2017高考化学一轮复习 专题十 水的电离和溶液的酸碱性 考点一 水的电离平衡及影响因素教学案

专题十　水的电离和溶液的酸碱性
纲展示　命题探究
1　水的电离平衡
水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离：H2O＋H2O??H3O＋＋OH－，可简写为H2O??H＋＋OH－。
　2　水的离子积常数
(1)概念：在一定温度下，c(H＋)与c(OH－)的乘积是一个常数，称为水的离子积常数，简称水的离子积。
(2)表达式：Kw＝c(H＋)·c(OH－)。
(3)数值：室温下：Kw＝1×10－14。
(4)影响因素：只与温度有关，水的电离是吸热过程，升高温度，Kw增大。
　
3　水的电离平衡的影响因素
(1)加热，促进水的电离，Kw增大。
(2)加入酸或碱，抑制水的电离，Kw不变。
(3)①加入强酸强碱的正盐，不影响水的电离。
②加入强酸的酸式盐，抑制水的电离。
③加入可水解的盐(如FeCl3、Na2CO3、NH4Cl)，促进水的电离。
(4)加入与水反应的活泼金属(如Na、K)，促进水的电离。
学霸巧学卡　水的电离平衡注意事项
(1)水的离子积常数Kw＝c(H＋)·c(OH－)，其实质是水溶液中的H＋和OH－浓度的乘积，不一定是水电离出的H＋和OH－浓度的乘积，所以与其说Kw是水的离子积常数，不如说是水溶液中的H＋和OH－的离子积常数。即Kw不仅适用于水，还适用于酸性或碱性的稀溶液。不管哪种溶液均有c(H＋)H2O＝c(OH－)H2O。
(2)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H＋和OH－共存，只是相对含量不同而已。
(3)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(H＋)和c(OH－)都增大，故Kw增大，但溶液仍呈中性；对于Kw，若未注明温度，一般认为在常温下(25
℃)。
(4)水中加酸或碱对水的电离均有抑制作用，因此，室温下，若由水电离出的c(H＋)<1×10－7
mol·L－1，该溶液可能显酸性，也可能显碱性。
1.思维辨析
(1)温度一定时，水的电离常数与水的离子积常数相等。(　　)
(2)水的离子积常数的数值大小与温度和稀水溶液的浓度有关。(　　)
(3)水的电离平衡移动符合勒夏特列原理。(　　)
(4)升高温度，水电离平衡右移，H＋浓度增大，呈酸性。(　　)
(5)将纯水加热到95
℃时，Kw变大，pH不变，水仍呈中性。(　　)
(6)向纯水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH－)增大，Kw变小。(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×
2．向纯水中加入少量下列物质或改变下列条件，能促进水的电离，并能使溶液中c(OH－)>c(H＋)的操作是(　　)
①稀硫酸　②金属钠　③氨气　④FeCl3固体
⑤NaClO固体　⑥将水加热煮沸
A．②⑤　　　　　
B．①④
C．③④⑥
D．④
答案　A
解析　稀硫酸、氨气抑制水的电离，金属钠、FeCl3固体、NaClO固体、将水加热煮沸促进水的电离，但FeCl3固体使溶液显酸性，将水加热煮沸，水仍呈中性。
　[考法综述]　
高考对本考点主要围绕水的电离平衡进行考查，考生除掌握基本概念外，还要理解外界条件对水的电离平衡的影响。要学会判断各种条件下平衡移动方向，c(H＋)、c(OH－)变化情况，Kw的变化及溶液的性质。
命题法1　影响水电离平衡的因素及结果判断
典例1　　水中加入下列溶液对水的电离平衡不产生影响的是(　　)
A．NaHSO4溶液
B．KF溶液
C．KAl(SO4)2溶液
D．NaI溶液
[解析]　NaHSO4电离生成的H＋能抑制水的电离，A项错误；KF电离生成的F－水解生成弱电解质HF，从而促进水的电离，B项错误；KAl(SO4)2电离出的Al3＋水解生成Al(OH)3，从而促进水的电离，C项错误；NaI是强酸强碱盐，不水解，且电离出的Na＋和I－对水的电离平衡没有影响，D项正确。
[答案]　D
【解题法】　外界因素对水电离的影响
命题法2　水电离出的c(H＋)或c(OH－)与溶液pH的关系
典例2　　25
℃在等体积的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
[解析]　设溶液体积均为1
L，①中pH＝0的H2SO4中c(H＋)＝1.0
mol·L－1，c(OH－)＝1.0×10－14
mol·L－1，发生电离的水的物质的量为1.0×10－14
mol。②中c(OH－)＝0.1
mol·L－1，c(H＋)＝1.0×10－13
mol·L－1，发生电离的水的物质的量为1.0×10－13
mol。③中c(OH－)＝1.0×10－4
mol·L－1，发生电离的水的物质的量为1.0×10－4
mol。④中c(H＋)＝1.0×10－5
mol·L－1，发生电离的水的物质的量为1.0×10－5
mol。故①②③④中发生电离的水的物质的量之比为1.0×10－14
mol∶1.0×10－13
