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第3章　物质在水溶液中的行为
第1节　水与水溶液
第1课时　水的电离　电解质在水溶液中的存在形态
1.理解水的电离过程以及水的离子积常数的含义,并能应用水的离子积常数进行相关计算。2.知道强、弱电解质的区别,理解弱电解质电离平衡的含义。
3.能够书写常见弱电解质的电离方程式。
学习目标
一、水的电离
知能通关
1.水的电离
(1)电离方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)电离特点:吸热,　　　　,可逆过程。
2.水的离子积常数
微弱
增大
1.0×10-14
纯水
电解质水溶液
思考并解答以下几个问题:
(1)某温度下纯水中的c平(H+)=2×10-7 mol·L-1,此时c平(OH-)为多少
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)若温度不变,滴入稀盐酸使c平(H+)=5×10-4 mol·L-1,则溶液中c平(OH-)为多少 由水电离产生的c水(H+)为多少
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)此温度是高于还是低于25 ℃ 为什么
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
小题对点过
2×10-7 mol·L-1
8×10-11 mol·L-1　8×10-11 mol·L-1
高于　因为Kw=4×10-14 mol2·L-2>1×10-14 mol2·L-2
3.影响水电离的因素
c平(H+)=c平(OH-)
c平(H+)=c平(OH-)
c平(H+)>c平(OH-)
c平(H+)c平(H+)下列说法正确的是　　　　。
①向水中加入少量氨水,水的电离平衡逆向移动,c平(OH-)降低
②常温下,加水稀释稀醋酸溶液,溶液中所有的离子浓度都减小
③溶液中c平(H+)、c平(OH-)可能不同,但水电离出的H+与OH-总是相等的
④纯水加热时,c平(H+)和c平(OH-)均增大
⑤Kw随温度的升高而增大,说明水的电离是放热过程
小题对点过
③④
影响水的电离平衡的酸和碱,不只有强酸、强碱,弱酸、弱碱也能影响水的电离平衡;水中加入酸(或碱)后,溶液中c平(H+)[或c平(OH-)]虽然增大,但Kw仍不变。
1.某温度时测得纯水中的c平(H+)=2.4×10-7 mol·L-1,则c平(OH-)为(　　)
A
2.下列关于水的离子积常数的叙述中,正确的是(　　)
A.因为水的离子积常数的表达式是Kw=c平(H+)·c平(OH-),所以Kw随溶液中H+和OH-浓度的变化而变化
B.水的离子积常数Kw与水的电离常数K电离是同一个物理量
C.水的离子积常数仅仅是温度的函数,随着温度的变化而变化
D.水的离子积常数Kw与水的电离常数K电离是两个没有任何关系的物理量
解析　水的离子积常数KW=K电离·c(H2O),一定温度下K电离和c(H2O)都是不变的常数,所以KW仅仅是温度的函数。水的离子积常数的表达式是KW=c平(H+)·
c平(OH-),只要温度一定,KW是常数,溶液中H+的浓度变大,OH-的浓度就变小,反之亦然。
C
3.在不同温度下的水溶液中c平(H+)与c平(OH-)的关系如图所示。请回答下列问题:
(1)曲线Ⅰ代表的温度下,水的离子积为
　　　　　　　　　　　　　　　,
曲线Ⅰ所代表的温度　　　　(填“高于”“低
于”或“等于”)曲线Ⅱ所代表的温度。你判断
的依据是 。
(2)曲线Ⅰ所代表的温度下,0.01 mol·L-1的NaOH溶液的c平(H+)为　　　 mol·L-1。
1×10-12 mol2·L-2
高于
曲线Ⅱ所代表的水的离子积比曲线Ⅰ的小,由于水的电离过程是吸
热过程,温度越高,水的离子积越大,故曲线Ⅱ代表的温度低
10-10
二、电解质在水溶液中的存在形态
知能通关
