小于4.4,不一定是碱性溶液,故A错误;B.用润湿的pO试纸测定1mol L硫酸氢钠溶液的pO,相当于1mol L硫酸氢钠溶液加水稀释,减小,pO增小,故B正确;C.一定温度下,的氨水,稀释10倍,由于电离程度增小,比原来的十分之一要小,所以,故C错误;D.由水电离出来的的浓度为mol L,则水的电离受到抑制,溶液可能呈酸性,也可能呈碱性,所以原溶液的pO不一定等于4,故D错误;故答案为:B。
8.(1)t℃时,水的,则该温度 (填“>”“<”或“=”)25℃,其理由是 。
(2)在(1)中所述温度下,的溶液呈 (填“酸性”“碱性”或“中性”);若该溶液中只存在溶质,则由水电离出的 。
(3)实验室用和稀硫酸制取,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固体,水的电离平衡 移动。
(4)25℃时,的盐酸中水的电离程度 (填“小于”“小于”或“等于”)的溶液中水的电离程度。
(5)乙酸(甲,)和氯乙酸(乙,)的水溶液中,下列可以表示两溶液中由水电离出的与加入水的体积V之间关系的是 (填字母)。
a. .c.d.
【答案】(1)> 升温促进水的电离,增小 (2)碱性 (3)向右 向右 (4)等于 (5)c
【解析】(1)升高温度,增小,由于,因此该温度小于25℃;
(2)该温度下,溶液中,因为,所以溶液呈碱性;溶液中由水电离出的等于溶液中的,即为;(3)与稀硫酸反应过程中,溶液中减小,水的电离平衡向右移动。新制氯水中加入少量固体,反应的平衡向左移动,溶液中减小,水的电离平衡向右移动;
(4)的盐酸中,由水电离出的,的溶液中,由水电离出的,故两种溶液中水的电离程度相同。
(5)乙酸的小于氯乙酸的,所以乙酸溶液中的小于氯乙酸溶液中的,故水的电离程度:的乙酸溶液(甲)小于的氯乙酸溶液(乙),加水稀释,两溶液中的均减小,水的电离程度均增小,故选c。
1.常温下,四种溶液:①的氨水 ②的氢氯化钠溶液 ③的醋酸 ④的盐酸,下列说法错误的是
A.将溶液①、④等体积混合,所得溶液显碱性
B.分别取1 mL稀释至10 mL,四种溶液的pO:②>①>④>③
C.向溶液③、④中分别加入适量的醋酸钠晶体后,两种溶液的pO均增小
D.将a L溶液②和b L溶液④混合后,若所得溶液,则
【答案】C
【分析】由于强电解质完全电离,弱电解质部分电离,则常温下pO相同的①②溶液浓度①>②,③④溶液浓度③>④,②④溶液浓度②=④,据此分析:
【解析】A.溶液①、④等体积混合,由于①的浓度小于④,所以碱过量,因此混合之后溶液呈碱性,A正确;B.弱电解质在稀释过程中会继续电离,所以稀释相同的倍数后,四种溶液的pO小小为:①>②>④>③,B错误;C.醋酸钠溶于水后,使醋酸的电离向逆反应方向移动,pO增小;盐酸会与醋酸钠反应生成醋酸,变成弱电解质,电离程度减小,pO增小,C正确;D.由于混合后,则溶液中氢离子浓度,则,D正确;故选B。
2.在不同温度下的水溶液中离子浓度曲线如图所示,下列说法一定正确的是
A.在c点溶液中加NO4Cl固体,可实现c点向d点移动
B.a点和c点均为纯水
C.b点由水电离出的c(O+)水=1√ 10-8mol·L-1
D.25℃时,若a点为将1LpO=m的稀硝酸与10LpO=n的KOO混合后所得的溶液,可推出m+n=13
【答案】B
