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第二节 水的电离和溶液的酸碱性
第1课时 水的电离和溶液的酸碱性
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pH的关系和溶液酸碱性的判断依据与方法。
水的电离
1．水的电离
水是一种极弱的电解质，电离方程式为H2O＋H2OH3O＋＋OH－，简写为H2OH＋＋OH－，水的电离常数K电离＝。
2．水的离子积常数
(1)推导
由精确的实验可知，25 ℃时1 L纯水(55.6 mol)只有1×10－7 mol H2O电离，则电离前后c(H2O)几乎不变，可视为常数，又因为K电离为常数，所以c(H＋)·c(OH－)＝K电离·c(H2O)为一常数，记为Kw。
(2)表达式
Kw＝c(H＋)·c(OH－)。25 ℃时，Kw＝1.0×10－14。
(3)影响因素
水的离子积Kw只受温度的影响，温度升高，Kw增大。
(4)适用范围
Kw不仅适用于纯水，还适用于稀的电解质水溶液。
3．影响水电离平衡的因素
常温下，水的电离：H2OH＋＋OH－
改变条件
水的电离平衡
溶液中c(H＋)
溶液中c(OH－)
适当升高温度
右移
增大
增大
加入少量酸
左移
增大
减小
加入少量碱
左移
减小
增大
加入活泼金属Na
右移
减小
增大
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)升高温度，水的电离平衡右移，溶液中的c(H＋)和c(OH－)均增大，但Kw不变。( )
(2)盐酸中无OH－，只有H＋和Cl－以及水分子。( )
(3)某温度下，纯水中c(H＋)＝2.0×10－7 mol/L，则此时c(OH－)＝ mol/L＝5×10－8 mol/L。( )
(4)25 ℃时，0.1 mol/L的盐酸中，由水电离出的c(H＋)＝1.0×10－13 mol/L。( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)√
2．某温度下，测得纯水中的c(H＋)＝10－6 mol/L，则c(OH－)为( )
A．10－6 mol/L
B．10－8 mol/L
C．10－7 mol/L
D．无法确定
解析：选A。只要是纯水，由水电离出来的氢离子浓度就等于由水电离出来的氢氧根离子浓度。本题易错用常温下水的离子积常数来计算，从而得出错误结论。所以在用水的离子积常数解题时要特别注意温度。
水的离子积常数及应用时的注意事项
(1)水的离子积Kw只与温度有关，温度越高，Kw越大，所以，使用水的离子积时，必须指明温度，如不指明，则认为是25 ℃。
(2)水既可以看作一元弱酸，也可看作一元弱碱。当向水中加入酸时，由于c(H＋)增大，水的电离平衡逆向移动，c(H＋)>1×10－7 mol/L>c(OH－)；当向水中加入碱时，c(OH－)增大，水的电离平衡逆向移动，c(H＋)<1×10－7 mol/L<c(OH－)。虽然水的电离平衡被破坏，但c(H＋)·c(OH－)并没有改变，只是c(H＋)和c(OH－)的相对大小发生变化而已。
(3)Kw＝c(H＋)·c(OH－)不仅适用于中性溶液，也同样适用于稀的酸溶液和稀的碱溶液。在任何时候、任何稀的电解质溶液中，都同时存在H＋、OH－，其乘积也为一常数。在不同的溶液中，c(H＋)和c(OH－)虽然不一定相等，但是由水电离出的c(H＋)和c(OH－)总是相等的。
(4)Kw表达式中，c(H＋)、c(OH－)均表示整个溶液中总物质的量浓度，但是一般情况下有：
①酸溶液中Kw＝c酸(H＋)·c水(OH－)(忽略水电离出的H＋的浓度)。
②碱溶液中Kw＝c水(H＋)·c碱(OH－)(忽略水电离出的OH－的浓度)。
③水电离出的c(H＋)与水电离出的c(OH－)一定相等。
(5)Kw表达式中，c(H＋)、c(OH－)均表示整个溶液中总物质的量浓度。相同温度下，纯水或任何稀水溶液中c(H＋)·c(OH－)相等。
向水中加入酸时，不是中和OH－促进水的电离，而是增大了H＋的浓度抑制水的电离，原因是水中的OH－的浓度非常小；同样，加入碱时，是增大了OH－的浓度而抑制水的电离。
下列因素能影响水的电离平衡，且能使水的电离平衡向右移动的是( )
A．CH3COOH B．
C．升高温度 D．
