水的电离和溶液的酸碱性

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　　依据是否具有在熔融态或水溶液中导电的能力，可以将化合物分为电解质和非电解质。中国招生考试网www.chinazhaokao.com 小编为大家整理的相关的水的电离和溶液的酸碱性供大家参考选择。

　　水的电离和溶液的酸碱性

　　《水的电离和溶液的酸碱性》课时练

　　双基练习

　　1.(2011•新课标全国高考)将浓度为0.1 mol/LHF溶液加水不断稀释，下列各量始终保持增大的是(　　)

　　A.c(H+) B.Ka(HF)

　　C.cF-cH+ D.cH+cHF

　　解析：HF属于弱电解质，加水促进HF的电离平衡向右移动，即电离程度增大，但电离平衡常数只与温度有关，所以选项B不变;但同时溶液的体积也增大，所以溶液的酸性会降低，即c(H+)、c(F-)和c(HF)的浓度均降低，考虑到溶液中水还会电离出氢离子，所以稀释到一定程度(即无限稀释时)，c(H+)就不再发生变化，但c(F-)和c(HF)却一直会降低，所以选D符合题意。

　　答案：D

　　2.(2011•咸阳高二检测)常温下，c(OH-)最小的是(　　)

　　A.pH=0的溶液

　　B.0.05 mol/L H2SO4

　　C.0.5 mol/L HCl

　　D.0.05 mol/L的Ba(OH)2

　　解析：四种溶液中OH-的浓度分别为1×10-14 mol/L、1×10-13 mol/L、2×10-14 mol/L、0.1 mol/L。

　　答案：A

　　3.下列液体pH>7的是(　　)

　　A.人体血液 B.蔗糖溶液

　　C.橙汁 D.胃液

　　解析：人体血液的正常pH范围是7.35～7.45。

　　答案：A

　　4.(2011•广州模拟)常温下，0.1 mol/L的一元弱酸溶液的pH为(　　)

　　A.1 B.大于1

　　C.小于1 D.无法确定

　　解析：假设为一元强酸，则pH=1，据题意为一元弱酸，由于不能完全电离，故c(H+)<0.1 mol/L，pH>1。

　　答案：B

　　5.有人建议用AG表示溶液的酸度，AG的定义为AG=lg[c(H+)/c(OH-)]，下列表述正确的是(　　)

　　A.在25℃时，若溶液呈中性，则pH=7，AG=1

　　B.在25℃时，若溶液呈酸性，则pH<7，AG<0

　　C.在25℃时，若溶液呈碱性，则pH>7，AG>0

　　D.在25℃时，溶液的pH与AG的换算公式为：AG=2(7-pH)

　　解析：根据定义式可看出：中性溶液中c(H+)=c(OH-)，AG=0;酸性溶液，AG>0;碱性溶液，AG<0，前三项均错。

　　AG=lgcH+cOH-=lgc2H+10-14=lgc2(H+)+14=2lgc(H+)+14=2(7-pH)。

　　答案：D

　　6.将pH=8的NaOH与pH=10的NaOH溶液等体积混合后，溶液后c(H+)最接近于(　　)

　　A.(10-8+10-10) mol/L

　　B.(10-4+10-6) mol/L

　　C.(10-8+10-10) mol/L

　　D.2×10-10 mol/L

　　解析：混合溶液中c(OH-)=10-1410-8+10-1410-102≈10-42 mol/L，c(H+)=10-1410-42=2×10-10 mol/L。

　　答案：D

　　7.常温下，某溶液中由水电离产生的c(H+)=1×10-11 mol/L，则该溶液的pH可能是(　　)

　　A.3　　　　B.7　　　　C.8　　　　D.11

　　解析：根据水的电离平衡H2OH++OH-知：由水电离产生的c(H+)=c(OH-)=1×10-11 mol/L，抑制水电离的原因是溶液中c(H+)或c(OH-)增大，若由于c(H+)增大，则该溶液中c(H+)=1×10-141×10-11=1×10-3 mol/L，即pH=3;若由于c(OH-)增大，则该溶液中c(OH-)=1×10-141×10-11=1×10-3 mol/L，即pH=11。

　　答案：AD

　　8.如图所示，能表示人体大量喝水时，胃液的pH变化的图像是(　　)

　　A.　　　　 B.　　　　　 C.　　　　 D.

　　解析：由于胃液中有HCl，所以胃液应呈酸性，pH<7。大量喝水时，相当于HCl无限稀释，则开始稀释时，溶液中c(H+)变化较大，所以pH迅速变大，但随着稀释程度增大程度增大，水的电离则不能被忽略，无论怎么稀释，溶液不可能呈碱性，只是无限制的接近中性，即向pH=7靠拢。

