第3章 物质在水溶液中的行为
第1节 水与水溶液
第1课时 水的电离
基础过关练
题组一 水的离子积常数
1.下列操作可以使水的离子积常数KW增大的是 ( )
A.通入少量氨气 B.通入少量氯化氢气体
C.加热 D.加入少量氯化钠固体
2.(经典题)水的电离平衡曲线如图所示,下列说法不正确的是 ( )
A.图中四点KW的关系:A=D
B.从A点到D点,可采用温度不变在水中加少量酸的方法
C.若处在D点所在的温度,将等浓度的盐酸、NaOH溶液等体积混合,溶液pH为7
D.若从A点到C点,可采用温度不变在水中加少量NaOH固体的方法
题组二 外界条件对水电离平衡的影响
3.25 ℃时,下列有关水的电离平衡叙述正确的是 ( )
A.向纯水的电离平衡体系中再加入少量水,c平(H+)增大
B.向水中通入少量HCl气体,增大
C.将水加热,KW增大,酸性增强
D.向水中加入少量NaOH固体,平衡正向移动,c平(H+)减小
4.25 ℃时,在等体积的下列溶液中:①5 mol/L的NaOH溶液 ②1 mol/L的Na2SO4溶液 ③0.1 mol/L的HCl溶液,由水电离出的c水(H+)由大到小的顺序为 ( )
A.②①③ B.①②③ C.②③① D.③①②
题组三 电解质在水溶液中的存在形态
5.(教材习题改编)下列物质在水溶液中的电离方程式书写正确的是 ( )
A.Al2(SO4)3 2Al3++3S
B.H2CO3 C+2H+
C.CH3COOH CH3COO-+H+
D.NH3·H2O N+OH-
6.下列物质的分类正确的是 ( )
选项 混合物 电解质 强电解质 弱电解质
A 明矾 H2O H2SO4 CH3COOH
B 碱石灰 烧碱 KOH BaSO4
C 盐酸 干冰 Na2CO3 HClO
D 空气 K2O NH4Cl H2CO3
7.某小组探究盐酸和醋酸的电离实验
(1)在烧杯中盛放等体积等浓度的两种酸做导电实验,观察灯泡的亮度。盐酸中灯泡 (填“较亮”或“较暗”,下同),醋酸中灯泡 。
(2)在试管中盛放等体积等浓度的两种酸,分别加入表面积相同的锌片,观察反应剧烈程度。盐酸中反应 (填“较剧烈”或“较缓慢”,下同),醋酸中反应 。
(3)配制相同物质的量浓度的盐酸和醋酸,测量溶液的pH。盐酸的pH (填“大于”或“小于”)醋酸。
(4)实验结论:两种酸的浓度相等时,HCl的电离程度 (填“大于”或“小于”)CH3COOH。
能力提升练
题组一 水的电离平衡曲线及水的离子积
1.水在不同温度下的电离程度不同,水的电离平衡图像如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.各点对应的水的离子积:KW(f)>KW(b)=KW(d)
B.T1>T2
C.向b点溶液中加入少量NaOH溶液,可使b点向a点移动
D.在T2温度下,0.01 mol·L-1的盐酸中由水电离出的H+和OH-的浓度分别为c水(H+)、c水(OH-),c水(H+)·c水(OH-)=1×10-24 mol2·L-2
2.回答下列问题:
(1)某温度时,KW=1.0×10-12 mol2·L-2,某溶液中由水电离产生的c水(H+)=1.0×10-7 mol·L-1,该溶液中水的电离受到 (填“促进”或“抑制”);若该溶液为碱溶液,则由H2O电离出来的c(OH-)为 mol·L-1。
(2)将少量Na2CO3固体加入盐酸中,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。
(3)将NaOH(甲)、NH3·H2O(乙)等物质的量浓度的水溶液加水稀释,水电离出的c水(H+)与加入水的体积V的关系正确的是 。
(4)25 ℃时,0.01 mol·L-1的盐酸中水的电离程度 (填“大于”“小于”或“等于”)0.005 mol·L-1的Ba(OH)2溶液中水的电离程度。
题组二 强电解质和弱电解质的理解与应用
3.在离子方程式中可能用H+表示的物质是 ( )
A.H2O B.NaHSO4 C.NaHCO3 D.CH3COOH
4.已知:稀溶液中,单位体积内溶质的分子或离子数目越多,该溶液的沸点越高。下列浓度均为0.01 mol·L-1的溶液的沸点由高到低依次是 ( )
①蔗糖溶液 ②K2SO4溶液 ③NaCl溶液 ④CH3COOH溶液
A.②③④① B.②④③① C.③④②① D.②③①④
5.下列说法正确且一定能证明HClO是弱电解质的是 ( )
A.HClO水溶液中含有HClO分子、H+和ClO-
B.10 mL 0.01 mol/L HClO溶液恰好与10 mL 0.01 mol/L NaOH溶液完全反应
