水的电离和溶液的PH
发布时间:2019-09-15 04:58:00
发布时间:2019-09-15 04:58:00
水的电离和溶液的PH
考点跟踪解读
考点1. 水的电离和水的离子积
⑴水的电离方程式:H2O H++OH-;△H>0 。 25℃时,c(H+)=c(OH-)=1×10-7 mol /L
水的离子积:Kw=c(H+)·c(OH-)=1×10-14 (25℃)
理解Kw时要注意以下几点:
①Kw只与温度有关,因为水的电离过程是吸热过程,温度升高,水的电离程度增大,Kw也增大。如:
100℃时,Kw=1×10-12
②Kw不仅适用于纯水,还适用于酸或碱的稀溶液。无论哪种溶液均存在:c(H+)H2O=c(OH-) H2O
如酸性溶液中:[c(H+)H2O+c(H+)酸]·c(OH-) H2O=Kw
如碱性溶液中:[c(OH-)H2O+c(OH-)碱]·c(H+) H2O=Kw
【考题】(全国高考)室温下,在PH=12的某溶液中,由水电离出的c(OH-)为:
A. 1. 0×10-7mol /L B. 1. 0×10-6mol /L C. 1. 0×10-2mol /L D. 1. 0×10-12mol /L
解析:PH=12的溶液为碱性溶液,其中c(H+)总=1. 0×10-12mol /L,c(OH-)总=1. 0×10-2mol /L 。但溶液呈碱性OH-的来源有两种可能性:一是碱电离的(加入碱),二是水电离的(加入水解呈碱性的盐),但溶液中的H+ 全部都是由水电离的。如果是碱溶液,则c(OH-) H2O=c(H+)H2O=1. 0×10-12mol /L;如果是盐溶液,由于盐自身不会产生OH- ,则溶液中OH-全部都是由水电离出的。
答案:CD
【变式训练1】(上海高考)常温下,把1mL 0. 1mol /L的H2SO4加水稀释制成2L溶液,此溶液中由水电离产生的H+浓度为:
A. 1×10-4mol /L B. 1×10-8mol /L C. 1×10-11mol /L D. 1×10-10mol /L
⑵影响水电离的因素
⑴酸或碱:在纯水中加入酸或碱,均能使水的电离平衡左移,从而抑制了水的电离;此时若温度不变,c(H+)发生改变,PH也随之而变;若加入酸,则c(H+)增大,PH减小。
⑵温度:由于水的电离是吸热过程,若升温将促进水的电离,故平衡正向移动,c(H+)、c(OH-)同时增大,PH变小,但由于c(H+)与c(OH-)始终保持相等,虽然此时PH<7,仍显中性。
⑶加入易水解的盐:在纯水中加入能水解的盐,不管水解后溶液呈酸性还是呈碱性,均促进了水的电离,但只要温度不变,Kw就不变。
⑷其它因素:如果向水中加入活泼金属,由于金属与水电离出的H+直接作用,因而促进了水的电离平衡向电离方向移动。
【考题】常温下某溶液中,由水电离出的c(H+)=1×10-12 mol /L ,则该溶液的PH应为:
A. 12 B. 7 C. 6 D. 2
解析:因为由水电离出的c(H+)=1×10-12 mol /L<1×10-7 mol /L ,所以该溶液中加入了能抑制水电离的物质,它可能是酸或碱溶液。如果是酸溶液,则答案选D;如果溶液呈碱性,则答案选A。
答案:A D
【变式训练2】PH均为5的NH4Cl溶液和HCl溶液,其中由水电离出来的c(H+)分别为x mol /L和
ymol /L,则x与y的关系正确的是:
A. x=y B. y>x C. x>y D. 不能确定
考点2. 溶液的酸碱性和PH
⑴溶液酸碱性的实质: > 酸性
c(H+) = c(OH-) 中性
< 碱性
【考题】往100 mL 1mol /L的CH3COOH溶液中加入一定量的NaOH后,溶液中c(CH3COO-)=c(Na+),则混合后的溶液应该呈:
