专题一质量守恒定律阿伏加德罗常数及定律.docx

专题五 水的电离和溶液的pH

知识规律总结
一、水的离子积
1．定义
H2OH++OH--Q，KW=c(H+)·c(OH-)
2．性质
（1）在稀溶液中，KW只受温度影响，而与溶液的酸碱性和浓度大小无关。
（2）在其它条件一定的情况下，温度升高，KW增大，反之则减小。

二、溶液的pH
1．定义
pH= -lg c(H+)，广泛pH的范围为0～14。
注意：当溶液中c(H+)或c(OH-)大于1mol时，不用pH表示溶液的酸碱性。

2．pH与溶液酸碱性的关系（25℃时）

表5-1 pH与溶液的酸碱性
pH
溶液的酸碱性
pH<7
溶液呈酸性，pH越小，溶液的酸性越强
pH=7
溶液呈中性
pH>7
溶液呈碱性，pH越大，溶液的碱性越强

3．改变溶液pH的常用方法

表5-2 改变溶液pH的方法

pH变化
采取的措施
pH增大
加碱
对于酸性溶液可加水稀释
pH减小
加酸
对于碱性溶液可加水稀释

注意：酸性溶液无限加水稀释，pH只能接近于7，且仍小于7；碱性溶液无限加水稀释时，pH只能接近于7，且仍大于7。

4．有关pH的计算
（1）酸溶液中，c(H+)酸c(H+)水≈KW；碱溶液中，c(OH-)碱c(OH-)水≈KW。
（2）强碱、强碱溶液稀释的计算
①强酸溶液，pH（稀释）=pH（原来）+lg n(n为稀释的倍数)
②强碱溶液，pH（稀释）=pH（原来）-lg n(n为稀释的倍数)

（3）强酸、强碱溶液两两等体积混合后溶液的pH计算

表5-3 强酸、强碱溶液两两等体积混合时pH的计算
混合物质
两种溶液pH关系
混合后溶液pH
A、B均为酸
pHA<pHB
pHA+0.3
A、B均为碱
pHA<pHB
pHB-0.3
A是酸、B是碱
pHA+pHB=14
7
pHA+pHB<14(酸剩余)
pHA+0.3
pHA+pHB>14(酸剩余)
pHB-0.3

注意：酸碱溶液的pH之差必须≥2，否则误差较大。

*（4）pH、c、的关系
①一元弱酸溶液中，pH=-lg c(H+)=-lg(c)
②一元弱碱溶液中，pOH=-lg c(OH-)=-lg(c)，pH=14-POH
注意：*部分为新教材中不作要求的部分。

思维技巧点拨
*一、水的电离度与离子积的有关计算
*【例1】 某温度时水的离子积常数为1.0×10-14，由此可知在该温度时的电离度为
A.1.8×10-7% B.1.0×10-8% C.1.8×10-9% D.1.8×10-14%
【解析】 设水的体积为1L，则水的物质的量n(H2O)==55.6mol，所以可看作水的物质的量浓度为55.6mol/L。设已电离的水为x mol/L，则有
H2OH++OH-
x x x
根据题给数据KW=c(H+)·c(OH-)=x2=1.0×10-14，得x=1×10-7mol/L，(H2O)==1.8×10-7%。本题正确答案为A。

*【例2】 25℃时0.1mol/L氨水（=1.33%）中c(OH-)是多大？由水电离产生的c(OH-)又是多大？在该温度下0.1mol/L氨水中水的电离度与纯水的电离度之比是多少？
【解析】 （1）氨水中c(OH-)=c=0.1×1.33%=1.33×10-3(mol/L);（2）根据KW=c(H+)c(OH-)=c(H+)水(cOH-)水+c(OH-)氨水），由于c(OH-)氨水>>c(OH-)水，c(OH-)水=c(H+)水，所以KW=c(OH-)水c(OH-)氨水=1×10-14，即c(OH-)水×1.33×10-3=1×10-14，解得c(OH-)水=7.5×10-12(mol/L)；（3）纯水中水的电离度1=×100，氨水中水的电离度2=×100，所以2∶1=7.5×10-12∶1×10-7。
由例2可知，往溶液中加入酸（或碱）时，抑制了水的电离，使水的电离度减小。

二、溶液的pH计算
【例3】 25℃时，将某强酸和某强碱溶液按1∶10的体积比混合后溶液恰好中性，则混合前此强酸与强碱溶液的pH之和是
A.12 B.13 C.14 D.15
【解析】 由H++OH-H2O，溶液呈中性，则n(H+)=n(OH-)，即c(H+)酸·1=c(OH-)碱·10，将c(OH-)碱=代入并整理得pH酸+pH碱=13。本题正确答案为B。

*【例4】 若室温时，VaLpH=a的CH3COOH溶液与VbLpH=b的NaOH溶液混合，恰好完全反应，则该CH3COOH的电离度（1）当=1时，=______；（2）当=10时，______；（3）当=时，=______。
【解析】 设CH3COOH的浓度为c mol/L。pH=a的CH3COOH中c(H+)=10-a mol/L;pH=b的NaOH溶液中c(OH-)=10(b-14)mol/L。因恰好反应，则有Va×c=Vb×10(b-14)，即c=×10b-14。
=×100%=×10（14-a-b）×100%
讨论：（1）当=1时，代入上式即得=10(16-a-b)%；（2）当=10时，代入上式即得=10（17-a-b）%；（3）当=时，代入上式即得=10（15-a-b）%。

