2024届高考化学复习讲义第八章水溶液中的离子反应与平衡第二讲水的电离和溶液的pH考点一水的电离和水的离子积含答案

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认识思路
考点1 水的电离和水的离子积
1.水的电离
水是极弱的电解质，水的电离方程式为H2O＋H2O ⇌H3O＋＋OH－，可简写为[1] H2O⇌H＋＋OH－ ，纯水中c（H＋）[2] ＝ c（OH－）。
注意 在任何情况下水电离产生的c（H＋）、c（OH－）都是相等的。
2.水的离子积常数
（1）表达式：Kw＝[3] c（H＋）·c（OH－） 。
（2）温度一定时，酸、碱、盐溶液中的Kw是定值，Kw＝c（H＋）·c（OH－）。温度升高，Kw增大，如25℃时，Kw＝[4] 1.0×10－14 ，100℃时，Kw＝5.5×10－13。
3.影响水的电离平衡的因素
1.易错辨析。
（1）25 ℃时，0.10 ml·L－1NaHCO3溶液加水稀释后，c（H＋）与c（OH－）的乘积变大。（ ✕ ）
（2）向水中加入少量硫酸氢钠固体，促进了水的电离，c（H＋）增大，Kw不变。（ ✕ ）
（3）t ℃的纯水中c（H＋）＝1×10－6.5 ml·L－1，此时水呈酸性。（ ✕ ）
（4）将水加热，Kw增大，pH减小。（ √ ）
2.纯水中的H＋、OH－均是由水电离产生的。
（1）稀酸溶液中的OH－是 水 电离产生的；
（2）稀碱溶液中的H＋是 水 电离产生的；
（3）Na2CO3溶液中的H＋是 水 电离产生的，OH－是 水 电离产生的。
研透高考 明确方向
命题点1 水的电离平衡曲线的分析和应用
1.[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（ C ）
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 升温促进水的电离，升温后水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的变化，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。
命题拓展
[变式拓展]如图表示水中c（H＋）和c（OH－）的关系，下列判断错误的是（ D ）
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（OH－）
C.图中T1＜T2
D.XZ线上任意点均有pH＝7
解析 根据水的离子积定义可知，A项正确；XZ线上任意点都存在c（H＋）＝c（OH－），所以M区域内任意点均有c（H＋）＜c（OH－），B项正确；温度越高，Kw越大，由题图可知，T1时水的离子积小于T2时水的离子积，则T1＜T2，C项正确；XZ线上只有X点的pH＝7，D项错误。
技巧点拨
解答水的电离平衡曲线类试题的技巧
1.同一曲线上任意点的Kw都相等，即c（H＋）·c（OH－）相等，对应的温度相同。
2.曲线外的任意点与曲线上任意点的Kw不同，对应的温度不同。
3.实现曲线上点之间的转化需保持温度不变，改变溶液的酸碱性；实现曲线上点与曲线外点之间的转化必须改变温度。
命题点2 影响水的电离平衡因素的定性分析
2.[2022浙江]25 ℃时，苯酚（C6H5OH）的Ka＝1.0×10－10，下列说法正确的是（ C ）
A.相同温度下，等pH的C6H5ONa和CH3COONa溶液中，c（C6H5O－）＞c（CH3COO－）
B.将浓度均为0.10 ml·L－1的C6H5ONa和NaOH溶液加热，两种溶液的pH均变大
C.25 ℃时，C6H5OH溶液与NaOH溶液混合，测得pH＝10.00，则此时溶液中c（C6H5O－）＝c（C6H5OH）
D.25 ℃时，0.10 ml·L－1的C6H5OH溶液中加少量C6H5ONa固体，水的电离程度变小