A. 酸性 B. 中性 C. 碱性 D. 无法确定酸碱性
解析:由电荷守恒可知,溶液中必定存在:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)。由于c(CH3COO-)=c(Na+),所以c(OH-)=c(H+),溶液应该呈中性。
答案:B
【变式训练3】(黄冈模考)下列溶液一定显酸性的是:
A. 含有H+ 的溶液 B. 能使酚酞显无色的溶液
C. PH<7的溶液 D. c(OH-)<c(H+)的溶液
⑵PH:溶液中H+浓度的负对数值叫做PH,即PH=-lg c(H+) 。它只适用于稀溶液的PH计算,即
0≤PH≤14,PH=7呈中性;PH<7时呈酸性,且数值越小酸性越强;PH>7时呈碱性,且数值越大碱性越强。可直观表示为:
⑶常用酸碱指示剂及其变色范围
指示剂 | 变色范围的PH | ||
石蕊 | <5 红色 | 5~8 紫色 | >8 蓝色 |
甲基橙 | <3. 1 红色 | 3. 1~4. 4 橙色 | >4. 4 黄色 |
酚酞 | <8 无色 | 8~10 浅红 | >10 红色 |
⑷PH的测定方法:①PH试纸法 ②PH计法 ③指示剂法
【考题】重水D2O中c(D+)=4×10-8 mol /L ,可以用PH一样的定义来规定PD=-lg c(D+),下列关于PD的叙述中正确的是:
A. 中性溶液中PD=7
B. 在1L D2O中溶解0. 01mol NaOD固体(设溶解后溶液的体积为1L),其PD=12
C. 在1L D2O中溶解0. 01mol DCl气体(设溶解后溶液的体积为1L),其PD=2
D. 在100mL 0. 25mol /L的DCl的重水溶液中加入50mL 0. 2mol /L NaOD的重水溶液,其PD=2
解析:答案A显然是错误的;因为重水D2O中c(D+)=4×10-8 mol /L ,所以此时Kw=1. 6×10-15,根据PH题目的“解题思路”,由于B答案中混合后溶液呈碱性,所以应该首先计算混合后的c(OD-),然后再根据此时的Kw计算c(D+)。B中c(OD-)=0. 01mol /L ,则c(D+)=1. 6×10-13 mol /L;D中混合后酸过量,则c(D+)余=0. 1 mol /L ,所以BD也是错误的。
答案:B
【变式训练4】PH=13的强碱溶液与PH=2的强酸溶液混合,所得混合溶液的PH=11,则强碱与强酸的体积比:
A. 11∶1 B. 9∶1 C. 1∶11 D. 1∶9
考点3. 理解PH有关内容请注意以下几方面的问题:
⑴PH试纸的使用:PH试纸在测定溶液的酸碱性实验时,事先不能用蒸馏水湿润,而是用干燥的玻璃棒蘸取待测液,将其滴到PH试纸的中心,然后再与比色卡比较,即可测定出溶液的PH。
⑵PH计算题目的一般思路(强酸和强碱):
一定体积、一定浓度的强酸与一定体积、一定浓度的强碱混合后,在计算混合后溶液的PH时,要先看它们是否恰好中和。①若恰好中和,则混合后溶液的PH=7 ②若混合后酸过量,则先计算c(H+)余,然后将其取负对数,即可求出PH ③若混合后碱过量,则先计算c(OH-)余,然后根据该温度下的Kw即可求算出此时的c(H+),再将其取负对数,即可求出PH 。
【考题】有一同学在实验室测量某溶液PH实验时,他首先用蒸馏水湿润PH试纸,然后用纯净干燥的玻璃棒蘸取试样进行检测。
⑴该学生的操作方法是否正确 (填“是”或“否”),理由是 ; 分析此操作过程 (填“一定”或“不一定”)会产生误差,理由是 。
⑵若用此方法分别测定c(H+)相等的H2SO4和H2SO3溶液的PH,结果会怎样?
