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第2讲　水的电离和溶液的pH
1．了解水的电离、离子积常数(Kw)。
2．了解溶液pH的含义及其测定方法。
3．能进行pH的简单计算。
考点1　水的电离与离子积常数
1．水的电离
下图为水分子电离过程示意图：
根据上图回答：
(1)根据上图，写出水分子的电离方程式为________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)在H2O和H3O＋中，键角∠HOH：H2O_____(填“>”“<”或“＝”)H3O＋。
(3)常温下，纯水中c(H＋)＝1.0×10-7 mol·L-1，则水的电离度约为1.8×10-7%。
2．水的离子积
3．影响水电离平衡的因素
影响水的电离平衡的因素主要有温度、溶液的酸碱性等。外界条件对水的电离平衡的影响如下表：
H2O H＋＋OH－　ΔH>0
条件变化 移动方向 c(H＋) c(OH－) Kw 对平衡的影响
升高温度 ____ ____ ____ ____ ____ ____
加酸 ____ ____ ____ ____ ____ ____
加碱 ____ ____ ____ ____ ____ ____
加活泼金属，如Na ____ ____ ____ ____ ____ ____
加水解的盐(CH3COONa) ____ ____ ____ ____ ____ ____
[备考提醒]
(1)相同温度下，不论是纯水还是稀溶液，水的离子积常数不变。应用这一原则时需要注意两个条件：水溶液必须是稀溶液；温度必须相同。
(2)关注酸式盐的特殊性，如NaHSO4为强酸酸式盐，完全电离产生的H＋会抑制水的电离；NaHCO3电离产生的以水解为主，促进水的电离使溶液呈碱性；NaHSO3电离产生的以电离为主，抑制水的电离，溶液呈酸性。
4．水电离出的c(H＋)水和c(OH－)水的计算
(1)稀酸溶液中，c(OH－)来源水的电离，因此水电离的c(H＋)水＝c(OH－)＝。
(2)稀碱溶液中，c(H＋)来源水的电离，因此水电离的c(OH－)水＝c(H＋)＝。
(3)水解呈酸性的盐溶液中，c(H＋)来源水的电离，c(OH－)水＝c(H＋)。
(4)水解呈碱性的盐溶液中，c(OH－)来源水的电离，c(H＋)水＝c(OH－)。
　
(1)常温下，pH＝4的盐酸、NH4Cl溶液和pH＝10的NH3·H2O和Na2CO3溶液由水电离产生的H＋浓度之比为________________________________________。
(2)常温下，由水电离产生的H＋浓度为10-10 mol·L-1的溶液，pH为_____________________________________________________________________。
水的电离平衡
1．(鲁科选择性必修1习题改编)一定温度下，水存在H2O H＋＋OH－　ΔH>0的平衡，下列叙述一定正确的是(　　)
A．向水中滴入少量NaHSO4，平衡逆向移动，Kw减小
B．将水加热，Kw增大，pH减小
C．向水中加入少量固体CH3COONa，平衡逆向移动，c(H＋)减小
D．向水中加入少量固体硫酸钠，c(H＋)＝10-7 mol·L-1，Kw不变
水的离子积常数
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Kw＝c(H＋)·c(OH―)，所以Kw随溶液中c(H＋)和c(OH―)的变化而变化
B．纯水的Kw＝1×10-14
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．100 ℃时c(H＋)·c(OH―)＝1×10-14
3．(人教选择性必修1习题改编)不同温度下，水的离子积常数如表所示。
T/℃ 0 10 20 25 40 50 90 100
Kw/10-14 0.1 0.3 0.7 1.0 2.9 5.3 37.1 54.5