解析 同温度下，Ka（醋酸）＞Ka（苯酚），苯酚的酸性比乙酸的弱，C6H5ONa的水解程度大于CH3COONa，若二者溶液的pH相等，则后者的浓度较大，c（C6H5O－）＜c（CH3COO－），A项错误；C6H5ONa溶液因C6H5O－水解而显碱性，加热促进水解，c（OH－）增大，但同时Kw也增大，则c（H＋）可能减小，即pH可能增大，NaOH溶液因NaOH电离而显碱性，加热时c（OH－）不变，Kw增大，则c（H＋）增大，pH减小，B项错误；pH＝10.00，则c（H＋）＝10－10 ml·L－1，而Ka＝c（H＋）·c（C6H5O－）/c（C6H5OH），则c（C6H5O－）/c（C6H5OH）＝Ka/c（H＋）＝1.0，故此时溶液中c（C6H5O－）＝c（C6H5OH），C项正确；苯酚溶液中存在电离平衡C6H5OH⇌C6H5O－＋H＋，加入苯酚钠固体，该电离平衡逆向移动，酸性减弱，且C6H5ONa可水解促进水的电离，所以水的电离程度变大，D项错误。
命题拓展
[变式拓展]25 ℃时，苯酚（C6H5OH）的Ka＝1.0×10－10。
（1）反应C6H5O－＋H2O⇌ C6H5OH＋OH－的平衡常数为 1.0×10－4 。
（2）25 ℃时，向10 mL 0.01 ml·L－1苯酚（C6H5OH）溶液中滴加V mL 0.01 ml·L－1氨水，混合液中粒子浓度关系正确的是 D （填标号）。[已知25 ℃时，Kb（NH3·H2O）＝1.7×10－5]
A.若混合液pH＞7，则V≥10
B.若混合液pH＜7，则c（NH4＋）＞c（C6H5O－）＞c（H＋）＞c（OH－）
C.V＝10时，混合液中水的电离程度小于10 mL 0.01 ml·L－1苯酚溶液中水的电离程度
D.V＝5时，2c（NH3·H2O）＋2c（NH4＋）＝c（C6H5O－）＋c（C6H5OH）
解析 （1）已知C6H5OH的Ka＝1.0×10－10，则反应C6H5O－＋H2O⇌ C6H5OH＋OH－的平衡常数K＝c（C6H5OH）×c（OH－）c（C6H5O－）＝c（C6H5OH）×c（OH－）×c（H＋）c（C6H5O－）×c（H＋）＝KwKa＝1.0×10－141.0×10－10＝1.0×10－4。（2）A项，＋NH3·H2O＋H2O，的水解程度远远大于NH4＋的水解程度，V略小于10时，混合液的pH也可能大于7，错误；B项，不符合溶液呈电中性，错误；C项，为弱酸弱碱盐，促进水的电离，而显酸性，抑制水的电离，错误；D项，当V＝5时，根据物料守恒可判断该式正确。
命题点3 水电离出的c（H＋）或c（OH－）的定量计算与应用
3.25 ℃时，在等体积的①pH＝0的H2SO4溶液、②0.05 ml·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 ）
A.1∶10∶1010∶109B.1∶5∶5×109∶5×108
C.1∶20∶1010∶109D.1∶10∶104∶109
解析 设溶液的体积为1 L，①pH＝0的H2SO4溶液中c（H＋）＝1.0 ml·L－1，c（OH－）＝1.0×10－14 ml·L－1，电离的水的物质的量为1.0×10－14 ml；②中c（OH－）＝0.1 ml·L－1，c（H＋）＝1.0×10－13 ml·L－1，电离的水的物质的量为1.0×10－13 ml；③中c（OH－）＝1.0×10－4 ml·L－1，电离的水的物质的量为 1.0×10－4 ml；④中c（H＋）＝1.0×10－5 ml·L－1，电离的水的物质的量为1.0×10－5 ml。故①②③④中电离的水的物质的量之比为1∶10∶1010∶109，A项正确。
命题拓展
[变式拓展]某温度下Kw＝1×10－13，计算下列由水电离出的c水（H＋）或c水（OH－）。
（1）蒸馏水中，c水（H＋）＝ 10－6.5 ml·L－1。