1.实验探究电解质溶液的导电能力
(1)实验素材
上述装置①~④中分别盛有0.1 mol·L-1的NaOH溶液、氨水、HCl溶液、CuSO4溶液,⑤中盛有1 mol·L-1的NaOH溶液。
(2)实验现象:⑤中灯泡最亮,其次是④中灯泡较亮,再次是①和③中灯泡较亮,②灯泡最不亮。
(1)电解质的强弱与物质的溶解度的大小是否有关 为什么
。
(2)电解质溶液导电能力的强弱除与电解质的强弱有关外,还与哪些因素有关
。
小题对点过
电解质的强弱与溶解度的大小无关。如难溶盐BaSO4属强电解质,HF易溶于水,但是弱电解质
还与电解质溶液中离子的浓度和离子所带电荷数有关
2.强电解质与弱电解质的比较
强电解质 弱电解质
概念 溶于水后能完全电离的电解质 溶于水后只有部分电离的电解质
化合物类型 离子化合物、共价化合物 共价化合物
电离程度 完全电离 部分电离
电解质的
存在形态 只有电解质电离出的阴、阳离子,不存在电解质分子 既有电解质电离出的阴、阳离子,又有电解质分子
下列物质中,能导电的是　　　　(填序号,下同),属于电解质的是　　　　　,其中属于强电解质的是　　　　　,属于弱电解质的是　　　　　　。
①H2SO4　②稀盐酸　③氯气　④硫酸钡　⑤乙醇　⑥铜　⑦CH3COOH
⑧熔融的KCl　⑨CO2
小题对点过
②⑥⑧
①④⑦⑧
①④⑧
⑦
电解质判断时注意的问题
①必须是自身电离出离子的化合物才是电解质。
②活泼金属氧化物是电解质,是因为其在熔融状态下能发生电离。
③在强、弱电解质的判断中还要特别注意其概念的研究范畴——化合物,溶液、单质即使能导电也不是电解质。
3.电离方程式的书写
写出下列各组物质的电离方程式。
(1)H2SO4:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,
NaOH:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)NaHSO4(水溶液中):　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,
NaHCO3:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
KAl(SO4)2:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
NaOH===Na++OH-
(3)CH3COOH:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,
NH3·H2O:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
H2CO3:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
Cu(OH)2:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
4.溶剂化作用
溶质离子或分子与溶剂分子相互吸引的作用叫作溶剂化作用。
1.电解质溶液的导电能力(用电导率表示,且电导率越大溶液的导电能力越强)与很多因素有关,其中之一是离子的种类,如图所示(HAc代表醋酸)。下列说法正确的是(　　)
A.强酸的电导率最大,强碱次之,盐类较低
B.浓度相同时,H2SO4溶液的导电能力可能大于
Na2SO4溶液
C.强电解质溶液的导电能力一定比弱电解质溶液强
D.氨水加水稀释或加酸中和后,溶液的导电能力均下降
B
解析　A项,溶液的电导率与溶液的浓度有关,浓度相同时,强酸的电导率最大,强碱次之,盐类较低,如果浓度不同,则不能比较,错误; B项,由题图可知,浓度相同时,强酸的导电能力大于盐的导电能力,则H2SO4溶液的导电能力可能大于Na2SO4溶液,正确;C项,强电解质溶液的浓度很小时,导电能力也很弱,所以强电解质溶液的导电能力不一定比弱电解质溶液强,错误;D项,氨水加酸中和后生成强电解质,溶液中离子浓度增大,导电能力增强,错误。