[解析] 水的电离是吸热过程，升温，电离平衡向右移动。CH3COOH、OH－均使水的电离平衡向左移动，Cl－对其没有影响。
[答案] C
上题中，CH3COOH、OH－的加入抑制了水的电离，则Kw减小；升高温度，电离平衡右移，则Kw增大。这种说法是否正确？
答案：Kw只与温度有关，与浓度变化无关，故升温时Kw增大是正确的，但加入CH3COOH、OH－时，Kw应不变。
外界因素对水的电离平衡的影响
1．25 ℃时，水的电离达到平衡：H2OH＋＋OH－ ΔH>0，下列叙述正确的是( )
A．向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH－)降低
B．向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(H＋)增大，Kw不变
C．向水中加入少量CH3COOH，平衡逆向移动，c(H＋)降低
D．将水加热，Kw增大，c(H＋)不变
解析：选B。向水中加入稀氨水，c(OH－)增大，平衡逆向移动，c(H＋)减小，A项不正确；向水中加入少量固体NaHSO4：NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO，c(H＋)增大，但Kw不变，B项正确；向水中加入少量CH3COOH后，使水的电离平衡逆向移动，c(OH－)减小，c(H＋)增大，C项不正确；将水加热，水的电离平衡正向移动，c(H＋)、c(OH－)均增大，Kw增大，D项不正确。
2．下列说法正确的是( )
A．水是极弱的电解质，能微弱电离出H＋，故严格来说纯水有微弱的酸性
B．纯水中c(H＋)·c(OH－)＝Kw，Kw是常数，不随任何条件改变
C．25 ℃时，纯水中c(H＋)·c(OH－)＝10－14，稀酸和稀碱溶液中Kw＝c(H＋)·c(OH－)≠10－14
D．水的电离吸热，故温度升高，平衡向电离方向移动，c(OH－)、c(H＋)增大，水仍呈中性
解析：选D。水电离出等量的H＋和OH－，故水呈中性，A错；水的离子积常数是温度的函数，随着温度的升高而增大，B错；25 ℃时，无论是纯水还是稀酸和稀碱溶液中都有c(H＋)·c(OH－)＝10－14，C错；水的电离吸热，故温度升高，平衡向电离方向移动，c(OH－)、c(H＋)同等程度增大，故水仍呈中性，D正确。
水电离出的c(H＋)和c(OH－)的计算
3．25 ℃时，在等体积的①0.5 mol/L 的H2SO4溶液中 ②0.05 mol/L Ba(OH)2溶液中 ③1 mol/L NaCl溶液中 ④纯水中，发生电离的水的物质的量之比是( )
A．1∶10∶107∶107 B．107∶107∶1∶1
C．107∶106∶2∶2 D．107∶106∶(2×107)∶2
解析：选A。25 ℃时，0.5 mol/L H2SO4溶液中c(H＋)＝1 mol/L，由水电离出的c水(H＋)＝10－14 mol/L，0.05 mol/L Ba(OH)2溶液中c(OH－)＝0.1 mol/L，则水电离出的c水(H＋)＝10－13 mol/L，NaCl和纯水中由水电离出的c水(H＋)均为10－7 mol/L。则等体积的上述四种溶液中由水电离出的n(H＋)(即发生电离的水的物质的量)之比为10－14∶10－13∶10－7∶10－7＝1∶10∶107∶107。
4．(2017·太原高二质检)室温下，把1 mL 0.1 mol·L－1的H2SO4加水稀释成2 L溶液，在此溶液中由水电离产生的H＋，其浓度接近于( )
A．1×10－4 mol·L－1 B．1×10－8 mol·L－1
C．1×10－11 mol·L－1 D．1×10－10 mol·L－1
解析：选D。温度不变时，水溶液中氢离子的浓度和氢氧根离子的浓度乘积是一个常数。在酸溶液中氢氧根离子完全由水电离产生，而氢离子则由酸和水共同电离产生。当酸的浓度不是极小的情况下，由酸电离产生的氢离子总是远大于由水电离产生的氢离子(常常忽略水电离的部分)，而水电离产生的氢离子和氢氧根离子始终一样多。所以，酸溶液中由水电离出的氢离子的求算通常采用求算氢氧根离子的方法。稀释后c(H＋)＝(1×10－3 L×0.1 mol·L－1×2)/2 L＝1×10－4 mol·L－1，c(OH－)＝1×10－14/1×10－4＝1×10－10 mol·L－1。
溶液的酸碱性与pH
1．溶液的酸碱性与c(H＋)、c(OH－)