三、综合应用
【例5】 有两瓶pH=12的碱溶液，一瓶是强碱，一瓶是弱碱。现有石蕊试液、酚酞试液、pH试纸和蒸馏水而无其它试剂。简述如何用简便的方法判断哪瓶是强碱。
【解析】 利用加水稀释过程中，强电解质和弱电解质溶液中离子浓度的变化程度不同这一特点可解决问题。稀释过程中，因弱电解质继续电离，所以在稀释相同倍数时，强电解质溶液中离子浓度的减小程度明显大于弱电解质。本题正确答案为：各取等体积碱液少许，加水稀释相同倍数（如100倍），然后用pH试纸检验，pH变化大的为强碱溶液。

本周强化练习：

一、选择题
1．重水（D2O）离子积为1.6×10-5,可以由pH一样的定义来规定pD=-lgc(D+),下列叙述正确的是（     ）
A．溶解0.01molDCl的D2O溶液1L，其pD=2.0
B．中性溶液的pD=7.0
C. 含0.2mol的NaOD的D2O溶液2L，其pD=12.0
D．向100mL 0.25mol/L的DCl重水溶液中，加入50mL 0.2mol/L的NaOD的重水溶液，其pD=1.0

2．下列说法正确的是（ ）
A．pH<7的溶液一定是酸溶液
B．pH=5的溶液和pH=13的溶液相比，前者c(OH-)是后者的100倍
C．碱性溶液中滴入酚酞必定显红色
D．在1mol/L的氨水中，改变外界条件使c(NH4+)增大，则溶液的pH一定增大

3．在0.1mol/L硫酸溶液中，水电离出来的c(H+)是（ ）
A.5×10-13mol/L B.0.02mol/L C.1×10-7mol/L D.1×10-12mol/L
4．用pH试纸测定某无色溶液的pH时，规范的操作是（ ）
A．将pH试纸放入溶液中观察其颜色变化，跟标准比色卡比较
B．将溶液倒在pH试纸上，跟标准比色卡比较
C．用干燥的洁净玻璃棒蘸取溶液，滴在pH试纸上，跟标准比色卡比较
D．在试管内放入少量溶液，煮沸，把pH试纸放在管口，观察颜色，跟标准比色卡比较

5．有甲、乙两种溶液，甲溶液的pH是乙溶液的两倍，则甲溶液中c(H+)与乙溶液中c(H+)的关系是（ ）
A.2∶1 B.100∶1 C.1∶100 D.无法确定

6．水是一种极弱的电解质，在室温下平均每n个水分子只有一个分子发生电离，则n值是（ ）
A.1×10-14 B.55.6×107 C.107 D.55.6
*7．在0.1mol/L醋酸溶液中，要使醋酸的电离度和溶液的pH都减小，同时又使醋酸根离子浓度增大，可加入的试剂是（ ）
A.CH3COONa浓溶液 B.1mol/L氨水
C.1mol/L硫酸溶液 D.2mol/LCH3COOH溶液

8．等量的苛性钠溶液分别用pH=2和pH=3的醋酸溶液中和，设消耗醋酸溶液的体积依次为Va、Vb，则两者的关系正确的是（ ）
A.Va>10Vb B.Vb=10Va C.Vb<10Va D.Vb>10Va

9．下列四种溶液中，由水电离生成的氢离子浓度之比①∶②∶③∶④是（ ）
①pH=0的盐酸 ②0.1mol/L的盐酸
③0.01mol/L的NaOH溶液 ④pH=11的NaOH溶液
A. 1∶10∶100∶1000 B.0∶1∶12∶11
C.14∶13∶12∶11 D.14∶13∶2∶3

*10.同温度下的两种氨水A和B，A溶液的浓度是c mol/L，电离度为1；B溶液中[NH4+]为c mol/L，电离度为2。则下列判断正确的是（ ）
A．A溶液中的[OH-]是B溶液中[OH-]的1倍
B．1<2
C．B溶液物质的量浓度可表示为c/2 mol/L
D．A溶液的pH大于B溶液的pH

*11.对于25℃时，pH都等于4的盐酸和碘化铵溶液中，水的离子积（KW）和电离度（HCl和NH4I分别用A和B表示）的叙述正确的是（ ）
A．KW相等，A=B B.KW不等，A=B/11
C．KW相等，B=108A D.KW相等，B=106A

12．常温下，0.1mol/L的一元酸HA溶液的pH=2.0，0.1mol/L的一元碱BOH的溶液中c(OH-)/c(H+)=1012，将此两种溶液等体积混合后，所得溶液中离子浓度大小关系正确的是（ ）
A.c(OH-)>c(H+)>c(B+)>c(A-) B.c(OH-)<c(H+)<c(A-)<c(B+)
C.c(H+)<c(OH-)<c(A-)<c(B+) D.c(B+)=c(A-)>c(H+)=c(OH-)