2.用电离方程式表示以下物质在水溶液中的变化:
(1)HF　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;
(2)Fe(OH)3　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;
(3)BaSO4　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
3.下列物质中,属于强电解质的是　　　　,属于弱电解质的是　　　　,属于非电解质的是　　　　　。
A.碘化钾　B.乙醇　C.氨气　D.蔗糖　E.硫化氢
F.硫酸氢钠　G.氨水　H.液氧　I.氢氧化钠溶液
A、F
E
B、C、D
解析　抓住电解质、非电解质概念区别。化合物——不导电(即不电离),是非电解质,故应选B、C、D为非电解质;强电解质、弱电解质本质区别:电解质——全部电离(即强酸、强碱、盐)为强电解质,故A、F为强电解质,而E为弱电解质;此题易出错的地方是在强电解质中选氢氧化钠溶液,应注意,该物质为混合物,而电解质指的是化合物。
课堂 达标训练
1.下列关于强、弱电解质的叙述中正确的是(　　)
A.强电解质都是离子化合物,弱电解质都是共价化合物
B.强电解质都是可溶性化合物,弱电解质都是难溶性化合物
C.强电解质熔化时都完全电离,弱电解质在水溶液中部分电离
D.强电解质不一定能导电,弱电解质溶液的导电能力不一定比强电解质弱
解析　HCl等共价化合物属强电解质,故A错;强、弱电解质与溶解性无关,故B错;强电解质熔化时不一定电离,如液态HCl,在水溶液中完全电离;弱电解质部分电离,溶液中含有电解质分子,故C错。
D
2.(2024·四川绵阳南山中学高二期中)下列各组物质,按强电解质、弱电解质、非电解质、既不是电解质又不是非电解质的顺序排列的是(　　)
A.NaOH、NaCl、SO2、NaCl溶液
B.BaSO4、SO3、CuSO4晶体、Na2O2
C.NaCl、H2S、CO2、Cu
D.SO3、AgCl、NH3·H2O、Ag
解析　A项,NaCl是强电解质,错误;B项,SO3为非电解质,CuSO4晶体、Na2O2均为强电解质,错误;D项,SO3为非电解质,AgCl为强电解质,NH3·H2O为弱电解质,错误。
C
3.在25 ℃时水的离子积Kw=1.0×10-14 mol2·L-2,在35 ℃时水的离子积Kw=2.1×10-14 mol2·L-2,下列叙述正确的是(　　)
A.水中c平(H+)随着温度的升高而降低
B.水的电离是吸热过程
C.35 ℃时比25 ℃时水的电离程度小
D.25 ℃时,纯水中滴加NaOH溶液,Kw变小
B
解析　根据温度与水的离子积的关系可知:升高温度,水的电离程度增大,水中c平(H+)增大,A错误;升高温度,水的离子积常数增大,说明升高温度促进水的电离,根据平衡移动原理,升高温度,平衡向吸热方向移动,所以水的电离是吸热过程,B正确;升高温度,水的离子积常数增大,所以35 ℃时比25 ℃时水的电离程度大,C错误;25 ℃时,纯水中滴加NaOH溶液,水的电离平衡逆向移动,使水电离产生的H+、OH-浓度减小,但溶液中c平(OH-)增大,c平(H+)·c平(OH-)=Kw不变,D错误。
4.(2024·陕西西安高二期末)溶液中c平(H+)和c平(OH-)的关系如图所示,下列说法错误的是(　　)
A.曲线上的点都符合c平(H+)·c平(OH-)=Kw
B.图中温度:T1>T2
C.图中五点Kw的关系:B>C>A=D=E
D.B点温度下,将0.005 mol·L-1的硫酸溶液
与由水电离出的c(H+)=1.0×10-13 mol·L-1的
KOH溶液等体积混合后,溶液显中性
D