mol∶1.0×10－4
mol∶1.0×10－5
mol＝1∶10∶1010∶
109，A项正确。
[答案]　A
【解题法】　水电离出的c(H＋)或c(OH－)的计算(25
℃时)
(1)常温下，中性溶液c(OH－)＝c(H＋)＝10－7
mol·L－1。
(2)溶质为酸的溶液，OH－全部来自水的电离，水电离产生的c(H＋)＝c(OH－)。
如计算pH＝2的盐酸溶液中由水电离出的c(H＋)，方法是先求出溶液的c(OH－)＝＝10－12
mol·L－1，即水电离出的c(H＋)＝c(OH－)＝10－12
mol·L－1。
(3)溶质为碱的溶液，H＋全部来自水的电离，水电离产生的c(OH－)＝c(H＋)。
如计算pH＝12的NaOH溶液中由水电离出的c(OH－)，方法是先求出溶液的c(H＋)＝＝10－12
mol·L－1，即水电离出的c(OH－)＝c(H＋)＝10－12
mol·L－1。
(4)水解呈酸性或碱性的盐溶液中
①pH＝5的NH4Cl溶液中H＋全部来自水的电离，由水电离出的c(H＋)＝10－5
mol·L－1，c(OH－)＝10－9
mol·L－1，是因为部分OH－与部分NH结合；
②pH＝12的Na2CO3溶液中OH－全部来自水的电离，由水电离出的c(OH－)＝10－2
mol·L－1。
1．一定温度下，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
答案　C
解析　升温促进水的电离，升温后溶液不能由碱性变为中性，A项错误；根据c(H＋)和c(OH－)可求出Kw＝1.0×10－14，B项错误；加入FeCl3，Fe3＋水解溶液呈酸性，可引起由b向a变化，C项正确；温度不变，稀释后，c(OH－)减小，c(H＋)增大，但仍在该曲线上，不可能到达d点，D项错误。
2．室温下，将0.05
mol
Na2CO3固体溶于水配成100
mL溶液，向溶液中加入下列物质，有关结论正确的是(　　)
答案　B
解析　0.05
mol
Na2CO3与50
mL
1
mol·L－1
H2SO4恰好完全反应生成Na2SO4，c(Na＋)＝2c(SO)，A项错误；0.05
mol
Na2CO3与0.05
mol
CaO二者完全反应：Na2CO3＋CaO＋H2O===CaCO3↓＋2NaOH。原Na2CO3溶液中：CO＋H2O??HCO＋OH－平衡逆向移动，使c(HCO)减小，溶液中c(OH－)增大，二者比值增大，B项正确；在碳酸钠溶液中加水，水的电离程度减小，由水电离出的c(H＋)·c(OH－)将减小，C项错误；在碳酸钠溶液中加入NaHSO4固体，溶液中c(Na＋)必然增大，D项错误。
3．短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，其简单离子都能破坏水的电离平衡的是(　　)
A．W2－、X＋　
B．X＋、Y3＋
C．Y3＋、Z2－
D．X＋、Z2－
答案　C
解析　根据“短周期元素”、“原子序数依次增大”、“简单离子”和选项中离子所带的电荷数，可以判断出四种元素对应的离子分别是O2－、Na＋、Al3＋和S2－，其中Na＋对水的电离平衡无影响，故排除A、B、D，选C。
4．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－)＝Kw
B．M区域内任意点均有c(H＋)C．图中T1D．XZ线上任意点均有pH＝7
答案　D
解析　由水的离子积的定义知两条曲线间任意点均有c(H＋)×c(OH－)＝Kw，A正确；由图中纵横轴的大小可知M区域内任意点均有c(H＋)T1，C正确；由pH＝－lgc(H＋)可知只有当c(H＋)＝10－7mol·L－1时，才有pH＝7，D错误。
5．下列有关电解质溶液的说法正确的是(　　)
A．在蒸馏水中滴加浓H2SO4，Kw不变
B．CaCO3难溶于稀硫酸，也难溶于醋酸
C．在Na2S稀溶液中，c(H＋)＝c(OH－)－2c(H2S)－c(HS－)
D．NaCl溶液和CH3COONH4溶液均显中性，两溶液中水的电离程度相同
答案　C
解析　浓H2SO4加入蒸馏水中时会放热，使Kw变大，A项错误；CaCO3可以溶于醋酸的原因是(CH3COO)2Ca能溶于水，而CaSO4是微溶物，不能类推，B项错误；C项，该式为Na2S溶液中的质子守恒式，正确；NaCl是强酸强碱盐，对水的电离不产生影响，而CH3COONH4是弱酸弱碱盐，对水的电离起促进作用，两者影响不相同，D项错误。
6．下列有关叙述不正确的是(　　)
A．若根据反应“H2＋Cl2===2HCl”设计成燃料电池，既可发电同时还可用于制备盐酸
B．氯气溶于水达到平衡后，若其他条件不变，加入少量水，水的电离平衡向正向移动
C．任何稀溶液中由水电离出的c(H＋)和c(OH－)的乘积都为1×10－14
D．冰醋酸中逐滴加水，则溶液的导电性先增大后减小
答案　C
解析　A中反应为自发放热反应，可设计成燃料电池，正确；氯水呈酸性，稀释后H＋浓度减小，对水的电离抑制能力减弱，B项正确；水的离子积常数与温度有关，C项错；D中加水时冰醋酸电离，导电性增强，达到电离平衡后，继续加水，离子浓度减小，导电性减弱，D项正确。