C.次氯酸不稳定,在光照条件下易分解
D.用HClO溶液做导电性实验,灯泡很暗
6.如图所示,纵轴表示导电能力,横轴表示所加物质的量。下列说法正确的是 ( )
A.曲线A可表示向饱和NaCl溶液中滴加蒸馏水
B.曲线B可表示向CH3COOH溶液中滴加等浓度的NaOH溶液
C.曲线C可表示向Ba(OH)2溶液中通入CO2
D.曲线D可表示向氨水中滴加等浓度的醋酸溶液
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.C 2.D 3.B 4.C 5.D 6.D
1.C KW只与温度有关,水的电离是一个吸热过程,加热,水的电离平衡正向移动,水的离子积常数KW增大,C正确。
2.D KW只与温度有关,温度越高,水的电离程度越大,KW越大,题图中四点KW的关系:A=D3.B 向纯水的电离平衡体系中加入少量水,温度不变,KW不变,c平(H+)不变,A错误;向水中通入少量HCl气体,KW不变,c平(H+)增大,c平(OH-)减小,所以增大,B正确;将水加热,促进水的电离,c平(H+)增大,KW增大,水还是呈中性,C错误;向水中加入少量NaOH固体,c平(OH-)增大,水的电离平衡逆向移动,c平(H+)减小,D错误。
4.C ①5 mol/L的NaOH溶液中c平(OH-)=5 mol/L,c水(H+)=c平(H+)= mol/L=2×10-15 mol/L;②1 mol/L的Na2SO4溶液中c水(H+)=c水(OH-)=c平(H+)=10-7 mol/L;③0.1 mol/L的HCl溶液中c平(H+)为0.1 mol/L,c水(H+)=c平(OH-)= mol/L=10-13 mol/L,由水电离出的c水(H+)由大到小的顺序为②③①。
名师点睛
由水电离出的c水(H+)和c水(OH-)的计算
(1)稀酸溶液中[H+浓度为c平(H+)],OH-来源于水的电离,因此水电离出的c水(H+)=c水(OH-)=c平(OH-)=。
(2)稀碱溶液中[OH-浓度为c平(OH-)],H+来源于水的电离,因此水电离出的c水(OH-)=c水(H+)=c平(H+)=。
5.D Al2(SO4)3在水溶液中完全电离,电离方程式中用“ ”,A错误;H2CO3为二元弱酸,分步电离,B错误;CH3COOH为弱酸,在水溶液中不完全电离,电离方程式中应用可逆号,C错误;NH3·H2O为弱碱,在水溶液中不完全电离,D正确。
6.D 明矾属于纯净物,A错误;BaSO4虽然难溶于水,但溶于水的硫酸钡在溶液中完全电离,BaSO4属于强电解质,B错误;干冰中CO2分子不能电离出自由移动的离子,干冰不属于电解质,C错误;空气是混合物,K2O是电解质,NH4Cl是在水溶液中能完全电离的强电解质,碳酸是弱酸,属于弱电解质,D正确。
归纳总结
强、弱电解质的划分
(1)强电解质:包括强酸、强碱和绝大多数盐(包括难溶性盐,如BaSO4、CaCO3)。
(2)弱电解质:包括弱酸、弱碱、水和极少数盐(如CH3COOPb)。
7.答案 (1)较亮 较暗 (2)较剧烈 较缓慢 (3)小于 (4)大于
解析 (1)等体积等浓度的盐酸和醋酸,HCl在水溶液中完全电离,做导电实验时盐酸中灯泡较亮,为强酸;醋酸为弱酸,在水溶液中不能完全电离,做导电实验时灯泡较暗。
(2)等体积等浓度的盐酸和醋酸中,盐酸中氢离子浓度大于醋酸,与锌片反应时更剧烈。
(3)等物质的量浓度的盐酸和醋酸,盐酸中氢离子浓度大于醋酸,则盐酸的pH小于醋酸。
(4)实验结论为两种酸的浓度相等时,HCl的电离程度大于CH3COOH。
能力提升练
1.D 3.B 4.A 5.A 6.C
1.D 由题图可知,T2温度下KW=1×10-14 mol2·L-2,T1温度下KW小于1×10-14 mol2·L-2,b点和d点的温度相同,水的离子积相同,则KW(f)2.答案 (1)抑制 1.0×10-7 (2)向右 向右 (3)d (4)等于
解析 (1)KW=1.0×10-12 mol2·L-2,则该温度下纯水中c(H+)=1.0×10-6 mol·L-1,若该条件下由水电离产生的c水(H+)=1.0×10-7 mol·L-1,则水的电离受到抑制;溶液中由水电离出来的c水(OH-)=c水(H+)=1.0×10-7 mol·L-1。
(2)酸抑制水的电离,Na2CO3和盐酸中的H+反应,使盐酸中c(H+)减小,所以加入Na2CO3后水的电离受到的抑制作用减弱,水的电离平衡向右移动;新制氯水中存在平衡Cl2+H2O H++Cl-+HClO,加入NaCl固体,c(Cl-)增大,该平衡逆向移动,c(H+)减小,则水的电离平衡向右移动。
