第八章 水溶液中的离子平衡李仕才考点一 水的电离 1．水的电离平衡水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离：H2O＋H2OH3O＋＋OH－，可简写为H2OH＋＋OH－。2．水的离子积常数(1)概念：在一定温度下，c(H＋)与c(OH－)的乘积是一个常数，称为水的离子积常数，简称水的离子积。(2)表达式：Kw＝c(H＋)·c(OH－)。(3)数值：室温下：Kw＝1×10－14。(4)影响因素：只与温度有关，水的电离是吸热过程，升高温度，Kw增大。3．关于纯水的几个重要数据10\n4．水的电离平衡的影响因素(1)加热，促进水的电离，Kw增大。(2)加入酸或碱，抑制水的电离，Kw不变。(3)①加入强酸强碱的正盐，不影响水的电离。②加入强酸的酸式盐，抑制水的电离。③加入可水解的盐(如FeCl3、Na2CO3、NH4Cl)，促进水的电离。(4)加入与水反应的活泼金属(如Na、K)，促进水的电离。10\n判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．在蒸馏水中滴加浓H2SO4，Kw不变。( × )2．NaCl溶液和CH3COONH4溶液均显中性，两溶液中水的电离程度相同。( × )3．25℃时NH4Cl溶液的Kw大于100℃时NaCl溶液的Kw。( × )4．由水电离的c(H＋)＝1×10－14mol·L－1的溶液中：Ca2＋、K＋、Cl－、HCO能大量共存。( × )5．水的离子积常数Kw＝c(H＋)·c(OH－)中H＋与OH－一定是水电离出来的。( × )6．25℃，pH相同的氢氧化钠溶液与醋酸钠溶液，水电离出的c(OH－)前者小于后者。( √ )10\n7．25℃时，0.10mol·L－1NaHCO3溶液加水稀释后，c(H＋)与c(OH－)的乘积变大。( × )8．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。( × )1．水的离子积常数Kw＝c(H＋)·c(OH－)，不仅适用于纯水，也适用于一切酸、碱、盐的稀溶液。在任何酸、碱、盐的稀溶液中，只要温度一定，Kw就一定。2．在不同溶液中，c(H＋)、c(OH－)可能不同，但任何溶液中由水电离产生的c(H＋)、c(OH－)总是相等的。在Kw的表达式中，c(H＋)、c(OH－)均表示整个溶液中H＋、OH－总的物质的量浓度而不是单指由水电离出的c(H＋)、c(OH－)。3．水的离子积常数显示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡，都有H＋和OH－共存，只是相对含量不同而已。4．水的电离是吸热过程，升高温度，水的电离平衡向电离方向移动，c(H＋)和c(OH－)都增大，故Kw增大，但溶液仍呈中性；对于Kw的有关计算，若未注明温度，一般认为在常温下，即25℃。一、水的电离及影响因素1．下列有关水电离情况的说法正确的是( )A．25℃，pH＝12的烧碱溶液与纯碱溶液，水的电离程度相同B．其他条件不变，稀释醋酸钠溶液，水的电离程度增大C.其他条件不变，稀释氢氧化钠溶液，水的电离程度减小D．其他条件不变，温度升高，水的电离程度增大，Kw增大10\n解析：NaOH抑制H2O的电离、Na2CO3促进H2O的电离，故A错误；其他条件不变，稀释醋酸钠溶液，醋酸钠水解程度增大，但水解后溶液中氢氧根离子浓度减小，所以水的电离程度减小，故B错误；其他条件不变，NaOH溶液浓度越大，水电离程度越小，所以其他条件不变，稀释氢氧化钠溶液，水的电离程度增大，故C错误；水的电离是吸热反应，升高温度促进水的电离，溶液中氢离子、氢氧根离子浓度增大，则水的离子积常数增大，故D正确。