(1)c(H＋)>c(OH－)，溶液呈酸性，且c(H＋)越大，酸性越强；c(H＋)＝c(OH－)，溶液呈中性；c(H＋)<c(OH－)，溶液呈碱性，且c(OH－)越大，碱性越强。
(2)25 ℃时，溶液酸碱性与c(H＋)、c(OH－)的关系
溶液性质
c(H＋)与c(OH－)相对大小
c(H＋)
c(OH－)
中性溶液
c(H＋)＝c(OH－)
等于10－7 mol/L
等于10－7 mol/L
酸性溶液
c(H＋)>c(OH－)
大于10－7 mol/L
小于10－7 mol/L
碱性溶液
c(H＋)<c(OH－)
小于10－7 mol/L
大于10－7 mol/L
2.溶液的酸碱性与pH
(1)pH
①定义：c(H＋)的负对数，即pH＝－lg c(H＋)。
②意义：pH越大，溶液的碱性越强；pH越小，溶液的酸性越强。
③适用范围：c(H＋)和c(OH－)都较小的稀溶液(<1 mol/L)。
(2)溶液的酸碱性与pH的关系(常温下)
3．溶液酸碱性的测定方法
(1)酸碱指示剂法
该法只能测其酸碱性，即pH的大致范围，不能测出具体数值。常见的酸碱指示剂的变色范围(pH)如图所示：
(2)pH试纸法
把小片干燥的pH试纸放在玻璃片或表面皿上，用玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸中央，试纸变色后，与标准比色卡对比，即可确定溶液的pH。
(3)pH计测量法
pH计也叫酸度计，可用于精确测量溶液pH。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)含H＋的溶液一定呈酸性。( )
(2)pH＝7的溶液一定呈中性。( )
(3)不能使酚酞变红的溶液一定呈酸性。( )
(4)c(H＋)＜c(OH－)的溶液一定呈碱性。( )
(5)某同学用广范pH试纸测得氢氧化钠溶液的pH为10.6。( )
(6)常温下由水电离的c(OH－)为1×10－8 mol·L－1的溶液一定呈酸性。( )
(7)c(OH－)＝1×10－6 mol·L－1的溶液一定呈碱性。( )
(8)常温下，0.05 mol·L－1的Ba(OH)2溶液的pH＝13。( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)√
2．想一想，连一连
答案：
3．常温下：
(1)0.005 mol/L稀硫酸的pH＝________________。
(2)0.01 mol/L NaOH溶液的pH＝____________。
答案：(1)2 (2)12
溶液pH的计算方法
1．单一溶液
计算的关键：计算溶液中的c(H＋)。
(1)强酸
①计算思路：c(酸)c(H＋)―→pH。
②举例：HnA为强酸，其物质的量浓度为c mol·L－1，则有c(H＋)＝nc mol·L－1，pH＝－lg c(H＋)＝－lg (nc)。
(2)强碱
①计算思路：c(碱)c(OH－)c(H＋)―→pH。
②举例：B(OH)n为强碱，其物质的量浓度为c mol·L－1，则有c(OH－)＝nc mol·L－1，c(H＋)＝10－14/(nc) mol·L－1(常温下)，pH＝－lg c(H＋)＝14＋lg (nc)。
2．混合溶液(体积变化忽略不计)
(1)强酸与强酸混合
c(H＋)＝，pH＝－lg c(H＋)。
(2)强碱与强碱混合
c(OH－)＝，c(H＋)＝，pH＝－lg c(H＋)。
(3)强酸与强碱的混合
①恰好反应：pH＝7。
②酸过量：c(H＋)＝，pH＝－lg c(H＋)。
③碱过量：c(OH－)＝，c(H＋)＝，pH＝－lg c(H＋)。
已知在100 ℃时水的离子积Kw＝1×10－12，下列溶液的温度均为100 ℃。其中说法正确的是( )
A．0.005 mol·L－1的H2SO4溶液，pH＝2
B．0.001 mol·L－1 NaOH溶液，pH＝11
C．0.005 mol·L－1的H2SO4溶液与0.01 mol·L－1的NaOH溶液等体积混合，混合溶液的pH为6，溶液显酸性
D．完全中和pH＝3的H2SO4溶液50 mL，需要pH＝9的NaOH溶液100 mL