解析:在用PH试纸测定溶液的PH时,不能事先用蒸馏水湿润,这是中学化学中唯一不能事先用蒸馏水湿润的试纸,显然如果试纸湿润后“相当于”对溶液起了稀释作用。
答案:⑴否 , 如果溶液不呈中性,则H+或OH-均被稀释,测出的结果必定会产生误差;不一定,因为溶液呈中性时,则不产生误差。
⑵测得的PH H2SO3较H2SO4小,因为在稀释过程中H2SO3继续电离出H+,使其溶液中c(H+)较H2SO4的c(H+)大。
【变式训练5】下列试纸中,在测定溶液的性质时,预先不能用蒸馏水湿润的是:
A. 石蕊试纸 B. 醋酸铅试纸 C. KI淀粉试纸 D. PH试纸
考点4. 有关PH(酸)+PH(碱)=14的问题
⑴PH(酸)+PH(碱)=14的含义:酸电离出的H+的物质的量浓度等于碱电离出OH-的物质的量浓度。
⑵PH(酸)+PH(碱)=14的运用:①若PH(酸)+PH(碱)=14的强酸和强碱,等体积混合后呈中性
②若PH(酸)+PH(碱)=14的强酸和弱碱,等体积混合后呈碱性 ③若PH(酸)+PH(碱)=14的弱酸和强碱,等体积混合后呈酸性。
【考题】现有PH=a的盐酸和PH=b的氨水溶液,已知a+b=14。将两种溶液等体积混合,则混合后的溶液最终应该呈:
A. 酸性 B. 中性 C. 碱性 D. 无法确定酸碱性
解析:因为a+b=14,所以酸电离出的H+的物质的量浓度等于碱电离出OH-的物质的量浓度。又因为酸为强酸,已全部电离;而碱为弱碱,只部分电离,即混合后氨水过量很多,溶液应该呈碱性。
答案:C
【变式训练6】现有PH=a的醋酸和PH=b的NaOH溶液。将两种溶液等体积混合,则混合后的溶液最终呈中性,则a+b的大小关系为:
A. 等于14 B. 小于14 C. 大于14 D. 无法确定
考点5. 强酸和强碱混合呈中性的体积比的计算
若v1 mL PH=a的HCl与v2 mL PH=b的NaOH混合后呈中性,则有: =10(a+b)-14(常温)
【考题】(03武汉模考)某温度时,水的离子积常数Kw=10-13,将此温度下PH=11的Ba(OH)2溶液a L与PH=1的硫酸溶液b L混合。设混合溶液体积为两者之和,所得固体体积忽略不计。
⑴若所得混合溶液为中性,则a∶b= ,生成沉淀的物质的量为 (用a或b表示)。⑵若a∶b=9∶2,则所得溶液PH= ,该混合溶液最多能够溶解铁粉质量 g 。
解析:此题牵涉到酸与碱混合中和反应的问题。由强酸与强碱混合呈中性的计算规律不难得出:
b∶a=10(1+11)-Kw=10-1=1∶10 ,由于此时酸与碱恰好中和,所以生成程度的质量为0. 1b mol或者是
0. 01a mol 。由于a∶b=10∶1时混合呈中性,所以a∶b=9∶2混合时应该呈酸性,故发生反应后的H+的浓度:c(H+)=(2×10-1-9×10-2)∶(9+2)=10-2 ,故PH=2 。
答案:⑴10∶1 ,0. 1b mol或者是0. 01a mol ⑵2 , 0. 28(a + b)
【变式训练7】(全国高考)25℃时,若体积为Va、PH=a的某一元强酸与体积为Vb、PH=b的某一元强碱混合,恰好中和,且知Va<Vb和a=0.5b ,请回答:
⑴a值可否等于3 (填“可”或“否”),其理由
。
⑵a值可否等于5 (填“可”或“否”),其理由
。
⑶a的取值范围 。
能力过关检测
1(04全国高考)物质的量浓度相同的下列溶液中,符合按PH由小到大顺序排列的是:
A. Na2CO3 NaHCO3 NaCl NH4Cl B. Na2CO3 NaHCO3 NH4Cl NaCl
C. (NH4)2SO4 NH4Cl NaNO3 Na2S D. NH4Cl (NH4)2SO4 Na2S NaNO3
2(04上海高考)常温下,向PH=2的硫酸中加入等体积的下列溶液后,再滴入几滴甲基橙试液,溶液变为红色,该溶液可能是:
A. PH=12的Ba(OH)2溶液 B. PH=12的氨水
C. 0. 005mol /L的NaOH D. 0. 005mol /L的BaCl2
3(04全国高考)将0. 1mol /L醋酸溶液加水稀释,下列说法中正确的是:
A. 溶液中c(H+)和c(OH-)都减小 B. 溶液中c(H+)增大
C. 醋酸电离平衡向左移动 D. 溶液的PH增大
4(04全国高考)若1体积硫酸恰好与10体积PH=11的氢氧化钠溶液完全反应呈中性,则硫酸与氢氧化钠的物质的量浓度之比应为:
A. 10∶1 B. 5∶1 C. 1∶1 D. 1∶10