解析　曲线a、曲线b代表不同温度下溶液中H+浓度和OH-浓度的关系,故曲线上的点都符合c平(H+)·c平(OH-)=Kw,A项正确;水的电离吸热,升高温度促进水的电离,c(H+)、c(OH-)和Kw都增大,根据题图可知T1>T2,B项正确;水的离子积常数只与温度有关,温度越高,水的离子积常数越大,温度:B>C>A=D=E,所以水的离子积常数:B>C>A=D=E,C项正确;B点温度下Kw的值为10-13 mol2·L-2,0.005 mol·L-1的硫酸溶液中c(H+)=0.01 mol·L-1,由水电离出的c(H+)=1.0×10-13 mol·L-1的KOH溶液中c(OH-)=1 mol·L-1,二者等体积混合碱过量,溶液呈碱性,D项错误。
5.现有下列物质:①100 ℃纯水;②25 ℃ 0.1 mol·L-1 HCl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水(OH-)等于溶液中c平(OH-)的是　　　　,水电离的c水(H+)等于溶液中c平(H+)的是　　　　。
(2)由②和③溶液中水的电离程度相等,可推出的结论是同一温度下,
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　时,水的电离程度相等。
①
②③④
①②
①③④
酸溶液中的c平(H+)等于碱溶液中的c平(OH-)
解析　水的电离过程吸热,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酸(H+)远大于水电离出的c水(H+),酸电离出的c酸(H+)可看成溶液中的c平(H+);强碱溶液中,由于碱电离出的c碱(OH-)远大于水电离出的c水(OH-),碱电离出的c碱(OH-)可看成溶液中的c平(OH-)。
课后 巩固训练
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
1.(2025·天津阶段练习)下列各组物质中,前者属于强电解质,后者属于弱电解质的一组是(　　)
A.BaSO4、HClO B.Na2SO4、CO2
C.NaHCO3、HCl D.CH3COOH、NH3·H2O
解析　A.BaSO4是强电解质,HClO是弱电解质,A符合题意;B.Na2SO4是强电解质,CO2是非电解质,B不符合题意;C.NaHCO3、HCl都是强电解质,C不符合题意;D.CH3COOH、NH3·H2O都是弱电解质,D不符合题意。
A
2.(2024·山东青岛期中)25 ℃时,水的离子积常数Kw=1×10-14 mol2·L-2。下列说法正确的是(　　)
A.0.005 mol·L-1 H2SO4溶液的pH=2,抑制了水的电离
B.向纯水中加入NaOH固体,c平(OH-)>c平(H+),促进了水的电离
C.0.005 mol·L-1 H2SO4溶液与0.01 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合,pH=11
D.将100 mL pH=5的H2SO4溶液稀释至原体积的1 000倍,pH=8
A
解析　A.硫酸是二元强酸,0.005 mol·L-1硫酸溶液中氢离子浓度为0.005 mol·L-1 ×2=0.01 mol·L-1,溶液pH为2,硫酸在溶液中电离出的氢离子抑制水的电离,故A正确;B.溶于水的氢氧化钠在溶液中电离出的氢氧根离子会抑制水的电离,故B错误;C.等体积的0.005 mol·L-1硫酸溶液与0.01 mol·L-1氢氧化钠溶液恰好反应生成硫酸钠和水,溶液呈中性,pH为7,故C错误;D.将100 mL pH为5的硫酸溶液稀释至原体积的1 000倍后,溶液中氢离子浓度为10-7 mol·L-1+10-8 mol·L-1=1.1×10-7 mol·L-1,溶液pH小于7,故D错误。
C
4.下列物质溶于水中形成1 mol·L-1的溶液时,导电能力最强的是(　　)
A.H2SO4 B.HCl
C.CH3COOH D.NH3·H2O
解析　电解质溶液导电能力的强弱与电解质溶液中离子的浓度及离子所带电荷数有关,离子浓度之和越大且离子所带电荷数越多,电解质溶液的导电能力越强。H2SO4、HCl均为强电解质,而CH3COOH、NH3·H2O均为弱电解质,且