(3)NaOH和NH3·H2O均会抑制水的电离,随着水的加入,溶液被稀释,c水(H+)会越来越大,NaOH为强电解质、NH3·H2O为弱电解质,两溶液物质的量浓度相同时,氨水中电离出的c(OH-)较少,NH3·H2O对水电离的抑制作用较弱,氨水中水电离出的c水(H+)更大,d正确。
(4)25 ℃时,0.01 mol·L-1的盐酸中由HCl电离出的c(H+)=1.0×10-2 mol·L-1,则由水电离出的c水(H+)=c水(OH-)=1.0×10-12 mol·L-1,0.005 mol·L-1的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=1.0×10-2 mol·L-1,则由水电离出的c水(H+)=c水(OH-)=10-12 mol·L-1,所以两溶液中水的电离程度相同。
名师点睛
在KW=c平(H+)·c平(OH-)表达式中,c平(H+)、c平(OH-)均分别表示整个溶液中H+、OH-的物质的量浓度。在不同溶液中,c平(H+)、c平(OH-)可能不同,但任何溶液中由水电离产生的c水(H+)、c水(OH-)总是相等的。
3.B H2O是弱电解质,在离子反应中不能拆,A错误;若在水溶液中NaHSO4与NaOH反应,离子方程式为H++OH- H2O,NaHSO4在离子方程式中能用H+表示,B正确;NaHCO3在水溶液中电离出Na+和HC,不能用H+表示,C错误;CH3COOH是弱电解质,在离子方程式中不能拆,写化学式,D错误。
名师点睛
NaHSO4在水溶液中完全电离,电离方程式为NaHSO4 Na++H++S;在熔融状态下电离方程式为NaHSO4 Na++HS。
4.A 蔗糖不是电解质,0.01 mol·L-1蔗糖溶液中蔗糖分子的浓度为0.01 mol·L-1;K2SO4为强电解质,0.01 mol·L-1 K2SO4溶液中,c(K+)=0.02 mol·L-1,c(S)=0.01 mol·L-1;NaCl为强电解质,0.01 mol·L-1 NaCl溶液中,c(Na+)=0.01 mol·L-1,c(Cl-)=0.01 mol·L-1;醋酸为弱电解质,在溶液中部分电离,0.01 mol·L-1的CH3COOH溶液中,CH3COOH分子、CH3COO-、H+浓度总和小于0.02 mol·L-1,但大于0.01 mol·L-1,则溶液沸点由高到低为②③④①,A正确。
5.A HClO水溶液中含有HClO分子、H+和ClO-,说明HClO在溶液中部分电离,为弱电解质,A符合题意;10 mL 0.01 mol/L HClO溶液恰好与10 mL 0.01 mol/L NaOH溶液完全反应,不能说明HClO在溶液中部分电离,不能证明HClO为弱电解质,B不符合题意;次氯酸不稳定,在光照条件下易分解,不能说明HClO部分电离,不能证明HClO为弱电解质,C不符合题意;用HClO溶液做导电性实验,灯泡很暗,说明溶液中离子浓度很小,但未指出HClO溶液的浓度大小,不能说明HClO在溶液中部分电离,所以不能证明HClO为弱电解质,D不符合题意。
6.C 向饱和的NaCl溶液中逐滴加入蒸馏水,溶液导电能力不会增大,A错误;CH3COOH是弱电解质,向CH3COOH溶液中加入等浓度的NaOH溶液生成强电解质醋酸钠,溶液中离子浓度发生改变,B错误;向Ba(OH)2溶液中通入CO2,生成BaCO3沉淀和水,溶液中离子浓度先减小,溶液导电能力减弱,继续通入CO2,CO2与BaCO3、H2O反应生成Ba(HCO3)2,溶液中离子浓度增大,溶液导电能力增强,C正确;一水合氨是弱电解质,向氨水中滴加等浓度的CH3COOH溶液生成强电解质醋酸铵,溶液中离子浓度增大,溶液导电能力增强,D错误。
11第2课时 水溶液的酸碱性与pH
基础过关练
题组一 溶液酸碱性的判断
1.下列溶液一定显酸性的是 ( )
A.c平(H+)>c平(OH-)的溶液
B.25 ℃时水电离出的c(H+)=10-8 mol·L-1的溶液
C.pH<7的溶液
D.加酚酞显无色的溶液
2.下列溶液不一定呈中性的是 ( )
A.向pH=6.5的纯水中加NaCl形成的溶液
B.CsCl水溶液
C.c(H+)=10-7 mol·L-1的溶液
D.80 ℃的Na2SO4溶液
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c(H+)和c(OH-)不能同时增大
D.某温度下,纯水中c平(H+)=2×10-7 mol·L-1,其呈酸性