13．弱酸HY溶液的pH=3.0，将其与等体积水混合后的pH范围是（ ）
A.3.0～3.3 B.3.3～3.5 C.3.5～4.0 D.3.7～4.3

14．在平衡体系：H2SH++HS-，HS-H++S2-中，当减小溶液pH时，则硫离子浓度会（ ）
A.可能增大，也可能减小 B.增大
C.减小 D.无变化

二、非选择题
*15.若纯水中水的电离度为1，pH=x的盐酸中水的电离度为2，pH=y的氨水中水的电离度为3，两溶液等体积混合后溶液中水的电离度为4，若x+y=14（其中x≤6，y≥8），则1、2、3、4从小到大的顺序是：____________________。

*16.在25℃时，0.1mol/L NaR的溶液中水的电离度为1，在0.1mol/L盐酸中水的电离度为2，若1∶2=109，则0.1mol/L NaR溶液的pH为_______。

17．已知浓度均为0.1mol/L的8种溶液：①HNO3 ②H2SO4 ③HCOOH ④Ba(OH)2 ⑤NaOH⑥CH3COONa ⑦KCl ⑧NH4Cl其溶液pH由小到大的顺序是______________________。

*18.已知25℃时几种物质的电离度（溶液浓度为0.1mol/L）如下表：（已知H2SO4第一步电离是完全的）
①H2SO4溶液的H2SO4-
②NaHSO4溶液中的HSO4-
③CH3COOH
④HCl
10%
29%
1.33%
100%
（1）25℃时，0.1mol/L上述几种溶液中c(H+)由大到小的顺序是（填序号，下同）_______________。

（2）25℃时，pH相同的上述几种溶液，其物质的量浓度由大到小的顺序是______________。

（3）25℃时，将足量的锌粉投入等体积，pH等于1的上述几种溶液中，产生H2的体积（同温同压下）由大到小的顺序是________________。

（4）25℃时，0.1mol/l H2SO4溶液中HSO4-的电离度小于0.1mol/L NaHSO4溶液中HSO4-的电离度的原因是_______________________。

19．配制99℃时的溶液100mL(KW=1×10-12)使其中c(OH-)为10-9mol/L，除纯水外，需要用pH=1的盐酸溶液________mL。

20．甲、乙两瓶氨水的浓度分别为1mol/L和0.1mol/L，则甲、乙两瓶氨水中c(OH-)之比_______（填大于、等于或小于）10。请说明理由。

21．取体积相同（0.025L）的两份0.10mol/L NaOH溶液，把其中一份放在空气中一段时间后，溶液的pH_______（填增大、减小或不变），其原因是________________。

*22.将0.05mol/L的盐酸溶液和未知浓度的氢氧化钠溶液以1∶2的体积比混合，所得混合溶液的pH为12。用上述氢氧化钠溶液滴定pH为3的某一元弱酸溶液20mL，达到终点时消耗氢氧化钠溶液12.5mL。试求：（1）氢氧化钠溶液的物质的量浓度。（2）此一元弱酸的物质的量浓度。（3）一元弱酸的电离度。

23．NaOH和Ba(OH)2混合溶液的pH=14，取该溶液100mL,持续通CO2，当CO2通入体积为0.56L时生成沉淀最多。试通过计算（气体体积均指标态，设溶液体积不发生改变）回答：（1）NaOH和Ba(OH)2的物质的量浓度各是多少？（2）当通入CO2总体积为2.24升时，溶液中各离子（除H+、OH-）物质的量浓度各是多少？

24．将磷酸溶液逐渐滴加到60mL的氢氧化钡溶液中，其溶液的pH与所加磷酸的体积之间的关系如下图所示（溶液的总体积看作原溶液体积与滴加入的溶液体积之和）。

求：（1）pH为P时，生成沉淀的质量；
（2）pH为P时，溶液中c(OH-)。

参考答案：
1.AD 2.B 3.A 4.C 5.D 6.B 7.D 8.D 9.A 10.AC 11.D 12.C 13.A 14.A

15.2=3<4<1 16.10 17.②①③⑧⑦⑥⑤④ 18.(1)①④②③ (2)③②④① (3)③②①④ (4)在稀H2SO4溶液中，由H2SO4电离H+，能抑制HSO4-的电离，促使HSO4-H++SO42-平衡向左移动，而在NaHSO4溶液中不存在上述的作用 19.1
20.甲瓶氨水的浓度是乙瓶氨水的10倍，故甲瓶氨水的电离度比乙瓶氨水的电离度小，所以甲、乙两瓶氨水中[OH-]之比小于10

21.减小，NaOH与空气中的CO2反应，造成NaOH浓度减少，故溶液的pH减小。

22.（1）0.025mol/L (2)0.04mol/L (3)4% 23.(1)0.5mol/L,0.25mol/L (2)Na+为0.5mol/L，

Ba2+为0.25mol/L,HCO3-为1mol/L 24.(1)0.3g (2)0.0375mol/L