5. 将10mL 0. 21mol /L的HCl和10mL 0. 10mol /L 的Ba(OH)2溶液混合,再用水稀释至5L,取出10mL溶液,再滴入几滴甲基橙试剂,则溶液显示的颜色是:
A. 蓝色 B. 红色 C. 黄色 D. 橙色
6. 在一定体积未知浓度的Ba(NO3)2溶液中,逐渐加入PH=1的稀硫酸,至溶液中Ba2+恰好完全沉淀时,测得溶液的PH=2。若忽略两溶液混合时体积的变化,则稀硫酸溶液与Ba(NO3)2溶液的体积之比是:
A. 1∶10 B. 1∶9 C. 10∶1 D. 9∶1
7. 25℃时,往V mL PH=a的盐酸中加入PH=b的NaOH溶液10 V mL时,溶液中Cl-的物质的量恰好等于Na+的物质的量,则此时a+b的值为:
A. 13 B. 14 C. 15 D. 不能确定
8(02广东高考)室温时,0. 01mol /L的某一元弱酸中,已发生电离的弱酸分子数约占原弱酸分子总数的1%,则下列说法中正确的是:
A. 上述弱酸溶液的PH=4
B. 加入等体积0. 01mol /L的氢氧化钠溶液后,所得溶液的PH=7
C. 加入等体积0. 01mol /L的氢氧化钠溶液后,所得溶液的PH>7
D. 加入等体积0. 01mol /L的氢氧化钠溶液后,所得溶液的PH<7
9. 下列说法正确的是:
A. 100mLPH=3的盐酸和醋酸溶液,与足量锌粒反应时,起始时二者产生氢气的速率基本相等
B. 100mL 1mol /L的盐酸和50mL 2mol /L的盐酸分别与足量的锌粒反应,放出氢气的速率和质量均相等C. 100mL PH=3的盐酸和醋酸溶液,与足量锌粒反应后,所得氢气的质量相等
D. 100mL0. 1mol /L的硫酸和盐酸,分别与足量锌粒反应,前者放出氢气的质量是后者的2倍
10(全国高考)在室温下,等体积的酸和碱溶液混合后的PH一定小于7的是:
A. PH=3的硝酸与PH=11的氢氧化钾溶液 B. PH=3的盐酸与PH=11的氨水
C. PH=3的硫酸与PH=11的氢氧化钠溶液 D. PH=3的醋酸与PH=11的氢氧化钡溶液
11. 酸雨是过度燃烧煤和石油,生成硫、氮的氧化物,溶于水生成硫酸和硝酸的缘故,某次雨水分析数据如下:c(SO42-)=2. 6×10-5mol /L,c(Cl-)=8. 0×10-6mol /L,c(NH4+)=3. 0×10-6mol /L ,
c(Na+)=1. 0×10-6mol /L ,c(NO3-)=2. 4×10-5mol /L,则此次酸雨的PH最接近于(lg8=0. 9):
A. 6. 5 B. 5 C. 4 D. 4. 5
12. 常温下,把氨水滴加到盐酸中,当c(NH4+)=c(Cl-)时则:
A. 混合溶液的PH大于7 B. 混合溶液的PH等于7
C. 氨水和盐酸的物质的量相等 D. 混合溶液还能再中和盐酸
13. 在25℃时,有PH=x的盐酸和PH=y的NaOH溶液,取Va L该盐酸同该NaOH溶液中和,需要Vb L的NaOH溶液,问(题目中x≤6,y≥8):
⑴若x+y=14,则Va /Vb= (填数值); ⑵若x+y=13,则Va /Vb= (填数值);
⑶若x+y>14,则Va /Vb= (填表达式),且Va Vb(填>、<或=);
⑷盐酸和NaOH溶液完全中和,则两溶液PH满足的关系为 。
14. 选用下列试剂:甲基橙试液,酚酞试液,稀醋酸,稀盐酸,醋酸钠晶体,烧碱,蒸馏水等。请设计两种方法证明醋酸是一种弱电解质(要求回答实验步骤,所用试剂和产生的现象)。
方法一: 。
方法二: 。
15. 向50 mL 0. 018 mol /L的AgNO3溶液中加入50mL 0. 020 mol /L的盐酸,生成沉淀。如果溶液中c(Ag+)、c(Cl-)的乘积是一个常数:Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)=1. 0×10-10(mol /L)2 。试求:
⑴沉淀生成后溶液中c(Ag+)为 。
⑵沉淀生成后的溶液的PH是 。
16. 常温下,有一PH=12的NaOH溶液100 mL,若将其PH变为11(设溶液的体积可直接相加;计算结果保留到小数点后一位数字)。
⑴若用PH=10的NaOH溶液,需加入 mL 。
⑵若用PH=2的盐酸,需加入 mL 。
⑶若用0. 01 mol /L的CH3COOH溶液V1 mL,则V1的取值 。
⑷若用PH=2的任意一元酸HA溶液V2 mL,则V2的取值 。