题组二 溶液的pH
4.(易错题)下列有关溶液pH的说法正确的是 ( )
A.pH=7的溶液一定呈中性
B.T ℃下,c(H+)>的溶液一定呈酸性
C.常温下1 mL pH=8的NaOH溶液加水稀释至100 mL,pH为6
D.常温下,0.10 mol·L-1的醋酸,其pH<1
5.常温下,下列溶液pH最小的是 ( )
A.pH=4的溶液
B.c(H+)=1×10-3 mol·L-1的溶液
C.c水(OH-)=1×10-11 mol·L-1的溶液
D.c(H+)/c(OH-)=1×1012的溶液
6.将pH=1的盐酸平均分成两份,一份加适量水,另一份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH溶液,pH都升高了1,则加入的水与NaOH溶液的体积比为(忽略溶液体积变化) ( )
A.9∶1 B.11∶9 C.11∶1 D.110∶9
7.按要求回答问题:
(1)已知某温度下纯水的pH=6。
①该温度下,pH=7的溶液呈 (填“酸性”“中性”或“碱性”)。
②该温度下,0.1 mol·L-1盐酸的pH= ,
0.05 mol·L-1 Ba(OH)2溶液的pH= 。
③该温度下,将pH=11的苛性钠溶液V1 L与pH=1的稀硫酸V2 L混合(混合后溶液体积变化忽略不计),所得混合溶液的pH=2,则V1∶V2= 。
(2)常温下,pH=13的Ba(OH)2溶液a L与pH=3的H2SO4溶液b L混合(混合后溶液体积变化忽略不计),若所得混合溶液呈中性,则a∶b= 。
8.温度为T ℃时,某NaOH稀溶液中c平(H+)=10-a mol·L-1,c平(OH-)=10-b mol·L-1,已知a+b=12,请回答下列问题:
(1)该温度下水的离子积常数KW= 。
(2)该NaOH溶液中NaOH的物质的量浓度为 ,该NaOH溶液中由水电离出的c水(OH-)为 。
(3)给该NaOH溶液加热,pH (填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)该温度下若a=8,要中和该NaOH溶液500 mL,需pH = 2的盐酸的体积为 。
能力提升练
题组一 借助图像分析溶液酸碱性
1.已知水在T1和T2时的电离平衡曲线如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.T2为25 ℃
B.X点溶液呈酸性
C.M区域溶液中可大量存在Na+、Mg2+、S、ClO-
D.T2温度下,同浓度的醋酸、盐酸、硫酸的酸性依次增强
2.不同温度下水的电离平衡曲线如图所示,下列说法不正确的是 ( )
A.温度:T3>T2>T1
B.C点可能是显酸性的盐溶液
C.图中五点KW间的关系:E>D>A=B=C
D.图中B、D、E三点pH关系:pH(B)=pH(D)=pH(E)
3.某温度下的溶液中c平(H+)=10x mol·L-1,
c平(OH-)=10y mol·L-1,x与y的关系如图所示。
回答下列问题:
(1)该温度 (填“大于”“小于”)25 ℃,图中b点溶液呈 (填“酸”“碱”或“中”)性。
(2)该温度下,若溶液中由水电离出的c(H+)=10-9 mol·L-1,则该溶液的pH= 。
(3)该温度下,pH=13的NaOH溶液和pH=1的盐酸等体积混合后,溶液呈 (填“酸”“碱”或“中”)性。
(4)该温度下,将pH=13的NaOH溶液V1 L与pH=1的H2SO4溶液V2 L混合(混合体积为原两溶液体积之和),所得混合溶液的pH=2,则V1∶V2 。
题组二 与pH有关的计算
4.“火星上‘找’到水的影子”被《科学》杂志评为10大科技突破之一、某温度下,重水(D2O)的离子积KW=1.6×10-15 mol2·L-2,规定pD=-lgc(D+)。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,重水的电离程度减小
B.该温度下,重水的pD=8-2lg2
C.该温度下,2 L含0.01 mol D2SO4的溶液,其pD=2
D.该温度下,在100 mL 0.4 mol·L-1DCl溶液中加入100 mL 0.2 mol·L-1 NaOD溶液,充分反应后溶液的pD=1(忽略溶液体积的变化)
5.回答下列问题:
(1)常温下,某溶液中由水电离出的c水(OH-)=1.0×10-10 mol·L-1,该溶液可以是 (填字母)。
a.pH=4的CH3COOH溶液
b.pH=10的NaOH溶液
c.pH=2的H2SO4溶液