[解析] A项，0.005 mol·L－1的H2SO4溶液中，c(H＋)＝0.005 mol·L－1×2＝0.01 mol·L－1，pH＝－lg c(H＋)＝－lg 0.01＝2。此计算与Kw值无关，不要受Kw＝1×10－12的干扰。B项，0.001 mol·L－1的NaOH溶液中，c(OH－)＝0.001 mol·L－1，c(H＋)＝＝ mol·L－1＝1×10－9 mol·L－1，pH＝－lg(1×10－9)＝9。C项，0.005 mol·L－1的H2SO4溶液与0.01 mol·L－1的NaOH溶液等体积混合，溶液呈中性，pH＝6。D项，pH＝3的H2SO4溶液c(H＋)＝10－3 mol·L－1，pH＝9的NaOH溶液c(OH－)＝10－3 mol·L－1，二者完全中和，需要溶液的体积相等。
[答案] A
(1)上题B项中，碱电离出的c(OH－)与水电离出的c(OH－)比值是多少？
(2)将上题的温度改为25 ℃，应选择哪项？
(3)上题C项中若将混合后溶液pH改为8，则所需H2SO4溶液与NaOH溶液的体积之比为多少？
答案：(1)0.001 mol·L－1的NaOH溶液中，c(OH－)＝0.001 mol·L－1，c(H＋)＝＝ mol·L－1＝1×10－9 mol·L－1，水电离出的c(OH－)＝c(H＋)＝1×10－9 mol·L－1，故比值为0.001∶(1×10－9)＝106∶1。
(2)选AB。A项，pH＝－lg c(H＋)＝－lg 0.01＝2。B项，0.001 mol·L－1的NaOH溶液中，c(OH－)＝0.001 mol·L－1，c(H＋)＝＝ mol·L－1＝1×10－11 mol·L－1，pH＝－lg(1×10－11)＝11。C项，0.005 mol·L－1的H2SO4溶液与0.01 mol·L－1的NaOH溶液等体积混合，溶液呈中性，25 ℃时，溶液的pH＝7。D项，pH＝3的H2SO4溶液c(H＋)＝10－3 mol·L－1，pH＝9的NaOH溶液c(OH－)＝10－5 mol·L－1，二者完全中和，需要NaOH溶液的体积为硫酸体积的100倍。
(3)由题意知碱过量，反应后溶液中c(OH－)＝1×10－4 mol·L－1，则＝1×10－4 mol·L－1，得＝。
1．溶液pH计算的基本流程
2．强酸与强碱等体积混合的酸碱性快速判断
室温下，pH＝a的强酸和pH＝b的强碱等体积混合后，溶液酸碱性可通过与1的相对大小的比较进行判断。
酸中c(H＋)＝10－amol·L－1，碱中c(OH－)＝10b－14mol·L－1，则＝＝1014－(a＋b)。
(1)若a＋b＝14，则c(H＋)＝c(OH－)，溶液pH＝7，呈中性；
(2)若a＋b>14，则c(H＋)<c(OH－)，溶液pH>7，呈碱性；
(3)若a＋b<14，则c(H＋)>c(OH－)，溶液pH<7，呈酸性。
溶液的酸碱性与pH
1．下列溶液一定呈酸性的是( )
A．c(H＋)＝10－6 mol/L的溶液
B．pH<7的溶液
C．c(H＋)>c(OH－)的溶液
D．使紫色石蕊试液呈蓝色的溶液
解析：选C。酸性溶液是指c(H＋)>c(OH－)的溶液；使紫色石蕊试液呈蓝色，说明溶液中c(H＋)<c(OH－)；由于未指明温度，不能依据c(H＋)＝10－6 mol/L或pH<7来判断溶液的酸碱性。
2．下列有关溶液的酸碱性与pH的说法错误的是( )
A．溶液pH越小，酸性越强，反之，碱性越强
B．pH＜7的溶液可能呈酸性
C．当溶液中的c(H＋)或c(OH－)较小时，用pH表示其酸碱度更为方便
D．把pH试纸直接插入待测溶液中，测其pH
解析：选D。A项，因pH＝－lg c(H＋)，所以pH越小，c(H＋)越大，酸性越强；pH越大，c(H＋)越小，则c(OH－)越大，碱性越强，A项正确；B项，在常温下，pH＜7的溶液呈酸性，B项正确；C项，当c(H＋)或c(OH－)小于1 mol/L时，使用pH表示其酸碱度更为方便，C项正确；D项，用pH试纸测溶液pH时，不能把pH试纸直接插入溶液中，正确的做法为取一片pH试纸，放在洁净的表面皿或玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液点于试纸中央，然后与标准比色卡对照读取数据，D项错误。
溶液pH的计算
3．常温下，将pH＝8和pH＝10的两种氢氧化钠溶液等体积混合。混合后溶液中的H＋浓度最接近于( )
A. mol/L
B．(10－8＋10－10) mol/L
C．(10－14－5×10－5) mol/L
D．2×10－10 mol/L