下列说法不正确的是(　　)
A．水的电离为吸热过程
B．25 ℃时，纯水中c(H＋)＝c(OH－)＝10-7 mol·L-1
C．90 ℃时，0.1 mol·L-1 NaCl溶液的pH<7，呈中性
D．pH＝5的稀盐酸中c(OH－)一定为10-9 mol·L-1
[误区警示]
水的离子积常数与水的电离平衡常数的关系
水的电离常数表达式K＝，其中c(H2O)为常数，因此温度一定时，水的离子积常数Kw＝c(H＋)·c(OH―)＝K·c(H2O)为常数。
常温下水的密度约为1 g·mL-1，则1 L水的质量为1 000 g，物质的量为55.6 mol，因此常温下c(H2O)＝55.6 mol·L-1。考点2　溶液的酸碱性与pH
1．溶液的酸碱性
溶液的酸碱性取决于c(H＋)和c(OH－)的相对大小
溶液的酸碱性 c(H＋)与c(OH－)比较 常温下
c(H＋)大小 pH
酸性溶液 c(H＋)____c(OH－) c(H＋)____1.0×10-7 mol·L-1 ____7
中性溶液 c(H＋)____c(OH－) c(H＋)____1.0×10-7 mol·L-1 ____7
碱性溶液 c(H＋)____c(OH－) c(H＋)____1.0×10-7 mol·L-1 ____7
2．溶液的pH
(1)计算公式：pH＝________。
(2)溶液的酸碱性与pH的关系(25 ℃)：
[关系图谱]
(3)pH的测定方法
①pH试纸法
a．适用范围：0～14。
b．测定操作：用镊子夹取一小块试纸放在洁净的________或________上，用玻璃棒蘸取待测液点在试纸的中央，变色后与标准比色卡对照。
c．常用的广泛pH试纸只能读取1～14的________。
②pH计测定：可精确测定溶液的pH，可读取一位或两位小数。
[备考提醒]
(1)pH＝7的溶液不一定呈中性。只有在常温下pH＝7的溶液才呈中性，当在100 ℃时，水的离子积常数为1×10-12，此时pH＝6的溶液为中性溶液，pH>6时为碱性溶液，pH<6时为酸性溶液。
(2)使用pH试纸测溶液pH时，若先用蒸馏水润湿，测量结果不一定偏小。若先用蒸馏水润湿，相当于将待测液稀释了，若待测液为碱性溶液，则所测结果偏小；若待测液为酸性溶液，则所测结果偏大；若待测液为中性溶液，则所测结果没有误差。
3．溶液pH的计算
(1)单一溶液pH的计算
强酸溶液：如HnA，设浓度为c mol·L-1，c(H＋)＝nc mol·L-1，pH＝－lg c(H＋)＝________。
强碱溶液：如B(OH)n，设浓度为c mol·L-1，c(H＋)＝ mol·L-1，pH＝－lg c(H＋)＝________________。
(2)混合溶液pH的计算类型
①两种强酸混合：直接求出c(H＋)混，再据此求pH。c(H＋)混＝________________。
②两种强碱混合：先求出c(OH－)混，再根据Kw求出c(H＋)混，最后求pH。c(OH－)混＝________________。
③强酸、强碱混合：先判断哪种物质过量，再由下式求出溶液中H＋或OH－的浓度，最后求pH。c(H＋)混或c(OH－)混＝____________________________。
　已知某温度下纯水的pH＝6。
(1)pH＝7的溶液呈________(填“酸性”“中性”或“碱性”)。
(2)该温度下0.1 mol·L-1的盐酸的pH＝________。
(3)该温度下0.05 mol·L-1的Ba(OH)2溶液的pH＝________。
(4)该温度下，将pH＝11的苛性钠溶液V1 L与pH＝1的稀硫酸V2 L混合(设混合后溶液的体积为原两溶液体积之和)，所得混合溶液的pH＝2，则V1∶V2＝________。
[误区警示]
(1)不能正确理解酸、碱的无限稀释规律
常温下任何酸或碱溶液无限稀释时，溶液的pH都不可能大于7或小于7，只能接近7。
(2)不能正确理解弱酸、弱碱的稀释规律
溶液 稀释前溶液pH 加水稀释到体积为原来的10n倍 稀释后溶液pH
酸 强酸 pH＝a pH＝a＋n
弱酸 a＜pH＜a＋n