(2)某温度下,向pH=6的蒸馏水中加入2.3 g金属钠,充分反应后,再加蒸馏水稀释至1 L,所得溶液的pH= 。
(3)常温下,向pH=4的醋酸和稀硫酸中分别加入大小、质量相同的金属锌,反应刚开始时,产生H2 (填字母)。
A.一样快B.前者快C.后者快D.无法比较
(4)常温下,将一定体积的pH=6的H2SO4溶液加水稀释使其体积变为原来的1 000倍,稀释后溶液中c(H+)∶c(S)= 。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.A 2.C 3.C 4.B 5.D 6.C
1.A c平(H+)>c平(OH-)的溶液一定是酸性溶液,A项正确;25 ℃时,纯水中水电离出的c(H+)=10-7 mol·L-1,则水电离出的c(H+)=10-8 mol·L-1的溶液中水的电离受到抑制,溶液可能显酸性也可能显碱性,B项错误;温度未知,不能判断pH<7的溶液中c(H+)、c(OH-)的相对大小,C项错误;加酚酞显无色的溶液不一定是酸性溶液,D项错误。
2.C pH=6.5的纯水呈中性,加NaCl形成的溶液仍呈中性,A错误;CsCl水溶液呈中性,B错误;温度未知,c(H+)=10-7 mol·L-1的溶液,不一定呈中性,C正确;80 ℃的Na2SO4溶液,溶液中c(H+)=c(OH-),溶液呈中性,D错误。
名师点睛
溶液呈中性的依据有:
(1)溶液中的c平(H+)=c平(OH-);
(2)溶液中c平(H+)=;
(3)pH=pOH。
3.C 存在电离平衡H2O H++OH-,强碱的水溶液中存在H+,A错误;pH=0的溶液是指c(H+)=1 mol·L-1的溶液,不是酸性最强的溶液,B错误;温度不变时,KW不变,故水溶液中c(H+)和c(OH-)不能同时增大,C正确;纯水中c平(OH-)=c平(H+),其呈中性,D错误。
4.B 温度未知,pH=7的溶液不一定呈中性,A错误;T ℃下,c(H+)>,则溶液中c(H+)>c(OH-),溶液显酸性,B正确;碱性溶液无论如何稀释都不能变为酸性溶液,所以常温下1 mL pH=8的NaOH溶液加水稀释至100 mL,pH不可能为6,C错误;CH3COOH是弱电解质,常温下0.10 mol·L-1的醋酸中c(H+)<0.10 mol·L-1,pH>1,D错误。
易错分析
分析溶液的pH应注意的问题:
(1)在分析c(H+)、pH与溶液的酸碱性的关系时,要注意溶液的温度是否为常温。
(2)酸性溶液(或碱性溶液)无论如何稀释都不能变为碱性溶液(或酸性溶液),常温下酸性溶液或碱性溶液无限稀释后,pH接近7。
5.D A项,pH=4;B项,c(H+)=1×10-3 mol·L-1,pH=3;C项,常温下c水(OH-)=1×10-11 mol·L-1,则溶液呈酸性或碱性,若呈酸性,溶液中c(H+)=1×10-3 mol·L-1,pH=3,若呈碱性,溶液中c(H+)=1×10-11 mol·L-1,pH=11;D项,常温下c(H+)/c(OH-)=1×1012的溶液中c(H+)=1×10-1 mol·L-1,pH=1。综上,D项符合题意。
6.C pH=1的盐酸浓度为0.1 mol/L。设两份盐酸的体积均为x L,加水后pH变为2,说明加入水的体积为9x L;设另一份加入0.1 mol/L的NaOH溶液的体积为yL,反应后pH也变为2,则酸过量,=0.01 mol·L-1,得y=x,则加入的水和NaOH溶液的体积比为9x∶x=11∶1,C正确。
7.答案 (1)①碱性 ②1 11 ③9∶11 (2)1∶100
解析 (1)①某温度下,纯水的pH=6,纯水中c平(H+)=c平(OH-)=1×10-6 mol·L-1,水的离子积KW=c平(H+)·c平(OH-)=1×10-12 mol2·L-2,该温度下pH=7的溶液中c平(H+)=1×10-7 mol·L-1,c平(OH-)==1×10-5 mol·L-1,c平(OH-)>c平(H+),故溶液呈碱性。②0.1 mol·L-1盐酸中c平(H+)=0.1 mol·L-1,pH=1;0.05 mol·L-1 Ba(OH)2溶液中c平(OH-)=0.1 mol·L-1,则c平(H+)==1×10-11 mol·L-1,pH=11。③该温度下,将pH=11的苛性钠溶液V1 L与pH=1的稀硫酸V2 L混合(混合后溶液体积变化忽略不计),所得混合溶液的pH=2,说明硫酸过量,则反应后溶液中c(H+)==0.01 mol·L-1,得V1∶V2=9∶11。