解析：选D。由于碱溶液中c(OH－)＞c(H＋)故不能用混合前溶液中的c(H＋)直接求混合后溶液的c(H＋)。根据水的离子积常数知，pH＝8和pH＝10的两种氢氧化钠溶液中的c(OH－)分别为10－6 mol/L和10－4 mol/L，因此混合后溶液中的c(OH－)＝ mol/L，可近似为 mol/L。根据水的离子积常数可知，混合 后溶液中的c(H＋)≈2×10－10 mol/L。
4．常温下，pH＝3的盐酸和pH＝10的氢氧化钠溶液按体积之比为1∶9混合，混合液的pH为( )
A．5 B．6
C．7 D．9
解析：选A。设盐酸的体积为1 L，氢氧化钠溶液的体积为9 L，据题意可知盐酸过量，则混合液中：c(H＋)＝＝10－5 mol·L－1，故混合液的pH＝－lg c(H＋)＝5。
5．已知lg 5＝0.7。
(1)pH＝3的盐酸稀释到原来的10倍，pH＝________；再稀释100倍，pH＝____。
(2)pH＝11的氢氧化钠溶液稀释到原来的10倍，pH＝____； 再稀释10倍，pH＝____； 再稀释100倍，pH____。
(3)pH＝1的盐酸和pH＝3的硫酸溶液等体积混合，pH＝____。
(4)pH＝9和pH＝11的两种氢氧化钠溶液等体积混合，pH＝____。
(5)pH＝3的盐酸和pH＝11的氢氧化钠溶液等体积混合，pH＝____。
(6)pH＝3的盐酸和pH＝12的氢氧化钠溶液体积比为____时，混合后pH＝9。
(7)pH＝1的盐酸与pH＝12的NaOH溶液混合后溶液呈中性，则二者的体积比为____。
解析：(1)稀释10倍，c(H＋)＝10－4 mol/L，pH＝－lg c(H＋)＝4; 再稀释100倍，c(H＋)＝10－6 mol/L，pH＝6。
(2)稀释10倍，c(OH－)＝10－4 mol/L，c(H＋)＝＝10－10 mol/L，pH＝－lg c(H＋)＝10; 再稀释10倍，c(OH－)＝10－5 mol/L，c(H＋)＝＝10－9 mol/L，pH＝－lg c(H＋)＝9; 再稀释100倍，由于为碱性溶液，c(OH－)接近10－7 mol/L，故pH接近7(不能等于7)。
(3)混合后，溶液中c(H＋)＝≈5×10－2 mol/L，pH＝2－lg 5＝1.3。
(4)混合后，溶液中c(OH－)＝≈5×10－4 mol/L，c(H＋)＝＝×10－10 mol/L，pH＝－lg c(H＋)＝10＋lg 5＝10.7。
(5)混合前，n(H＋)＝n(OH－)，所以混合后溶液显中性，pH＝7。
(6)混合后，溶液中c(OH－)＝
＝10－5 mol/L，解得，＝。
(7)pH＝1的盐酸中c(H＋)＝0.1 mol/L；pH＝12的NaOH溶液中c(OH－)＝0.01 mol/L，0.1 mol/L×V1＝0.01 mol/L×V2，V1∶V2＝1∶10。
答案：(1)4 6 (2)10 9 接近7 (3)1.3 (4)10.7 (5)7 (6)999∶101 (7)1∶10
溶液稀释时的pH变化
6．如图所示，能表示人体大量喝水时，胃液pH变化的图像的是( )
解析：选A。胃液中含有HCl，有一定酸性。大量喝水相当于对盐酸稀释，其酸性减弱，pH增大。但溶液再稀也保持酸性，则pH一定小于7。A图像符合题意。
7．pH＝2的A、B两种酸溶液各1 mL，分别加水稀释到1 000 mL，其中pH与溶液体积V的关系如图所示，下列说法正确的是 ( )
A．A、B两酸溶液的物质的量浓度一定相等
B．稀释后，A酸溶液的酸性比B酸溶液强
C．a＝5时，A是强酸，B是弱酸
D．一定有关系：5＞a＞2
解析：选C。由图像可以看出稀释过程中两种酸的pH增大程度不同，说明两种酸的强弱不同，故pH＝2的两种酸的浓度一定不同，A项错误。由图像知，稀释后A溶液的pH大于B溶液的pH，则A中c(H＋)小于B中c(H＋)，A酸溶液的酸性比B酸溶液的弱，B项错误。a＝5时，表明pH＝2的A酸溶液稀释1 000倍后pH增加3，故A一定是强酸；pH＝2的B酸溶液稀释1 000倍后pH<5，说明B酸溶液中存在酸的电离平衡，则B是弱酸，C项正确。若A、B都是弱酸，稀释1 000倍后，A、B两溶液pH均要增大，而增加的值均小于3，有5＞a＞2，若A是强酸，则a＝5，D项错误。
重难易错提炼
1.Kw与化学平衡常数一样，温度一定，Kw一定，所以稀释酸(或碱)性溶液时，溶液中的氢氧根离子(或氢离子)浓度是增大的。
