资源简介

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
1 / 8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H2O＋H2O H3O＋＋OH―。
(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 向右移动 增大 增大 增大 促进
加酸 向左移动 增大 减小 不变 抑制
加碱 向左移动 减小 增大 不变 抑制
加活泼金属，如Na 向右移动 减小 增大 不变 促进
加水解的盐(CH3COONa) 向右移动 减小 增大 不变 促进
[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_____________________________________________________________________。
提示：(1)1∶106∶1∶106　(2)4或10
　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
B　[NaHSO4在水中电离产生H＋，导致H＋浓度增大，水的电离平衡逆向移动，但温度不变，Kw不变，A错误；升高温度，水的电离平衡正向移动，c(H＋)、c(OH―)均增大，Kw增大，pH减小，B正确；向水中加入少量固体CH3COONa，CH3COONa电离产生的CH3COO―会结合水电离产生的H＋，水的电离平衡正向移动，c(H＋)减小，C错误；向水中加入少量固体硫酸钠不会影响水的电离，但温度不确定，则c(H＋)不一定等于10-7 mol·L-1，D错误。]
　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
C　[Kw只与温度有关，温度不变Kw不变，温度不同纯水中Kw的值不同，故A、B错误，故C正确；水的电离吸收热量，升高温度促进水电离导致纯水中c(H＋)、c(OH―)都增大但仍然相等，常温时c(H＋)·c(OH―)＝1×10-14，则100 ℃时Kw大于1×10-14，故D错误。]
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
D　[根据温度与水的离子积常数Kw的关系可知，升高温度，Kw增大，说明水的电离为吸热过程，A项正确；25 ℃时，Kw＝10-14，此时纯水中c(H＋)＝c(OH－)＝10-7 mol·L-1，B项正确；升高温度，水的离子积常数增大，溶液中c(H＋)增大，90 ℃时，0.1 mol·L-1 NaCl溶液呈中性，溶液中c(H＋)＝c(OH－)＝ mol·L-1＝×10-7 mol·L-1，pH<7，C项正确；pH＝5的稀盐酸中，c(H＋)＝10-5 mol·L-1，温度不同，Kw不同，选项中未指明温度，则溶液中c(OH－)可能大于10-9 mol·L-1，也可能小于10-9 mol·L-1，D项错误。]
[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＝－lg_c(H＋)。
(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玻璃片或表面皿上，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的整数。
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＋)＝－lg(nc)。
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＋)＝＋lg(nc)。
(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＝________。
[解析]　该温度下，Kw＝c(H＋)·c(OH－)＝10-12。
(1)pH＝7时，c(H＋)＝10-7 mol·L-1，c(OH－)＝10-5 mol·L-1，c(H＋)(2)0.1 mol·L-1的盐酸中c(H＋)＝0.1 mol·L-1，pH＝－lg c(H＋)＝－lg 0.1＝1。
(3)0.05 mol·L-1的Ba(OH)2溶液的c(OH－)＝0.1 mol·L-1，则c(H＋)＝＝ mol·L-1＝10-11 mol·L-1，pH＝－lg c(H＋)＝＝11。