(2)常温下,pH=13的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=0.1 mol·L-1,pH=3的H2SO4溶液中c(H+)=0.001 mol·L-1,所得混合溶液呈中性,则n(H+)=n(OH-),即a L×0.1 mol·L-1=b L×0.001 mol·L-1,则a∶b=1∶100。
8.答案 (1)10-12 mol2·L-2 (2)10-b mol·L-1 10-a mol·L-1 (3)变小 (4)5 mL
解析 (1)KW=c平(H+)·c平(OH-)=10-a mol·L-1×10-b mol·L-1=10-(a+b) mol2·L-2=10-12 mol2·L-2。
(2)c(NaOH)=c平(OH-)=10-b mol·L-1;该溶液中c平(H+)=10-a mol·L-1,NaOH溶液中H+全是水电离的,c水(OH-)=c水(H+)=c平(H+)=10-a mol·L-1 。
(3)温度升高时,KW变大,而c平(H+)=,所以c平(H+)变大,pH变小。
(4)a=8时,NaOH溶液中c平(H+)=10-8 mol·L-1,c平(OH-)= mol·L-1=10-4 mol·L-1,设需pH=2[即c平(H+ )=10-2 mol·L-1]的盐酸体积为V,则10-4 mol·L-1×0.5 L=10-2 mol·L-1×V,得V=5×10-3 L=5 mL。
能力提升练
1.D 2.B 4.A
1.D
T2温度下曲线上Z点对应的c平(H+)=c平(OH-)=10-6.5 mol·L-1,KW=10-13 mol2·L-2,T1温度下曲线对应的KW=10-14 mol2·L-2,T1为25 ℃,T2大于25 ℃,A错误;X点:c平(H+)=c平(OH-)=10-7 mol·L-1,溶液显中性,B错误;XZ线上任意点均有c平(H+)=c平(OH-),在M区域中任意点都满足c平(H+)2.B 根据图像可知,T1→T2→T3,水的离子积越来越大,因为水的电离是吸热过程,故T3>T2>T1,A正确;C点时,KW=1×10-14 mol2·L-2,c平(H+)=1×10-8 mol·L-1,c平(OH-)=1×10-6 mol·L-1,溶液中c平(OH-)>c平(H+),溶液显碱性,B错误;温度越高,水的离子积越大,A、B、C三点温度相同(都为T1),所以这三点水的离子积相同,E点对应T3,D点对应T2,T3>T2>T1,所以水的离子积:E>D>A=B=C,C正确;根据图像可知,B、D、E三点的c平(H+)=1×10-6 mol·L-1,故pH(B)=pH(D)=pH(E),D正确。
3.答案 (1)小于 碱 (2)6或9 (3)酸 (4)9∶2
解析 (1)题图中b点溶液c平(H+)=10-10 mol·L-1,c平(OH-)=10-5 mol·L-1,c平(OH-)>c平(H+),溶液呈碱性,KW=c平(H+)·c平(OH-)=10-15 mol2·L-2<10-14 mol2·L-2,该温度低于25 ℃。
(2)该温度下,纯水中c平(H+)=10-7.5 mol·L-1,若溶液中由水电离出的c(H+)=10-9 mol·L-1,水的电离被抑制,溶液呈酸性或碱性,该溶液的pH=6或9。
(3)该温度下,pH=13的NaOH溶液中c平(OH-)=10-2 mol·L-1,pH=1的盐酸中c平(H+)=0.1 mol·L-1,二者等体积混合后,盐酸过量,溶液呈酸性。
(4)该温度下,pH=13的NaOH溶液中c(OH-)=0.01 mol·L-1,pH=1的稀硫酸中c(H+)=0.1 mol·L-1,两溶液混合后所得混合溶液的pH=2,则酸过量,c(H+)= mol·L-1=10-2 mol·L-1,得出V1∶V2=9∶2。
4.A 重水是极弱的电解质,存在电离平衡:D2O OD-+D+,加入的Na与重水电离生成的D+反应生成D2,促进重水电离平衡正向移动,重水的电离程度增大,A错误;重水(D2O)在该温度下的离子积KW=1.6×10-15 mol2·L-2,则重水中c平(D+)=c平(OD-)=4×10-8 mol·L-1,pD=-lgc(D+)=-lg(4×10-8)=8-2lg2,B正确;2 L含0.01 mol D2SO4的溶液中c平(D+)=0.01 mol·L-1,pD=-lg0.01=2,C正确;100 mL 0.4 mol·L-1 DCl溶液中加入100 mL 0.2 mol·L-1 NaOD溶液,DCl过量,c(D+)==0.1 mol·L-1,pD=1,D正确。
5.答案 (1)ab (2)11 (3)A (4)200∶1