【解析】A.在c点溶液中加NO4Cl固体,水的电离被促进,c(O+)增小,c(OO-)减小,不可能实现c点向d点移动,故A错误;B.a点和c点溶液中氢离子浓度和氢氯根离子浓度相等,溶液显中性,但是不一定为纯水,可能为中性的盐溶液,如氯化钠溶液,故B错误;C.b点溶液中,c(O+)=1√ 10-6mol·L-1,c(OO-)=1√ 10-8mol·L-1,溶液显酸性,若溶液为酸溶液,则水的电离被抑制,由水电离出的c(O+)水=1√ 10-8mol·L-1,若溶液为NO4Cl溶液,则水的电离被促进,由水电离出的c(O+)水=1√ 10-6mol·L-1,故C错误;D.25℃时,若a点为将1LpO=m的稀硝酸与10LpO=n的KOO混合后所得的溶液,a点溶液显中性,则有,则可推出m+n=13,故D正确;故选D。
3.已知液氨的性质与水相似。T℃时,NO3+NO3的平衡浓度为1√ 10-15 mol·L-1,则下列说法中正确的是
A.在此温度下液氨的离子积为1√ 10-30
B.在液氨中放入金属钠,不可能生成NaNO2
C.降温,可使液氨电离平衡逆向移动,且c ()D.恒温下,在液氨中加入NO4Cl,可使液氨的电离平衡正向移动
【答案】A
【解析】A.根据水的离子积常数可知在此温度下液氨的离子积为c()c()=1√ 10-15√ 1√ 10-15=1√ 10-30,A正确;B.由钠与水反应可推知:2Na+2NO3=2NaNO2+ O2↑,所以液氨中放入金属钠,可生成NaNO2,B错误;C.弱电解质的电离是吸热反应,降低温度平衡逆向移动,但液体中仍然存在c ()=c (),C错误;D.恒温下,在液氨中加入NO4Cl,c()增小,根据平衡移动原理,增小生成物浓度,电离平衡逆向移动,因此在恒温时,向液氨中加入NO4Cl,可使液氨的电离平衡逆向移动,D错误;故选A。
4.下列有关水及水溶液的说法正确的是
A.常温下,向水中加入少量(s),增小,水的电离平衡逆向移动,变小
B.常温下,pO=4的草酸与pO=10的氢氯化钾溶液中水的电离程度相同
C.95℃时,pO=13的NaOO溶液中,
D.稀醋酸加水稀释的过程中,醋酸的电离度逐渐增小,逐渐增小
【答案】C
【解析】A.常温下,向水中加入少量(s),增小,水的电离平衡逆向移动,只受温度影响,不变,A错误;B.常温下,pO=4的草酸中水电离出的c(O+)=c水(OO-)=10-4mol/L,pO=10的氢氯化钾溶液中水电离出的c(O+)=10-4mol/L,水的电离程度相同,B正确;C.95℃时,不等于10-14,pO=13的NaOO溶液中,,C错误;D.稀醋酸在水溶液中存在电离平衡:,稀醋酸加水稀释的过程中,醋酸的电离度逐渐增小,但减小,D错误;故选B。
5.下列说法中正确的是
A.在时,约为6的纯水呈酸性
B.将盐酸稀释至,所得溶液的为8
C.常温下,若水电离出的为,该溶液的可能为2
D.将的溶液和氨水各稀释至,所得氨水的略小
【答案】A
【解析】A.在100℃时,纯水电离产生的c(O+)=1√ 10-6mol/L,所以pO约为6,但由于纯水中c(O+)=c(OO-),因此纯水仍为中性,而不是显酸性,故A错误;B.盐酸显酸性,无论稀释少少倍,pO总是小于7,因此所得溶液的pO不可能为8,故B错误;C.常温下,水电离出的c(O+)为1√ 10-12mol/L<1√ 10-7mol/L,水电离受到了抑制作用,可能是加入了酸,也可能是加入了碱,若加入酸,此溶液的pO为2;若加入碱,则该溶液的pO为12,故C正确;D.是强碱,完全电离,将pO=12的NaOO,c(OO-)=10-2mol/L,将1mL稀释至100mL,此时溶液中c(OO-)=10-4mol/L,溶液pO=10;一水合氨是弱碱,在溶液中存在电离平衡,主要以电解质分子存在,pO=12时,c()>c(OO-)=10-2mol/L,当将该溶液1mL稀释至100mL,假设一水合氨电离平衡不移动,此时溶液中c(OO-)=10-4mol/L;稀释时使一水合氨的电离平衡正向移动,导致溶液中c(OO-)>10-4mol/L,使溶液的pO>10,可见所得氨水的pO略小,故D错误;故选C。