(4)根据题意知反应后酸剩余，则c(H＋)＝＝10-2 mol·L-1，V1∶V2＝9∶11。
[答案]　(1)碱性　(2)1　(3)11　(4)9∶11
[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－)
A　[根据题图可知，在所加氨水体积为0 mL时，滤液的pH为4，则所测土壤呈酸性，A项错误；由题图可知，为使滤液呈中性，即pH＝7，所加氨水的体积为9 mL，B项正确；反应终点时，溶液的pH＝10，c(OH－)＝1×10-4 mol·L-1，C项正确；A点pH＝7，溶液中c(H＋)＝c(OH－)，D项正确。]
　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
C　[酱油的pH＝5，则c(H＋)＝10-5 mol·L-1，c(OH―)＝10-9 mol·L-1；柠檬水的pH＝3，则c(H＋)＝10-3mol·L-1，c(OH―)＝10-11 mol·L-1。因此两溶液中c(OH―)之比为10-9 mol·L-1∶10-11 mol·L-1＝100∶1。]
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________。
[解析]　HNO3的pH＝1，则c(H＋)＝0.1 mol·L-1，HNO3溶液中n(H＋)＝0.1 mol·L-1×0.076 L＝0.007 6 mol；KOH溶液中n(OH―)＝0.4 mol·L-1×0.024 L＝0.009 6 mol。
溶液混合时OH―过量，溶液呈碱性，则c(OH―)＝＝0.02 mol·L-1，pH＝－lg ＝14＋lg 0.02≈12.3。
[答案]　12.3
[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
B　[水解生成等物质的量浓度的B(OH)3和Na[B(OH)4]，硼酸遇水转换B(OH)3＋2H2O H3O＋＋根据元素守恒，c(Na＋)＝}，A错误；根据已知，硼酸遇水转换B(OH)3＋2H2O H3O＋＋其中的H＋是由水提供的，B正确；25 ℃时，B(OH)3＋2H2O H3O＋＋Ka＝＝5.8×10-10，
c(H＋)＝＝ mol·L-1＝×10-6 mol·L-1，因lg ≈0.38，pH≈6－0.38＝5.62，C错误；B(OH)3的电离平衡常数Ka＝的水解平衡常数Kh＝＝＝×10-4，水解程度大于电离程度，溶液显碱性，D错误。]
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)。
[解析]　由Ka2＝＝5.0×10-11、＝1∶2可得，c(H＋)＝1.0×10-10 mol·L-1，pH＝－lg c(H＋)＝10。
[答案]　10
(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
C　[1 mol Na＋和都含有10NA个电子，所含的电子数相同，A错误；HN3是弱酸，pH＝3的HN3溶液中，Ka＝≈，Ka＝1.0×10-5，则c(HN3)≈0.1 mol·L-1，2 L pH＝3的溶液中对应HN3的数目约为2 L×0.1 mol·L-1×NA＝0.2NA，B错误；1 L 0.1 mol·L-1 NaN3溶液中发生水解反应：＋H2O HN3＋OH－，溶液中≈0.1 mol·L-1，常温下的HN3的Ka＝1.0×10-5，则水解常数Kb＝＝＝＝10-9，则c(OH－)≈ mol·L-1＝10-5 mol·L-1，1 L 0.1 mol·L-1 NaN3溶液中，OH－的数目约为10-5NA，C正确；反应NH4N3===2N2↑＋2H2↑中H元素的化合价由＋1变为0，1 mol NH4N3分解产生4 mol气体转移4 mol电子，每产生标准状况下89.6 L气体即4 mol气体，转移电子数为4NA，D错误。]
课时数智作业(四十)　水的电离和溶液的pH
(建议用时：30分钟　分值：40分)
说明：选择题每小题3分
『夯基补弱』
1．(2026·淮北模拟)下列有关pH的变化，说法正确的是(　　)
A．向水中加入少量Na2O2固体，pH减小
B．向CuSO4溶液中通入H2S气体后静置，上层清液的pH增大