1 mol·L-1 H2SO4溶液中离子所带电荷数是1 mol·L-1 HCl溶液中离子所带电荷数的2倍,故1 mol·L-1 H2SO4溶液的导电能力最强。
A
D
6.(2024·河南期末)一定温度下,水溶液中H+和OH-的浓度变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.该温度下,水的离子积常数为1.0×10-13 mol2·L-2
B.升高温度,可能引起由c向b的变化
C.该温度下,稀释溶液可能引起由c向d的变化
D.该温度下,加入NaHSO4可能引起由b向a的变化
D
解析　A.由b点计算可得Kw=1.0×10-7 mol·L-1×1.0×10-7 mol·L-1=1.0×10-14 mol2·L-2,该温度下,水的离子积常数为1.0×10-14 mol2·L-2,A错误;B.升高温度,促进水的电离,导致Kw增大,c平(H+)、c平(OH-)均增大,将不在曲线上变化,B错误;C.c点呈中性,稀释后仍呈中性,而d点呈碱性,C错误;D.NaHSO4电离出的H+使溶液中c(H+)增大,溶液中c平(H+)>c平(OH-)显酸性,D正确。
7.(北京卷)使用如图装置(搅拌装置略)探究溶液离子浓度变化,灯光变化不可能出现“亮→暗(或灭)→亮”现象的是(　　)
D
A B C D
试剂a CuSO4 NH4HCO3 H2SO4 CH3COOH
试剂b Ba(OH)2 Ca(OH)2 Ba(OH)2 NH3·H2O
解析　向Ba(OH)2溶液中逐滴滴入CuSO4溶液,因生成BaSO4和Cu(OH)2沉淀,溶液中离子浓度减小,灯泡逐渐变暗至熄灭,当CuSO4溶液过量时,溶液中离子浓度增大,灯泡又逐渐变亮,A项不符合题意;向Ca(OH)2溶液中滴入NH4HCO3溶液,因生成CaCO3沉淀、氨水和H2O,溶液中离子浓度减小,灯泡逐渐变暗,当NH4HCO3溶液过量时,溶液中离子浓度增大,灯泡又逐渐变亮,B项不符合题意;向Ba(OH)2溶液中逐滴滴入H2SO4溶液,因生成BaSO4沉淀和水,溶液中离子浓度减小,灯泡逐渐变暗至熄灭,当H2SO4溶液过量时,溶液中离子浓度增大,灯泡又逐渐变亮,C项不符合题意;NH3·H2O是弱碱,部分电离,开始时灯泡较暗,滴入CH3COOH后,NH3·H2O与CH3COOH反应生成强电解质CH3COONH4,灯泡变亮,当CH3COOH过量时灯泡的亮度略减弱,D项符合题意。
8.(2025·北京期中)在某温度下,向c平(H+)=1.0×10-6 mol·L-1的蒸馏水中加入金属Na,保持温度不变,反应后测得溶液中c平(OH-)=1.0×10-3 mol·L-1。下列对该溶液的叙述不正确的是(　　)
A.该温度高于25 ℃
B.加入金属Na促进了水的电离
C.加入金属Na后,溶液pH为9
D.加入金属Na后,由水电离出来的OH-浓度为1.0×10-9 mol·L-1
D
9.在相同温度下,0.01 mol·L-1 NaOH溶液和0.01 mol·L-1的盐酸相比,下列说法正确的是(　　)
A.两溶液中由水电离的c水(H+)都是1.0×10-12 mol·L-1
B.NaOH溶液和盐酸中由水电离出c水(OH-)分别为1.0×10-2 mol·L-1、1.0×
10-12 mol·L-1
C.两溶液中由水电离出的c水(H+)相等
D.两者都促进了水的电离
C
10.(1)0.1 mol·L-1的盐酸加水稀释时,水的电离平衡向　　　　方向移动。
电离
0.1
1.0×10-13
1.0×10-13
11.(1)在下列空格中填“>”“=”或“<”。
①25 ℃时,0.5 mol·L-1 CH3COOH溶液中由水电离出的c水(H+)　　　0.5 mol·L-1 盐酸中由水电离出的c水(H+)。
②25 ℃时,0.5 mol·L-1 盐酸中由水电离出的c水(H+)　　　　0.5 mol·L-1 硫酸中由水电离出的c水(H+)。