解析 (1)常温下,pH=4的CH3COOH溶液中c(H+)=10-4 mol·L-1,c水(OH-)=c平(OH-)= mol·L-1=1.0×10-10 mol·L-1,a符合;pH=10的NaOH溶液中,c平(H+)=c水(OH-)=1.0×10-10 mol·L-1,b符合;pH=2的H2SO4溶液中,c平(H+)=10-2 mol·L-1,c水(OH-)= mol·L-1=1.0×10-12 mol·L-1,c不符合。
(2)pH=6的蒸馏水中KW=c平(H+)·c平(OH-)=10-12 mol2·L-2,2.3 g金属钠即0.1 mol,与水反应生成NaOH和氢气,所得NaOH溶液稀释至1 L后溶液中c平(OH-)=c(NaOH)=c(Na+)=0.1 mol·L-1,溶液中c平(H+)= mol·L-1=10-11 mol·L-1,则溶液的pH=11。
(3)常温下,pH=4的醋酸和稀硫酸中c平(H+)相等,分别加入大小、质量相同的金属锌,反应刚开始时,产生H2的速率相等。
(4)常温下,pH=6的H2SO4溶液中c(H+)=10-6 mol·L-1,c(S)=c(H+)=5×10-7 mol·L-1,加水稀释使其体积变为原体积的1 000倍,c(H+)≈10-7 mol·L-1,c(S)=5×10-7 mol·L-1×=5×10-10 mol·L-1,则稀释后溶液中。
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1.水的电离
第1节 水与水溶液
知识点 1 水的电离
必备知识 清单破
第3章 物质在水溶液中的行为
2.水的离子积常数(简称水的离子积)
影响因素 H2O H++OH- 影响结果 平衡移 动方向 原因 KW c平(H+) 变化 c平(OH-) 变化 c平(H+)与c平(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平(H+)=c平(OH-)
降温 左移 减小 减小 减小 c平(H+)=c平(OH-)
外加 酸、碱 加酸 左移 c平(H+)增大 不变 增大 减小 c平(H+)>c平(OH-)
加碱 左移 c平(OH-)增大 不变 减小 增大 c平(H+)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平(H+)3.外界条件对水电离平衡的影响
4.KW的应用【详见定点1】
1.强电解质与弱电解质比较
知识点 2 电解质在水溶液中的存在形态
强电解质 弱电解质
电离程度 完全电离 部分电离
化学键类型 离子键、共价键 共价键
电离过程 不可逆,用“ ”表示 可逆,用“ ”表示
溶液中的存在形式 阴、阳离子 分子,阴、阳离子
相同点 都是化合物,在溶液中都能电离,其水溶液都能导电 2.溶剂化作用
(1)电解质溶于水后以“水合离子”或“水合分子”的形态存在。
(2)溶剂化作用是指溶质离子或分子与溶剂分子相互吸引的作用。
3.电解质电离方程式的书写
(1)强电解质完全电离,在写电离方程式时,用“ ”;弱电解质部分电离,在写电离方程式
时,用“ ”。
(2)一元弱酸、弱碱一步电离,如CH3COOH:CH3COOH CH3COO-+H+;NH3·H2O:NH3·H2O
N +OH-。
1.溶液的酸碱性与溶液中c平(H+)和c平(OH-)的关系
知识点 3 水溶液的酸碱性与pH
溶液酸碱性 c平(H+)与c平(OH-)的相对大小 酸碱性强弱
酸性 c平(H+)>c平(OH-) c平(H+)越大,酸性越强
中性 c平(H+)=c平(OH-) —
碱性 c平(H+)特别提醒 任何情况下,均可根据溶液中c(H+)、c(OH-)的相对大小来判断溶液的酸碱性;只
有在常温时才能利用c(H+)与1×10-7 mol·L-1的相对大小来判断溶液的酸碱性。
2.水溶液的pH
(1)计算公式:pH=-lg c平(H+)。
(2)溶液的酸碱性与pH的关系(常温下):
3.溶液pH的测定方法
(1)酸碱指示剂法(只能测定溶液pH的大致范围)
指示剂 变色范围(颜色与pH的关系) 石蕊 <5.0红色 5.0~8.0紫色 >8.0蓝色
酚酞 <8.2无色 8.2~10.0粉红色 >10.0红色
甲基橙 <3.1红色 3.1~4.4橙色 >4.4黄色
(2)pH试纸法
取一小块pH试纸置于干燥洁净的玻璃片或表面皿上,用干燥洁净的玻璃棒蘸取待测溶液点
在pH试纸上,当试纸的颜色变化稳定后与标准比色卡对照,读出pH。
(3)酸度计法
酸度计可精确测量溶液的pH。