碱 强碱 pH＝b pH＝b－n
弱碱 b－n＜pH＜b
溶液的酸碱性
1．(人教选择性必修1习题改编)为了研究土壤的酸碱性，某学生做了如下实验：常温下向一定体积的蒸馏水中加入一定质量的土壤，充分搅拌后过滤，测量滤液的pH；然后向滤液中滴加氨水，边滴加边测量溶液的pH，以加入氨水的体积为横坐标，以pH为纵坐标绘制的曲线图如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．该土壤呈碱性
B．为使该滤液呈中性，应加入9 mL氨水
C．达到终点后所得溶液中c(OH－)＝1×10-4 mol·L-1
D．A点所示溶液中，c(H＋)＝c(OH－)
pH计算
2．(人教选择性必修1习题改编)常温下，某酱油的pH＝5，柠檬水的pH＝3，则两溶液中c(OH―)之比为(　　)
A．1∶10 B．10∶1
C．100∶1 D．1∶100
3．(人教选择性必修1习题改编)常温下，在76 mL pH＝1的HNO3溶液中加入24 mL 0.4 mol·L-1KOH溶液，所得溶液的pH为________。
[思维模型]溶液pH计算的一般思维模型
1．判断正误：正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)酸性溶液中不存在OH－，碱性溶液中不存在H＋。 (　　)
(2)25 ℃时，0.1 mol·L-1的NaOH溶液中Kw＝1×10-13。 (　　)
(3)某温度下，纯水中的c(H＋)＝2×10-7 mol·L-1，则c(OH－)＝。
(　　)
(4)25 ℃时，若溶液中c(H＋)＝1×10-6 mol·L-1，则溶液中c(OH－)＝1×10-8 mol·L-1。 (　　)
(5)25 ℃时NH4Cl溶液的Kw小于100 ℃时NaCl溶液的Kw。 (　　)
(6)某稀溶液pH＝7，则该溶液一定呈中性。 (　　)
(7)25 ℃与60 ℃时，纯水均呈中性，pH相等。 (　　)
(8)在100 ℃时，纯水的pH<7。 (　　)
(9)用广泛pH试纸测得某醋酸的pH＝3.4。 (　　)
(10)某温度时，纯水中c(H＋)＝10-6 mol·L-1，则该温度下pH＝2的H2SO4与pH＝10的NaOH溶液等体积混合，混合液pH＝6。 (　　)
(11)常温下，将1 mL pH＝5的稀硫酸稀释到1 L，则稀释后溶液中)＝2∶1。 (　　)
2．(2024·贵州卷)硼砂
[Na2B4O5(OH)4·8H2O]水溶液常用于pH计的校准。硼砂水解生成等物质的量的B(OH)3(硼酸)和Na[B(OH)4](硼酸钠)。
已知：①25 ℃时，硼酸显酸性的原理
B(OH)3＋2H2O H3O＋＋
Ka＝5.8×10-10；
②lg ≈0.38。
下列说法正确的是(　　)
A．硼砂稀溶液中c(Na＋)＝c[B(OH)3]
B．硼酸水溶液中的H＋主要来自水的电离
C．25 ℃时，0.01 mol·L-1硼酸水溶液的pH≈6.38
D．等浓度等体积的B(OH)3和Na[B(OH)4]溶液混合后，溶液显酸性
3．(2022·湖南卷，节选)某温度下，吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后＝1∶2，则该溶液的pH＝______(该温度下H2CO3的Ka1＝4.6×10-7，Ka2＝5.0×10-11)。
(2025·兰州二模)设NA为阿伏加德罗常数的值，NaN3、NH4N3均是HN3对应的盐，常温下HN3的电离常数Ka＝1.0×10-5。常温下，下列说法正确的是(　　)
A．1 mol Na＋和所含的电子数不同
B．2 L pH＝3的HN3溶液中，HN3的数目约为0.1NA
C．1 L 0.1 mol·L-1 NaN3溶液中，OH－的数目约为10-5NA
D．反应NH4N3===2N2↑＋2H2↑中每产生标准状况下89.6 L气体，转移电子数为6NA
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