③25 ℃时,0.5 mol·L-1 盐酸中由水电离出的c水(H+)　　　　0.5 mol·L-1 NaOH溶液中由水电离出的c水(H+)。
(2)现有四种溶液:①NaOH,②H2SO4,③CH3COOH,④HCl,当由水电离出的c水(H+)相同时,以上四种溶液物质的量浓度由大到小的顺序是　　　　　　　　。
>
>
=
③>①=④>②
解析　(1)0.5 mol·L-1 NaOH溶液电离出的c平(OH-)=0.5 mol·L-1,CH3COOH电离出的c平(H+)<0.5 mol·L-1,盐酸电离出的c平(H+)=0.5 mol·L-1,硫酸电离出的c平(H+)=
1 mol·L-1,所以CH3COOH溶液中由水电离出的c水(H+)大于盐酸中由水电离的
c水(H+);盐酸中由水电离的c水(H+)大于硫酸中由水电离的c水(H+);盐酸中由水电离的c水(H+)等于NaOH溶液中由水电离的c水(H+)。(2)由于由水电离出来的c水(H+)相等,则以上溶液由自身电离出的c(H+)或c(OH-)应相等。由于CH3COOH是弱酸,所以其物质的量浓度最大。而H2SO4是二元强酸,其物质的量浓度最小。HCl和NaOH为一元强酸和一元强碱,若c(H+)=c(OH-),则二者物质的量浓度相等。
B级　素养培优练
选择题有1个或2个选项符合题意
12.(2025·湖南长沙期中)水的电离平衡曲线如图所示,下列说法正确的是(　　)
C
13.25 ℃时,下列四种溶液:①c平(H+)=1 mol·L-1的醋酸;②0.1 mol·L-1的盐酸;
③0.01 mol·L-1的NaOH溶液;④c平(OH-)=10-3 mol·L-1的氨水。由水电离出的氢离子浓度之比为(　　)
A.1∶10∶100∶1 000 B.0∶1∶12∶11
C.14∶13∶12∶11 D.14∶13∶2∶3
A
解析　①c平(H+)=1 mol·L-1的醋酸中,水电离产生的c水(H+)=10-14 mol·L-1;
②0.1 mol·L-1的盐酸中c水(H+)=0.1 mol·L-1,则水电离产生的c平(H+)=10-13 mol·L-1;
③0.01 mol·L-1的NaOH溶液中c平(OH-)=10-2 mol·L-1,则水电离产生的c水(H+)=
10-12 mol·L-1;④c平(OH-)=10-3 mol·L-1的氨水中水电离产生的c水(H+)=10-11 mol·L-1,故四种溶液中水电离产生的c水(H+)之比为10-14∶10-13∶10-12∶10-11=1∶10∶
100∶1 000。
14.某同学为探究KW的影响因素,做了如下探究。
(1)查阅资料,不同温度下水的离子积常数。
增大
t/℃ 0 10 20 25 40 50 90 100
KW/×10-14(mol2·L-2) 0.134 0.292 0.681 1.01 2.92 5.47 38.0 55.0
由此推出:随着温度的升高,KW的值　　　　　;水的电离程度　　　　;水的电离平衡向　　　　移动,水的电离过程是　　　　过程。
增大
右
吸热
(2)取三只烧杯A、B、C,分别加入适量水,再向B、C烧杯中分别加入适量盐酸和NaOH,分析并填写下表:
加入物质 纯水 加少量盐酸 加少量NaOH
c平(H+) 1.0×10-7 mol·L-1 增大
c平(OH-) 1.0×10-7 mol·L-1 增大
c平(H+)和c平(OH-)
大小比较 c平(H+)=c平(OH-) c平(H+)______
c平(OH-) c平(H+)______
c平(OH-)
水的电离平衡移动方向 -
KW值 1.0×10-14 mol2·L-2
减小
减小
>
<
向左
向左
1.0×10-14 mol2·L-2
1.0×10-14 mol2·L-2
综上所述,可得出如下结论:
①温度、　　　　、　　　　均能影响水的电离平衡。
②KW只受　　　　的影响,而与其他因素无关。
酸
碱
温度

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