2.溶液的酸碱性与氢氧根离子浓度和氢离子浓度的相对大小有关，与某一种离子浓度大小无关。
3.用蒸馏水润湿的pH试纸测定某溶液的pH时，不一定会产生误差，如测量NaCl溶液的pH。
4.溶液pH计算“一个凡是”和“一个必须”
(1)凡是单一酸溶液、酸酸混合溶液、酸碱混合酸过量时，均直接求c(H＋)，再求pH。
(2)单一碱溶液、碱碱混合溶液、酸碱混合碱过量时，必须先求c(OH－)，再求c(H＋)，最后求pH。
5.溶液的稀释规律“两情况”
(1)酸稀释，pH增大，强酸(或弱酸)每稀释10n倍，其pH增大(或增大不到)n个单位，不能增大超过7。
(2)碱稀释，pH减小，强碱(或弱碱)每稀释10n倍，其pH减小(或减小不到)n个单位，不能减小低于7。
课后达标检测
[基础巩固]
1．(2017·淄川高二检测)最近《科学》杂志评出10大科技突破，其中“火星上‘找’到水的影子”名列第一。下列关于水的说法中正确的是( )
A．水的离子积仅适用于纯水
B．水的电离需要通电
C．升高温度一定使水的离子积增大
D．加入电解质一定会破坏水的电离平衡
解析：选C。水的离子积适用于稀的电解质水溶液及纯水，A项错误；水的电离不需要通电，B项错误；水的电离是吸热过程，温度升高，促进水的电离，水的离子积增大，C项正确；不是所有的电解质都能破坏水的电离平衡，如NaCl，D项错误。
2．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(H＋)＝2×10－7 mol·L－1，其呈酸性
解析：选C。在所有水溶液中均存在H＋和OH－，故A错；pH＝0的溶液中c(H＋)＝1.0 mol·L－1，并不是酸性最强的溶液，故B错；温度一定时，c(H＋)·c(OH－)是一个定值，故二者不能同时增大，故C对；纯水中，c(H＋)＝c(OH－)，呈中性，故D错。
3．(2017·衡水联考)用pH试纸测定溶液pH的正确操作是( )
A．将一小块试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸中央，再与标准比色卡对照
B．将一小块试纸用蒸馏水润湿后放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸中央，再与标准比色卡对照
C．将一小条试纸在待测液中蘸一下，取出后放在表面皿上，与标准比色卡对照
D．将一小条试纸用蒸馏水润湿后，在待测液中蘸一下，取出后与标准比色卡对照
解析：选A。pH试纸的正确使用方法是把一小块pH试纸放在表面皿(或玻璃片)上，用蘸有待测液的玻璃棒点在试纸的中央，试纸变色后，与标准比色卡对照来确定溶液的pH。
4. 常温下，将10 mL pH＝1的CH3COOH加水稀释至100 mL后，溶液的pH为( )
A．pH＝2 B．2<pH<7
C．1<pH<2 D．无法判断
解析：选C。10 mL稀释至100 mL，稀释了10倍，pH＝1的弱酸稀释后1<pH<2。
5．25 ℃时，在0.01 mol·L－1的硫酸溶液中，水电离出的H＋浓度是( )
A．5×10－13 mol·L－1 B．0.02 mol·L－1
C．1×10－7 mol·L－1 D．1×10－12 mol·L－1
解析：选A。H2SO4电离出的c(H＋)＝0.02 mol·L－1，由Kw＝1.0×10－14可知c(OH－)＝5×10－13 mol·L－1，OH－是由水电离产生的，则水电离产生的c(H＋)＝c(OH－)＝5×10－13 mol·L－1。
6．室温下，下列各组溶液的pH一定等于7的是( )
A．pH＝1和pH＝12的两种溶液等体积混合
B．0.05 mol·L－1H2SO4与0.10 mol·L－1NaOH溶液等体积混合
C．将pH＝5的CH3COOH溶液稀释100倍
D．pH＝1的H2SO4与0.10 mol·L－1Ba(OH)2溶液等体积混合
解析：选B。A项中，由于酸过量，pH应小于7。B项中，强酸、强碱如果各为V L，则n(H＋)＝n(OH－)＝0.1V mol，反应后溶液呈中性。C项中，pH＝5的弱酸稀释100倍后，pH应小于7。D项中，酸、碱反应后碱过量，溶液应呈碱性。
7．常温下，pH＝13的强碱溶液与pH＝2的强酸溶液混合，所得混合液的pH＝11，则强碱与强酸的体积之比是( )
A．11∶1 B．9∶1
C．1∶11 D．1∶9