　　答案：A

　　9.下列有关pH变化的判断中，正确的是(　　)

　　A.酸雨样品放置一段时间后，pH会增大

　　B.随着温度的升高，纯水的pH增大

　　C.新制氯水经光照一段时间后，pH减小

　　D.氢氧化钠溶液久置于空气中，pH增大

　　解析：A项，酸雨放置一段时间后，弱酸H2SO3会被空气中的氧气氧化成强酸H2SO4，溶液中的c(H+)增大，pH变小;B项，温度升高后，水的电离程度增大，c(H+)增大，pH变小;C项，新制氯水光照一段时间后主要成分变为HCl，c(H+)增大，pH减小;氢氧化钠溶液外置与空气中的CO2反应生成Na2CO3，溶液中c(OH-)减小，pH减小。

　　答案：C

　　10.(2011•山东师大附中模拟)室温下，在pH=11的某溶液中，由水电离出的c(OH-)为(　　)

　　①1.0×10-7 mol/L　②1.0×10-6 mol/L　③1.0×10-3 mol/L　④1.0×10-11 mol/L

　　A.③ B.④

　　C.①③ D.③④

　　解析：pH=11的溶液可能是碱溶液或盐溶液，若为碱溶液，则抑制水的电离，水电离出的c(OH-)=1.0×10-11 mol/L;若为盐溶液，即该盐水解使溶液pH=11，则由水电离出的c(OH-)=1.0×10-3 mol/L。

　　答案：D

　　11.若已知100℃时KW=1×10-12，在该温度下将100 mL 0.001 mol/L的NaOH溶液加水稀释到1 L，则溶液的pH为__________，若加水稀释至1 000 L，则溶液的pH__________。

　　解析：100℃时，100 mL 0.001 mol/L的NaOH溶液，c(OH-)=10-3 mol/L，稀释至1L后，c(OH-)=10-4mol/L，故c(H+)=1×10-1210-4 mol/L=10-8 mol/L，pH=8,100℃时，中性溶液pH=6，若将NaOH溶液加水稀释至1 000 L，则c(OH-)≈10-6 mol/L。即变为极稀的碱液，其pH≈6，但pH>6。

　　答案：8　约为6

　　能力提升

　　12.水是人类生命活动不可缺少的物质。

　　(1)下列有关水的说法中错误的是__________。

　　A.矿泉水是纯净物

　　B.纯水几乎不导电，所以水是非电解质

　　C.高效催化剂可使水分解获得氢气，同时释放能量

　　D.非电解质的水溶液中无离子存在

　　(2)写出两项能影响水的电离平衡，且使溶液显酸性的措施：

　　①________________________________，

　　②________________________________。

　　(3)室温下平均每n个水分子中只有一个水分子发生电离，则n=__________。

　　解析：(1)选A、B、C、D。A项矿泉水含Ca2+、Mg2+等多种离子，不是纯净物;B项水是很弱的电解质;C项要使H2O分解制取氢气，只能吸收能量;D项中任何物质的水溶液中都有水电离的H+、OH-存在。

　　(2)能影响水的电离平衡，且使溶液显酸性的有：①通入与水反应呈酸性的气体，如CO2、SO2、Cl2、NO2等;②如酸;③加酸式盐如NaHSO4等。

　　(3)取1 L水，则n(H2O)=1 00018 mol，则1n=10-71 00018，故n=5.56×108

　　答案：(1)A、B、C、D

　　(2)①通入CO2　②加入盐酸(其他合理答案亦可)

　　(3)5.56×108

　　13.(2011•崇雅中学高二期末)有一学生在实验室测某溶液的pH。实验时，他先用蒸馏水润湿pH试纸，然后用洁净干燥的玻璃棒蘸取试样进行检测。

　　(1)该学生的操作是__________(填“正确”或“错误”)的。

　　(2)如不正确请说明理由，同时请分析是否一定有误差?