答案：D2．25℃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．向水中加入少量盐酸，平衡逆向移动，c(OH－)增大D．将水加热，Kw增大，pH不变，呈中性解析：A.向水中加入稀氨水，由于氨水在溶液中存在电离平衡：NH3·H2ONH＋OH－，电离产生的OH－使溶液中c(OH－)增大，水的电离平衡逆向移动，错误；B.向水中加入少量固体硫酸氢钠，盐电离产生的H＋使溶液中c(H＋)增大，温度不变，所以Kw不变，正确；C.向水中加入少量HCl，电离产生的H＋使水的电离平衡逆向移动，c(H＋)降低，但是平衡移动的趋势是微弱的，溶液中酸电离产生的离子浓度增大的趋势大于平衡移动使离子浓度减小的趋势，所以c(H＋)增大，c(OH－)减小，错误；D.将水加热，Kw增大，c(H＋)增大，pH减小，溶液仍然呈中性，错误。答案：B3．向纯水中加入少量下列物质或改变下列条件，能促进水的电离，并能使溶液中c(OH－)>c(H＋)的操作是( )①稀硫酸 ②金属钠 ③氨气 ④FeCl3固体 ⑤NaClO固体 ⑥将水加热煮沸A．②⑤B．①④C．③④⑥D．④解析：稀硫酸、氨气抑制水的电离，金属钠、FeCl3固体、NaClO固体、将水加热煮沸促进水的电离，但FeCl3固体使溶液显酸性，将水加热煮沸，水仍呈中性。答案：A4．常温下，某溶液中由水电离的c(H＋)＝1×10－13mol·L－1，该溶液可能是( )①二氧化硫水溶液②氯化铵水溶液③硝酸钠水溶液④氢氧化钠水溶液A．①④ B．①② C．②③ D．③④解析：水电离的c(H＋)＝1×10－13mol·L－1<10－7mol·L－1，说明水电离受到抑制，溶液可能为酸溶液，也可能为碱溶液，二氧化硫水溶液和氢氧化钠水溶液符合，氯化铵水解促进水的电离，硝酸钠为中性溶液，不影响水的电离。10\n答案：A5．水的电离过程为H2OH＋＋OH－，在不同温度下其离子积为Kw(25℃)＝1.0×10－14，Kw(35℃)＝2.1×10－14，则下列叙述中正确的是( )A．c(H＋)随温度的升高而降低B．35℃时，c(H＋)>c(OH－)C．水的pH：pH(35℃)>pH(25℃)D．35℃时已电离的水的浓度约为1.45×10－7mol·L－1解析：由两种温度下水的离子积常数值知水的电离是吸热的，温度高时水中c(H＋)较高，pH较小，但溶液中c(H＋)＝c(OH－)，溶液呈中性，A、B、C错误；已电离的水的浓度与电离生成的c(H＋)及c(OH－)相等，利用水的离子积常数可判断D正确。答案：D二、水的电离平衡曲线6．水的电离常数如图两条曲线所示，曲线中的点都符合c(H＋)×c(OH－)＝常数，下列说法错误的是( )A．图中温度T1>T2B．图中五点Kw间的关系：B>C>A＝D＝EC．曲线a、b均代表纯水的电离情况D．若处在B点时，将pH＝2的硫酸溶液与pH＝12的KOH溶液等体积混合后，溶液显碱性解析：由图象可知，A点在T2时的曲线上，而B点在T1时的曲线上，因为A、B点水电离产生的氢离子与氢氧根离子的浓度相等，所以是纯水的电离，B点的电离程度大于A点，所以温度T1>T2，故A正确；由图象可知，A、E、D都是T2时曲线上的点，Kw只与温度有关，温度相同时Kw相同，温度升高，促进水的电离，Kw增大，则B>A＝D＝E，由C点c(OH－)×c(H＋)可知，C点的Kw大于A点，则B>C>A＝D＝E，故B正确；由E和D点c(H＋)≠c(OH－)可知其不是纯水的电离，故C错误；B点时，Kw＝1×10－12，pH＝2的硫酸中c(H＋)＝0.01mol·L－1，pH＝12的KOH溶液中c(OH－)＝1mol·L－1，等体积混合后，溶液显碱性，故D正确。10\n答案：C7．