解析：选D。本题求两溶液的体积之比，实际上考查pH的计算，且属于酸碱混合后碱过量的情况。可根据溶液混合反应后剩余的c(OH－)列式求解。设强酸体积为V1，强碱体积为V2。混合前碱中c(OH－)＝0.1 mol/L，酸中c(H＋)＝0.01 mol/L，混合后c余(OH－)＝10－3 mol/L。则＝＝0.001 mol/L，解得V2∶V1＝1∶9。
8．下列混合溶液在常温下呈酸性的是( )
A．1 mL pH＝8的NaOH溶液与99 mL水混合
B．pH＝2的HCl和pH＝12的NaOH溶液等体积混合
C．pH＝3的HCl和pH＝12的NaOH溶液等体积混合
D．pH＝2的CH3COOH和pH＝12的NaOH溶液等体积混合
解析：选D。A项，pH＝8的NaOH溶液稀释100倍，pH接近7，呈碱性；B项，二者混合后恰好完全中和，溶液呈中性；C项，碱过量，混合后溶液呈碱性；D项，CH3COOH过量，混合后溶液呈酸性。
9．在常温下，将pH＝8的NaOH溶液与pH＝10的NaOH溶液等体积混合后，溶液的pH最接近于( )
A．8.3 B．8.7
C．9 D．9.7
答案：D
10．现有下列物质①100 ℃纯水、②25 ℃ 0.1 mol·L－1HCl溶液、③25 ℃ 0.1 mol·L－1 KOH溶液、④25 ℃ 0.1 mol·L－1 Ba(OH)2溶液。
(1)这些物质与25 ℃纯水相比，能促进水的电离的是_____(填序号，下同)，能抑制水的电离的是______，水电离的c(OH－)等于溶液中c(OH－)的是_____，水电离的c(OH－)等于溶液中c(H＋)的是____。
25、意大利的科学家伽利略发明了望远镜，天文学家的“第三只眼”是天文望远镜，可以分为光学望远镜和射电望远镜两种。(2)从②和③溶液中水的电离程度相等，进而可推出的结论是同一温度下，__________时，水的电离程度相等。
解析：水的电离是吸热过程，升温，促进水的电离，酸或碱抑制水的电离；强酸溶液中，由于酸电离出的c(H＋)远大于水电离出的c(H＋)，酸电离的c(H＋)可看成溶液中的c(H＋)；强碱溶液中，由于碱电离的c(OH－)远大于水电离的c(OH－)，碱电离的c(OH－)可看成溶液中的c(OH－)。
6、二氧化碳气体有什么特点？答案：(1)① ②③④ ①② ①③④ (2)酸溶液中的c(H＋)等于碱溶液中的c(OH－)
18、建立自然保护区是保护生物多样性的有效方法，我国的九寨沟、长白山、四川卧龙等地都建立了自然保护区，自然保护区为物种的生存、繁衍提供了良好的场所。11．已知水在25 ℃和100 ℃时，电离平衡曲线如图所示：
3、米饭里面的主要成分是淀粉。米饭淀粉遇到碘酒，颜色变成蓝色，这种蓝色物质是一种不同于米饭和淀粉的新物质。
(1)25 ℃时水的电离平衡曲线应为________(填“A”或“B”)，请说明理由：
________________________________________________________________________。
(2)下列措施能影响水的电离平衡，并使溶液中的c(H＋)>c(OH－)的是________。
8、晶体的形状多种多样，但都很有规则。有的是立方体，有的像金字塔，有的像一簇簇的针……有的晶体较大，肉眼可见，有的较小，要在放大镜或显微镜下才能看见。A．向纯水中投入少量Na2O2
8、晶体的形状多种多样，但都很有规则。有的是立方体，有的像金字塔，有的像一簇簇的针……有的晶体较大，肉眼可见，有的较小，要在放大镜或显微镜下才能看见。B．将水加热煮沸
C．向水中通入SO2
答：火柴燃烧、铁钉生锈、白糖加热等。D．向水中加入K2SO4
解析：(1)水的电离是吸热过程，当温度升高时，促进水的电离，水的离子积增大，水中c(H＋)、c(OH－)都增大，结合图像中A、B曲线变化情况及c(H＋)、c(OH－)可以判断 25 ℃时水的电离平衡曲线应为A。
15、经过有效处理的废水，可以排放到湖泊、河流和海洋中，也可以渗入地下。(2)影响水电离平衡的因素很多。A项生成NaOH，使c(OH－)>c(H＋)；B项可促进水的电离，但c(H＋)＝c(OH－)；C项SO2可与水反应生成H2SO3，抑制水的电离，但H2SO3H＋＋HSO，使c(H＋)>c(OH－)；D项对水的电离无影响。