　　____________________________________________________________________________________________________________。

　　(3)若按此法分别测定c(H+)相等的盐酸和醋酸溶液的pH，误差较大的是__________，原因是________________________________ _________________________________________________________。

　　解析：测溶液pH时，若先将试纸润湿，相当于把待测液稀释了，若溶液不显中性，则一定会产生误差，若用此方法分别测定c(H+)相等的盐酸和醋酸，则盐酸的pH变化大，误差较大。

　　答案：(1)错误的　(2)若溶液不显中性，则c(H+)或c(OH-)被稀释，测出的值不是原溶液的pH　不一定有误差，当溶液为中性时不产生误差　(3)盐酸　因为盐酸为强电解质，加水稀释后不再电离，而CH3COOH属于弱电解质，其溶液存在电离平衡，稀释后促进了CH3COOH的电离，故盐酸误差大，CH3COOH误差小

　　14.(2011•宜昌高二检测)常温下，将pH=2的硫酸溶液和pH=11的氢氧化钠溶液相混合。

　　(1)若要使混合液的pH为7，则硫酸和氢氧化钠溶液的体积比为__________;

　　(2)若要使混合液的pH为10，则硫酸和氢氧化钠溶液的体积比为__________。

　　(3)若将pH=2的硫酸溶液稀释108倍，则所得溶液中c(H+)/c(SO2-4)为__________。

　　解析：pH=2的硫酸溶液中H2SO4的物质的量浓度为0.01 mol/L2，pH=11的氢氧化钠溶液中NaOH的物质的量浓度为0.001 mol/L，两种溶液混合后，

　　(1)若混合液的pH为7，说明二者恰好反应，

　　V(H2SO4)•c(H2SO4)•2=V(NaOH)•c(NaOH)，V(H2SO4)∶V(NaOH)=1∶10;

　　(2)若要使混合液的pH为10，则溶液中c(OH-)=0.000 1 mol/L，则有[V(NaOH)•c(NaOH)-V(H2SO4)•c(H2SO4)•2]÷[V(NaOH)+V(H2SO4)]=0.000 1 mol/L，V(H2SO4)∶V(NaOH)=9∶101;

　　(3)若使pH=2的硫酸溶液稀释108倍，c(H+)=1×10-7，c(SO2-4)=12×10-10，则所得溶液中c(H+)/c(SO2-4)为2 000。

　　答案：(1)1∶10　(2)9∶101　(3)2 000

　　15.温度t℃时，某NaOH稀溶液中c(H+)=10-a mol/L，c(OH-)=10-b mol/L，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(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的盐酸溶液的体积为__________。

　　解析：(1)KW=c(H+)•c(OH-)=10-a•10-b=10-(a+b)=10-12

　　(2)c(NaOH)=c(OH-)=10-b mol/L;该溶液中c(H+)=10-a mol/L，NaOH溶液中H+全是水电离的，c(H+)水电离=c(OH-)水电离=10-a mol/L。

　　(3)温度升高时，KW变大，而c(H+)=KWcOH-，所以c(H+)变大，pH变小。

　　(4)a=8时，NaOH溶液中c(H+)=10-8 mol/L，c(OH-)=10-1210-8=10-4 mol/L，设需pH=2即c(H+)=10-2 mol/L的盐酸体积为V，则10-4 mol/L×0.5 L=10-2 mol/L•V，得V=5×10-3 L=5 mL

　　答案：(1)10-12　(2)10-b mol/L　10-a mol/L　(3)变小　(4)5 mL

　　水的电离和溶液酸碱性知识详解

　　级别：高级教员

　　来自：山东省临沂市 一、 水的电离和水的离子积

　　①水是一种极弱的电解质，存在电离平衡： H2O H+ + OH-

　　影响水的电离平衡的因素可利用化学平衡的相关知识来分析。可用下表练习：

　　改变的条件

　　水的电离程度

　　水电离产生的氢离子浓度 c水(H+)

　　水电离产生的氢氧根浓度 c水(OH-)

　　溶液中c(H+)

　　pH

　　C(H+)·C(OH-)

　　(即KW)

　　通入HCl气体

　　加入NaOH固体

　　加 热

　　加入NaCl固体

　　加入Na2CO3固体

　　加入AlCl3固体

　　②KW = c(H+)·c(OH-), KW指水中的H+离子浓度与OH-离子浓度的乘积，无单位，KW值大小只与温度有关。该等式无论是在纯水中还是在酸、碱、盐等任何的水溶液中恒成立。

　　在25℃的纯水中， c(H+)=c(OH-)=1×10-7 mol/L，KW=1×10-14(25℃)

　　③水的电离是吸热反应，温度升高，水的电离平衡向正反应方向移动，水的电离程度增大。所以，温度升高，KW值增大。

　　要强调以下几点：

　　①KW = c(H+)·c(OH-)中的c(H+)、c(OH-)指的是水(或水溶液)中的氢离子、氢氧根离子的总浓度，与由水电离出的氢离子、氢氧根离子浓度不同(下文中分别用c水(H+)、c水(OH-) 表示)。