特别提醒 (1)不能用湿润的玻璃棒蘸取待测液,也不能将pH试纸用水润湿,否则会将溶液稀
释,可能导致所测定的pH不准确(使酸性溶液的pH变大,碱性溶液的pH变小,但中性溶液pH不
受影响)。(2)若某溶液具有漂白性,则不能用酸碱指示剂测定该溶液的酸碱性,也不能用pH试
纸测定其pH。(3)不能用pH试纸测c(H+)>1 mol·L-1或c(OH-)>1 mol·L-1的溶液的pH。
4.溶液pH的计算【详见定点2】
1.强电解质溶液的导电能力不一定比弱电解质溶液的导电能力强。这种说法正确吗 ( )
电解质溶液导电能力与溶液中自由移动离子的浓度以及离子所带的电荷数有关,与电
解质的强弱无关,所以强电解质溶液的导电能力不一定比弱电解质溶液的导电能力强。
2.一定温度下,加水稀释盐酸,溶液中的c(H+)、c(OH-)都减小。这种说法正确吗 ( )
稀释盐酸,溶液中的c(H+)减小,因为温度不变,KW不变,所以c(OH-)增大。
3.某同学用pH试纸测得新制氯水的pH为1。这种说法正确吗 ( )
新制氯水具有漂白性,不能使用pH试纸测新制氯水的pH。
4.25 ℃时,由水电离出的H+的浓度为10-12 mol·L-1的溶液一定呈碱性。这种说法正确吗 ( )
25 ℃时,溶液中由水电离出的H+的浓度为10-12 mol·L-1,说明水的电离被抑制,该溶液
可能呈酸性,也可能呈碱性。
知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ” 。
提示
√
提示
提示
提示
5.pH=0的溶液是酸性最强的溶液。这种说法正确吗 ( )
pH=0的溶液中c(H+)=1 mol·L-1,但不是酸性最强的溶液。
提示
1.水的电离平衡曲线的识别与理解
关键能力 定点破
定点 1 KW的应用
(1)曲线上的任意点(如a、b、c)的KW都相同,即c平(H+)·c平(OH-)相同,温度相同。
(2)曲线外的任意点(如d)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不变,加酸、碱;实现曲线上点与曲线外点之间的转
化需改变温度。
2.分析溶液中水电离出的c(H+)或c(OH-)
KW表达式中c平(H+)、c平(OH-)均表示整个溶液中H+、OH-总物质的量浓度,但是一般情况下有:
(1)酸溶液中KW=c溶液(H+)·c水(OH-)[计算时忽略水电离出的H+的浓度,即c溶液(H+)=c酸(H+)]。
(2)碱溶液中KW=c水(H+)·c溶液(OH-)[计算时忽略水电离出的OH-的浓度,即c溶液(OH-)=c碱(OH-)]。
特别提醒 (1)外界条件改变,水的电离平衡可能发生移动,但由水电离出的c(H+)与水电离出
的c(OH-)一定相等。
(2)室温下,由水电离出的c(H+)=1×10-13 mol·L-1的溶液可能呈酸性,也可能呈碱性。
1.单一溶液pH的计算
(1)强酸
先求出溶液中的c平(H+),再通过pH=-lg c平(H+)求溶液的pH。
(2)强碱
先求出溶液中的c平(OH-),再通过c平(H+)= 求出溶液中的c平(H+),最后求溶液的pH。
2.混合溶液pH的计算(混合后溶液的体积变化忽略不计)
(1)强酸和强酸
求解方法:先求c平(H+),c平(H+)= ,再求pH。
速算规律:当V1=V2,pH相差2及以上时,pH(混)=pH(小)+0.3。
定点 2 溶液pH的计算
(2)强碱和强碱
求解方法:先求c平(OH-),c平(OH-)= ,然后求c平(H+),c平(H+)= ,再求pH。
速算规律:当V1=V2,pH相差2及以上时,pH(混)=pH(大)-0.3。
(3)强酸与强碱(离子方程式为H++OH- H2O)
求解方法:
a.求出混合前酸溶液中n(H+)、碱溶液中n(OH-);
b.根据混合时反应:H++OH- H2O判断反应情况;
c.若n(H+)=n(OH-),则恰好完全反应,溶液显中性;若n(H+)>n(OH-),则酸过量,c平(H+)=
,pH=-lg c平(H+);若n(OH-)>n(H+),则碱过量,c平(OH-)= ,c平(H+)=
,pH=-lg c平(H+)。
3.25 ℃时酸或碱稀释后溶液pH的计算
类型 稀释至10n倍 无限稀释
强酸 c(H+)减小为原来的 , pH增大n个单位,pH=pH原+n<7 此时要考虑水的电离,pH只
能接近于7(略小于7)
弱酸 c(H+)减小的程度比强酸的小,pH增大不到n个单位,pH7 此时要考虑水的电离,pH只
能接近于7(略大于7)
弱碱 c(OH-)减小的程度比强碱的小,pH减小不到n个单位,pH>pH原-n>7