8、晶体的形状多种多样，但都很有规则。有的是立方体，有的像金字塔，有的像一簇簇的针……有的晶体较大，肉眼可见，有的较小，要在放大镜或显微镜下才能看见。答案：(1)A 水的电离是吸热过程，温度低时，电离程度小，c(H＋)、c(OH－)小 (2)C
[能力提升]
12．已知100 ℃时，0.01 mol·L－1 NaHSO4溶液中由水电离的 c(H＋)＝10－10 mol·L－1，该温度下将pH＝8的Ba(OH)2 溶液V1 L与pH＝5的NaHSO4溶液V2 L混合，所得溶液pH＝7，则V1∶V2为( )
A．2∶9 B．1∶9
C．1∶1 D．1∶2
解析：选A。根据100 ℃时，0.01 mol·L－1 NaHSO4溶液中由水电离的c(H＋)＝10－10 mol·L－1，确定水的离子积为1.0×10－12，该温度下将pH＝8的Ba(OH)2溶液V1 L与pH＝5的NaHSO4溶液V2 L混合，所得溶液pH＝7，溶液呈碱性，所以c(OH－)＝10－5 mol·L－1＝(10－4V1－10－5V2)/(V1＋V2)，则V1∶V2＝2∶9。
13．某温度下水的离子积Kw＝10－13，在此温度下，将pH＝a的NaOH溶液Va L与pH＝b的H2SO4溶液Vb L混合，下列说法正确的是( )
A．若所得混合液为中性，且a＝12，b＝2，则Va∶Vb＝1∶1
B．若所得混合液pH＝7，且a＋b＝12，则Va∶Vb＝100∶1
C．若所得混合液的pH＝10，且a＝12，b＝2，则Va∶Vb＝1∶9
D．若所得混合液的pH＝10，且a＝12，b＝2，则Va∶Vb＝101∶99
解析：选C。A项，c(OH－)＝10－1 mol·L－1，c(H＋)＝10－2 mol·L－1。若Va∶Vb＝1∶1，此时溶液呈碱性，错误。B项，＝10－6，＝，错误。C、D项，＝10－3，＝1∶9，C正确、D错误。
14．下列说法正确的是( )
A．将pH＝5的硫酸溶液稀释500倍后溶液中c(SO)∶c(H＋)≈1∶10
B．常温下，将pH＝4的碳酸溶液稀释1 000倍后溶液pH＝7
C．常温下，将pH＝9的氢氧化钠溶液稀释100倍后溶液pH＝7
D．常温下，将0.01 mol·L－1的硫酸溶液稀释100倍后溶液pH＝4
解析：选A。pH＝5的硫酸溶液稀释500倍后，c(SO)＝1×10－5 mol·L－1××＝1×10－8 mol·L－1，由于水的电离，c(H＋)≈1×10－7 mol·L－1，c(SO)∶c(H＋)≈(1×10－8)∶(1×10－7)＝1∶10，故A正确；无论是酸还是碱的稀溶液，无限稀释时，溶液的pH只能接近于7，但不能等于7，故B、C错误；c(H＋)＝0.01 mol·L－1×2×＝2×10－4 mol·L－1，pH＝－lg(2×10－4)＝3.7，故D错误。
15．(2017·泰安高二检测)对于常温下pH＝1的硝酸溶液：
(1)若升温到100 ℃，溶液中的c(OH－)＝1×10－11 mol·L－1，则100 ℃时水的离子积为________。
(2)该溶液中硝酸电离出的c(H＋)与水电离出的 c(H＋)之比为________。
(3)该溶液中水电离出的c(H＋)与pH＝3的硝酸中水电离出的c(H＋)之比为________。
(4)加水稀释，水的电离平衡____(填“向左”“向右”或“不”)移动。
解析：(1)pH＝1的硝酸溶液c(H＋)＝10－1 mol·L－1，若升温到100 ℃，Kw＝c(H＋)·c(OH－)＝10－1×1×10－11＝1×10－12。
(2)水电离出的c(H＋)等于水电离出的c(OH－)，即 mol·L－1＝10－13 mol·L－1，所以该溶液中硝酸电离出的c(H＋)与水电离出的c(H＋)之比为10－1 mol·L－1∶10－13 mol·L－1＝1012∶1。
(3)pH＝1的硝酸溶液中水电离出的c(H＋)为10－13 mol·L－1。pH＝3的硝酸溶液中c(H＋)H2O＝c(OH－)H2O＝mol·L－1＝10－11 mol·L－1，故pH＝1的硝酸溶液与pH＝3的硝酸溶液中水电离出的c(H＋)之比为＝。
(4)加水稀释，c(H＋)减小，对水的抑制作用减弱，水的电离平衡向右移动。
答案：(1)1×10－12 (2)1012∶1 (3)1∶100 (4)向右
16．下表是不同温度下水的离子积数据：
温度/℃
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