一定温度下，水溶液中H＋和OH－的浓度变化曲线如图，下列说法正确的是( )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1.0×10－13C．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：c点、b点对应相同的温度，A项错误；根据b点对应的纵坐标、横坐标都为1.0×10－7mol·L－1可知，水的离子积常数为1.0×10－14，B项错误；FeCl3为强酸弱碱盐，可水解使溶液呈酸性，C项正确；c、d点对应的c(H＋)相同，c(OH－)不同，但由于Kw只与温度有关，所以温度不变时，稀释溶液不可能引起由c向d的变化，D项错误。答案：C8．如图表示水中c(H＋)和c(OH－)的关系，下列判断错误的是( )A．两条曲线间任意点均有c(H＋)×c(OH－)＝KwB．M区域内任意点均有c(H＋)<c(OH－)C．图中T1<T2D．XZ线上任意点均有pH＝7解析：温度一定时，水的离子积是定值，A项正确；XZ线上，c(H＋)＝c(OH－10\n)，M区在XZ线上方，故c(OH－)>c(H＋)，B项正确；图中，T2时Kw大于T1时Kw，故T2高于T1，C项正确；XZ线上，c(H＋)＝c(OH－)，溶液呈中性，但不一定等于7，D项错误。答案：D 水电离出的c(H＋)或c(OH－)的定量计算(25℃)任何水溶液中水电离产生的c(H＋)和c(OH－)总是相等的，有关计算有以下5种类型(以常温时的溶液为例)。(1)中性溶液：c(OH－)＝c(H＋)＝10－7mol·L－1。(2)酸的溶液——OH－全部来自水的电离。实例：pH＝2的盐酸中c(H＋)＝10－2mol·L－1，则c(OH－)＝Kw/10－2＝1×10－12(mol·L－1)，即水电离出的c(H＋)＝c(OH－)＝10－12mol·L－1。(3)碱的溶液——H＋全部来自水的电离。实例：pH＝12的NaOH溶液中c(OH－)＝10－2mol·L－1，则c(H＋)＝Kw/10－2＝1×10－12(mol·L－1)，即水电离出的c(OH－)＝c(H＋)＝10－12mol·L－1。(4)水解呈酸性的盐溶液——H＋全部来自水的电离。实例：pH＝5的NH4Cl溶液中，由水电离出的c(H＋)＝10－5mol·L－1，因部分OH－与部分NH结合使c(OH－)＝10－9mol·L－1。(5)水解呈碱性的盐溶液——OH－全部来自水的电离。实例：pH＝12的Na2CO3溶液中，由水电离出的c(OH－)＝10－2mol·L－1，因部分H＋与部分CO结合使c(H＋)＝10－12mol·L－1。注意：要区分清楚溶液组成和性质的关系，酸性溶液不一定是酸溶液，碱性溶液不一定是碱溶液。1．25℃时，在等体积的①pH＝0的H2SO4溶液、②0.05mol·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．1∶10∶1010∶109B．1∶5∶(5×109)∶(5×108)C．1∶20∶1010∶109D．1∶10∶104∶109解析：①pH＝0的H2SO4溶液中c(H＋)＝1mol·L－1，c(OH－)＝10－14mol·L－1，H2SO410\n抑制H2O的电离，则由H2O电离出的c(H＋)＝10－14mol·L－1；②0.05mol·L－1的Ba(OH)2溶液中c(OH－)＝0.1mol·L－1，c(H＋)＝10－13mol·L－1，Ba(OH)2抑制H2O的电离，则由H2O电离出的c(H＋)＝10－13mol·L－1；③pH＝10的Na2S溶液，Na2S水解促进H2O的电离，由H2O电离出的c(H＋)＝c(OH－)＝10－4mol·L－1；④pH＝5的NH4NO3溶液，NH4NO3水解促进H2O的电离，由H2O电离出的c(H＋)＝10－5mol·L－1。