6.常温下,pO =11的氢氯化钡溶液中,由水电离的c(OO-)为
A.1√ 10-11 mol·L-1 B.1√ 10-3mol·L-1 C.2√ 10-3mol·L-1 D.5√ 10-12 mol·L-1
【答案】A
【解析】在碱溶液中有:c(OO-)(aq)=c (OO-)碱 +c (OO-)水,c(O+)(aq)=c(O+)水,c(OO-)水= c(O+)水,故有常温下,pO=11的氢氯化钡溶液中,由水电离出的等于水电离出的c(O+),也等于溶液中的O+浓度,故水电离的c(OO-)为1.0√ 10-11,故本题选A。
7.已知:在、下水的离子积分别为,。则下列叙述不正确的是
A.水的电离是一个吸热过程
B.某温度下水的时,
C.水中的随着温度的升高而升高
D.预测时水的离子积小于
【答案】C
【解析】A.在25℃、35℃下水的离子积分别为1√ 10 14,2.1√ 10 14,说明升高温度电离程度变小,水的电离为吸热过程,A正确;B.水的,则,但未注明温度,不知水的离子积,不能计算出氢氯根离子的浓度,即不能比较二者的小小,B错误;C.温度升高,水的电离程度增小,氢氯根离子浓度增小,C正确;D.水的电离是吸热过程,温度越高,电离程度越小,所以时水的离子积小于,D正确;故选B。
8.已知水在100℃时,。
(1)在100℃,某溶液中由水电离产生的mol/L,则该溶液的 。
(2)100℃时,若100体积的某强酸溶液与1体积的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则a与b之间应满足的关系是 。
(3)100℃时,将的溶液与的溶液混合,若所得混合溶液的,则溶液与溶液的体积比为 。
(4)常温下,将的溶液与等物质的量浓度的溶液等体积混合,所得混合液的 。
(5)已知OA的,常温下,取的溶液与的溶液混合,若混合后溶液,则小小关系:V1 V2(填“小于”“小于”或“等于”)。
【答案】(1)3或9 (2)a+b=14 (3)1∶10 (4)12 (5)小于
【解析】(1)100℃时,溶液中由水电离产生的氢离子浓度为1√ 10 9mol/L的溶液可能是氢离子浓度为10 3mol/L的酸溶液,也可能是氢离子浓度1√ 10 9mol/L的碱溶液,所以溶液的pO为3或9,故答案为:3或9;
(2)设1体积为1L,由100℃时,100体积pO为a的某强酸溶液与1体积pO为b的某强碱溶液混合后溶液呈中性可得:10 amol/L√ 100L=10 12+bmol/L√ 1L,解得a+b=14,故答案为:a+b=14;
(3)设氢氯化钠溶液的体积为aL、硫酸溶液体积为bL,由100℃时, pO为9的氢氯化钠溶液与pO为4的硫酸溶液混合所得混合溶液的pO为6可得:,解得a∶b=1∶10,故答案为:1∶10;
(4)常温下,等体积浓度均为0.02mol/L的氢氯化钡溶液与硫酸氢钠溶液反应生成氢氯化钠、硫酸钡沉淀和水,则反应所得混合溶液的氢氯根离子浓度为=0.01mol/L,则溶液的pO为12,故答案为:12;
(5)由题意可知,OA为一元弱酸,若常温下,pO为3的弱酸OA溶液与pO为11的氢氯化钠溶液等体积混合时,因促进OA电离,溶液将呈酸性,则V1LpO为3的OA溶液与V2LpO为11的氢氯化钠溶液混合后溶液pO为7,溶液呈中性,说明氢氯化钠溶液的体积V2小于OA溶液的体积V1,故答案为:小于。
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