　　②KW数值的大小只与温度有关，温度一定时，KW为一定值;温度升高，KW值增大。25℃的水(或水溶液)中，KW=1×10-14 。

　　③任何水溶液中c水(H+)=c水(OH-)恒成立,但c(H+)与c(OH-)往往不相等，导致溶液呈酸性或碱性。

　　④在纯水中有：c水(H+)=c水(OH-)=c(H+)=c(OH-)

　　二、 溶液的酸碱性和溶液的pH

　　在温度一定时c(H+)·c(OH-)是一个常数，但c(H+)与c(OH-)往往不相等。人们规定

　　c(H+) > c(OH-)时溶液为酸性;c(H+) = c(OH-)时溶液为中性;

　　c(H+) < c(OH-)时溶液为碱性。

　　c(H+)与c(OH-)的相对大小是判断溶液酸碱性的根本方法，适用于任何水溶液。

　　为了方便，化学常采用pH来表示溶液酸碱性的强弱：pH=-lg{c(H+)｝，一定要注意c(H+)是溶液中的氢离子的总浓度。

　　温度相同时，pH越小，溶液的酸性越强;pH越大，碱性越强。

　　在用pH的值或c(H+)、c(OH-)的值来判断溶液酸碱性时，要注意温度的影响，最终要得到c(H+)与c(OH-)的相对大小的关系，才能正确判断。

　　例1：下列能说明溶液呈酸性的是 ( )

　　A.c (H+)>1×10-7mol/L B.pH=6

　　C. c(H+)>c(OH-) D.加入酚酞后溶液不变红

　　【分析】c(H+)与c(OH-)的相对大小是判断溶液酸碱性的根本方法，故C正确;A、B中的H+浓度都大于1×10-7mol/L，但OH-浓度不一定小于1×10-7mol/L，c(OH-)=KW /c(H+)，其大小与KW有关，即与温度有关。温度不同，c(OH-)值不同，可能比c(H+)值大(溶液呈碱性)，也可能小(溶液呈酸性)，也可能相等(溶液呈中性)。D加入酚酞不变红，只能说明pH小于8，溶液不一定为酸性。

　　正确答案：B

　　可以让学生进一步思考：在25℃时，能说明溶液呈酸性的答案又是什么?

　　三、 有关溶液pH的计算

　　在求溶液的pH 时，如果涉及到稀释、混合、酸碱反应的情况，一定要先判断溶液的酸碱性。对碱性溶液稀释或混合，或者反应后溶液呈碱性的情况，一定要先求变化后c(OH-),再求c(H+)，然后求pH，因为在操作过程中，H+物质的量会发生很大变化，OH-物质的量基本不变，应该以OH-守恒来建立等式关系。(教师可以引导学生进行探究)。思路为:

　　四、 酸、碱、盐溶液对水的电离平衡的影响

　　25℃时

　　c水(H+)=c水(OH-)=1×10-7mol/L，为中性溶液或纯水。

　　c水(H+)=c水(OH-)<1×10-7mol/L，为酸(或碱)的溶液，水的电离受到抑制。

　　c水(H+)=c水(OH-)>1×10-7mol/L, 为可水解的盐的溶液，水的电离得到促进，

　　例2：在25℃时，某溶液由水电离出的H+浓度为1×10-10mol/L，该溶液可能是 ( )

　　A.NaOH B.NaCl C.HCl D.Na2CO3

　　【分析】学生往往认为此时溶液呈碱性，错选为A、D答案。依题意只能得到 c水(H+)=c水(OH-)=1×10-10mol/L<1×10-7mol/L，并不能确定溶液是酸性还是碱性，但能肯定的是水的电离受到了抑制，溶质可以是酸，也可以是碱，不可能是能发生水解的盐。

　　正确答案为：A C

　　可以将例题中的数据改为“ 1×10-4mol/L”，作为巩固和检测练习。

　　五、 溶液酸碱性的成因

　　溶液呈酸性的原因有两种：溶质为酸，酸电离;溶质为强酸弱碱盐，盐水解。

　　①由于酸(如硫酸、醋酸)的电离，H+主要来自于溶质的电离。

　　此时，一定要弄清c水(H+)、c水(OH-)、c(H+)、c(OH-)四者之间的关系，尤其是溶液中的氢离子浓度、由水产生的氢离子浓度、由溶质酸电离出的氢离子浓度三个量的意义和关系。