4种溶液中电离的H2O的物质的量之比等于H2O电离产生的H＋的物质的量之比，其比为10－14∶10－13∶10－4∶10－5＝1∶10∶1010∶109。答案：A2．已知NaHSO4在水中的电离方程式为NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO。某温度下，向c(H＋)＝1×10－6mol·L－1的蒸馏水中加入NaHSO4晶体，保持温度不变，测得溶液的c(H＋)＝1×10－2mol·L－1。下列对该溶液的叙述不正确的是( )A．该温度高于25℃B．由水电离出来的H＋的浓度为1×10－10mol·L－1C．加入NaHSO4晶体抑制水的电离D．取该溶液加水稀释100倍，溶液中的c(OH－)减小解析：此温度下Kw＝c(H＋)·c(OH－)＝1×10－6×1×10－6＝1×10－12，说明该温度下促进了水的电离，故该温度高于25℃，A正确；由c(H＋)水＝c(OH－)＝Kw/c(H＋)＝1×10－10mol·L－1，B正确；NaHSO4属于强酸的酸式盐，抑制水的电离，C正确；稀释后，溶液中c(H＋)减小，但水的离子积不变，故溶液中的c(OH－)增大，D不正确。答案：D3．在一定条件下，相同pH的硫酸和硫酸铁溶液中水电离出来的c(H＋)分别是1.0×10－amol·L－1和1.0×10－bmol·L－1，在此温度下，则下列说法正确的是( )A．a<bB．a＝bC．水的离子积为1.0×10－(7＋a)D．水的离子积为1.0×10－(b＋a)解析：加酸抑制水的电离，加易水解的盐促进水的电离，则a>b，A和B选项错误；由题意可知，两种溶液的pH＝b，即硫酸溶液中c(H＋)是1.0×10－bmol·L－1，而水电离产生的c(H＋)等于水电离产生的c(OH－)，所以硫酸溶液中c(OH－)是1.0×10－amol·L－1，Kw＝1.0×10－(b＋a)，D选项正确。答案：D4．室温下，在pH＝12的某溶液中，分别有甲、乙、丙、丁四位同学计算出由水电离的c(OH－)的数据分别为甲：1.0×10－7mol·L－1；乙：1.0×10－6mol·L－1；丙：1.0×10－2mol·L－1；丁：1.0×10－12mol·L－1。其中你认为可能正确的数据是( )10\nA．甲、乙B．乙、丙C．丙、丁D．乙、丁解析：如果该溶液是一种强碱(如NaOH)溶液，则该溶液的OH－首先来自碱(NaOH)的电离，水的电离被抑制，c(H＋)＝1×10－12mol·L－1，所有这些H＋都来自水的电离，水电离时同时提供相同物质的量的OH－，所以丁的数据是正确的。如果该溶液是一种强碱弱酸盐的溶液，则该溶液之所以呈碱性是由于盐中弱酸根水解，水解时，弱酸根离子与水反应生成弱酸和OH－，使溶液中c(OH－)>c(H＋)，溶液中的OH－由水电离所得，所以丙的数据也是正确的。答案：C5．常温下，某溶液中由水电离出的c(H＋)和c(OH－)的乘积是1×10－20，下列说法中正确的是( )A．该溶液的溶质不可能是NaHCO3B．该溶液的pH一定是10C．该溶液的溶质不可能是NaHSO4D．该溶液的溶质可能是正盐解析：c(H＋)和c(OH－)的乘积小于10－14，说明水的电离受到了抑制，其溶质只能是酸或碱，故A正确；若为酸溶液，c(OH－)溶液＝1×10－10mol·L－1，c(H＋)＝10－4mol·L－1，溶液pH＝4；若为碱溶液，c(H＋)溶液＝1×10－10mol·L－1，溶液pH＝10，故B不正确；显酸性的酸式盐，如NaHSO4、NaHSO3和NaH2PO4等，对水的电离有抑制作用，故C不正确；能水解的正盐对水的电离有促进作用，不能水解的正盐，对水的电离无影响，故D不正确。答案：A10