（2）0.05 ml·L－1 H2SO4溶液中，c水（H＋）＝ 10－12 ml·L－1。
（3）0.1 ml·L－1 NaOH溶液中，c水（OH－）＝ 10－12 ml·L－1。
（4）pH＝12的Na2CO3溶液中，c水（OH－）＝ 0.1 ml·L－1。
4.常温下，在体积均为20 mL、浓度均为0.1 ml·L－1的HX溶液、HY溶液中分别滴加同浓度的NaOH溶液，反应后溶液中水电离出的c水（H＋）的负对数[－lg c水（H＋）]
与滴加NaOH溶液体积的关系如图所示。下列说法不正确的是（ A ）
A.a、b、c三点溶液均显中性
B.a点溶液中c（Na＋）＝c（X－）＞c（H＋）＝c（OH－）
C.b点溶液中的离子总浓度大于d点溶液
D.常温下，Ka（HX）≈10－5
解析 浓度均为0.1 ml·L－1的HX、HY溶液，结合题图的纵轴可知起始时HX溶液中c水（H＋）＝10－11 ml·L－1，HY溶液中水电离出的c水（H＋）更小，说明HY酸性强于HX，HX一定为弱酸。常温下，a、b、c三点的c水（H＋）均为10－7 ml·L－1，a点溶质为HX和NaX，溶液显中性，b点溶质为NaY，c点溶质为NaX和NaOH，溶液一定显碱性，A项错误；a点为HX和NaX的混合溶液，由电荷守恒c（H＋）＋c（Na＋）＝c（X－）＋c（OH－），结合pH为7，说明c（Na＋）＝c（X－）＞c（H＋）＝c（OH－），B项正确；由于HX为弱酸，d点为NaX溶液，NaX水解显碱性，c（H＋）较小，c（H＋）＋c（Na＋）小于b点NaY溶液中的c（H＋）＋c（Na＋），C项正确；没有加NaOH溶液时c水（H＋）＝10－11 ml·L－1，则溶液中c（X－）＝c（H＋）＝10－3 ml·L－1，c（HX）＝（0.1－10－3） ml·L－1，则Ka（HX）＝10－3×10－30.1－10－3≈10－5，D项正确。
技巧点拨
水电离出的c水（H＋）或c水（OH－）的计算（25 ℃时）
1.酸溶液c（H＋）＝c酸（H＋）＋c水（H＋）c（OH－）＝c水（OH－）＝c水（H＋）
酸溶液中，H＋来源于酸的电离和水的电离，而OH－只来源于水的电离。
2.碱溶液c（OH－）＝c碱（OH－）＋c水（OH－）c（H＋）＝c水（H＋）＝c水（OH－）碱溶液中，OH－来源于碱的电离和水的电离，而H＋只来源于水的电离。
3.盐溶液水解呈酸性c（H＋）＝c水（H＋）c（OH－）＝Kwc（H＋）水解呈碱性c（OH－）＝c水（OH－）c（H＋）＝Kwc（OH－）中性：c（H＋）＝c水（H＋）＝c（OH－）＝c水（OH－）
水解呈酸性或碱性的盐溶液中，H＋和OH－均来源于水的电离。课标要求
核心考点
五年考情
核心素养对接
认识水的电离，了解水的离子积常数，认识溶液的酸碱性及pH，掌握检测溶液pH的方法
水的电离和水的离子积
2022年6月浙江，T17；2020年7月浙江，T17；2020年1月浙江，T17
1.变化观念与平衡思想：建立微观粒子反应的平衡观，弱电解质以分子或离子形式在溶液中参与反应，这些反应有一定的速率和限度。
2.证据推理与模型认知：能记住水的离子积常数、pH与氢离子浓度的对应关系；能将溶液的酸碱性与pH、溶液中的微粒浓度联系起来；能基于电离平衡等预测溶液中的微粒种类与数量关系；能基于溶液中的离子反应和平衡，设计实验，解决问题；能利用溶液中的离子反应和平衡，创造性地解决实际问题
溶液的酸碱性与pH
2021重庆，T14；2020年7月浙江，T19
命题分析预测
1.结合酸碱中和滴定图像考查溶液的酸碱性判断、pH的计算、溶液中粒子浓度的大小比较等，其中水的离子积常数与弱电解质的电离常数的结合是难点；以酸碱中和滴定为载体，考查“强”滴“弱”过程中微粒浓度的变化及其他相关知识。
2.预计2025年高考选择题中仍会以图像为载体，结合水的离子积常数与弱酸或弱碱的电离常数进行命题，非选择题中利用滴定原理测定某物质的浓度及滴定操作出现的概率仍较大