　　1) c(H+)= c酸(H+)+ c水(H+) (氢离子主要来源为酸的电离)

　　c(OH-)= c水(OH-)(氢氧根离子完全来源于水的电离)

　　2)c水(H+)=c水(OH-)<1×10-7mol/L (水的电离受到抑制)

　　3)c酸(H+)远大于c水(H+)，故c酸(H+)≈c(H+)，

　　有 c酸(H+)·c(OH-)=1×10-14

　　②由于强酸弱碱盐的水解使溶液呈酸性。以NH4Cl溶液为例：

　　水存在电离平衡H2O H++OH-，NH4Cl电离出的NH4+与OH-结合生成NH3·H2O这种弱电解质，导致水的电离平衡向正反应方向移动，H+浓度增大，溶液呈酸性。此时有：

　　1)c(H+)=c水(H+) (氢离子完全来源于水的电离)

　　c(OH-)= c水(OH-)-c反应(OH-)(水电离出的氢氧根部分与NH4+结合了)

　　2)c水(H+)=c水(OH-)>1×10-7mol/L (水的电离受到促进)

　　3)c(H+)>c(OH-)，溶液呈酸性,但是KW = c(H+)·c(OH-)仍然是一个定值。

　　同样可以分析，碱性溶液形成的原因及溶液中的氢氧根离子浓度、由水产生的氢氧根离子浓度、由碱电离出的氢氧根离子浓度三个量的关系。

　　例3：25℃时，

　　(1)在pH=3的硫酸溶液中，由水电离出的H+的浓度为 ;

　　(2)在pH=3的溶液中，由水电离出的H+的浓度可能为　　　　　　。

　　【分析】(1)(2)共同点是溶液呈酸性，c(H+)=1×10-3mol/L

　　(1)对pH=3的硫酸溶液，

　　c(H+)=c酸(H+)+c水(H+)≈c酸(H+)=1×10-3mol/L，

　　c水(OH-)=c(OH-)=KW /c(H+)=1×10-11mol/L，

　　而c水(H+)=c水(OH-)=1×10-11mol/L

　　(2) 对pH=3的溶液，如果溶液呈酸性是因为酸的电离，则分析方法同(1);如果是因为盐类水解而成酸性，则H+都来自于水的电离。

　　c水(H+)=c(H+)=1×10-3mol/L

　　正确答案为：(1)1×10-11mol/L (2)1×10-11mol/L或1×10-3mol/L

　　六、物质的量浓度相同和pH相同的两种溶液(如盐酸和醋酸)

　　在习题中，经常会遇到同浓度或同pH的两溶液(如盐酸和醋酸)的情况。到底它们什么相同，什么不同呢?

　　首先注意，HCl强电解质，完全电离，c(H+)=c(HCl);醋酸为弱电解质，部分电离，CH3COOH溶质部分电离后以离子的形式存在，没有电离的部分以分子的形式存在，所以有c(H+)<c(CH3COOH)(后者指溶质浓度)。

　　溶质浓度与氢离子浓度的关系

　　盐酸

　　c(HCl)=c(H+)

　　醋酸

　　c(CH3COOH)>c’(H+)

　　(1)浓度相同的盐酸、醋酸溶液(溶质的浓度相同)

　　c(HCl)=c(CH3COOH)，所以c(H+)>c’(H+),即盐酸中的氢离子浓度大于醋酸溶液中的氢离子浓度。

　　(2)pH相同的盐酸、醋酸溶液(溶液中的氢离子浓度相同)

　　c(H+)=c‘(H+)，但是c(HCl)<c(CH3COOH),即盐酸的浓度小于醋酸的浓度。

　　例4：体积相等、pH值都为3的醋酸溶液和盐酸溶液，在相同条件下分别与相同质量的锌粉反应，下列情况不可能存在的是 ( )

　　A.开始时，两者产生氢气的速率相同

　　B.如果锌粉都完反应了，则与盐酸反应的锌粉首先反应完

　　C.有可能盐酸反应完，而醋酸仍有剩余

　　D.如果锌粉都完全反应了，则两者产生的氢气一样多。

　　【分析】由题意知pH相同的盐酸、醋酸溶液，溶液中的氢离子浓度相同，盐酸的浓度小于醋酸的浓度。酸与金属反应的速率取决于H+的浓度;产生氢气的量取决于酸的物质的量(在金属过量时)或取决于金属的物质的量(金属反应完，酸过量)。再考虑到醋酸为弱酸，存在电力平衡，不难得到A、C、D可能, B不可能。

　　正确选项为：B

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