C．向氯水中通入SO2气体至溶液褪色，溶液的pH增大
D．把一端缠有铜丝的铁钉放入热的NaCl与琼脂的混合液，铜丝附近溶液的pH增大
D　[Na2O2与水反应的离子方程式：2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑，pH增大，A错误；向CuSO4溶液中通入H2S气体，反应的离子方程式为Cu2+＋H2S===CuS↓＋2H＋，静置，上层清液的pH减小，B错误；将二氧化硫通入氯水中，生成硫酸和氯化氢，反应的离子方程式为＋2Cl－，溶液的pH减小，C错误；缠有铜丝的铁钉放入装有一定量饱和食盐水和琼脂的混合溶液，形成原电池，铁钉作负极，铁失去电子生成Fe2+，电极反应式为Fe－2e－===Fe2+，铜丝作正极，发生吸氧腐蚀，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，pH增大，D正确。]
2．(2025·西宁一模)常温下，下列各组离子在给定溶液中可能大量共存的是(　　)
A．麦芽糖溶液中：、K＋、H＋、
B．pH＝7的溶液中：Na＋、Cu2+、S2-、Cl－
C．滴加甲基橙显红色的水溶液中：Mg2+、Fe2+、、
D．水电离出来的c(H＋)＝10-13 mol·L-1的溶液中：K＋、、Br－、[Al(OH)4]－
D　[酸性溶液中具有还原性的麦芽糖能与具有强氧化性的反应，不能大量共存，故A错误；溶液中Cu2+与S2-反应生成CuS沉淀，不能大量共存，故B错误；滴加甲基橙显红色的水溶液是酸性溶液，酸性溶液中Fe2+与发生氧化还原反应，不能大量共存，故C错误；水电离出来的c(H＋)＝10-13 mol·L-1的溶液可能是酸性溶液，也可能是碱性溶液，四种离子在碱性溶液中不发生任何反应，能大量共存；酸性溶液中、[Al(OH)4]－能与H＋反应，不能大量共存，则四种离子在水电离出来的c(H＋)＝10-13 mol·L-1的溶液中可能大量共存，故D正确。]
3．下列实验现象与H2O的电离平衡无关的是(　　)
A．向Na2CO3溶液中加入酚酞，溶液变红
B．向饱和H2S溶液中通入少量SO2气体，生成淡黄色沉淀
C．加热CH3COONa溶液，pH减小
D．25 ℃时，将pH＝6的盐酸稀释10倍，溶液pH<7
B　[Na2CO3是强碱弱酸盐水解促进水的电离，溶液显碱性，加入酚酞溶液变红，与水的电离平衡有关，不符合题意，A错误；向饱和H2S溶液中通入少量SO2气体，发生反应2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O，该反应是H2S与SO2之间的氧化还原反应，未涉及水的电离平衡移动，符合题意，B正确；CH3COONa是强碱弱酸盐，CH3COO－水解促进水的电离，盐类水解是吸热反应，加热促进水解，同时水的电离也受到促进，溶液中c(OH－)增大，但由于Kw随温度的升高而增大，Kw增大导致c(H＋)增大的程度超过了因CH3COO－水解使c(H＋)减小的程度，最终c(H＋)增大，所以pH减小，与水的电离平衡有关，不符合题意，C错误；25 ℃时，Kw＝1×10-14，pH＝6的盐酸稀释10倍，溶液仍呈酸性，pH<7是因为稀释过程中促进了水的电离，水电离出的H＋不能忽略，与水的电离平衡有关，D不符合题意，D错误。]
4．(2025·成都一模)水的电离常数如图所示，曲线中的点都符合c(H＋)·c(OH－)＝常数。下列说法正确的是(　　)
A．纯水中T1时c(OH－)大于T2时c(OH－)，则水的电离放热
B．曲线上任意点的溶液均呈中性
C．温度T：T1>T2；水的离子积常数Kw：D点>C点
D．B点时，将pH＝2的稀硫酸与pH＝11的NaOH溶液等体积混合后，溶液显碱性
D　[水的电离吸热，温度升高，水的离子积常数增大，纯水中c(OH－)：T1>T2，A错误；曲线上的点只有c(H＋)＝c(OH－)时，溶液才呈中性，B错误；升高温度促进水的电离，则水中c(H＋)、c(OH－)及离子积常数增大，所以T1>T2，水的离子积常数只与温度有关，各点温度高低的顺序是B＞C＞A＝D，所以水的离子积常数Kw应为C点＞D点，C错误；B点时，Kw＝1×10-12，pH＝2的硫酸中c(H＋)＝0.01 mol·L-1，pH＝11的NaOH溶液中c(OH－)＝0.1 mol·L-1，等体积混合时碱有剩余，溶液呈碱性，D正确。]
5．已知：pH＝－lg c(H＋)，pOH＝－lg c(OH－)。常温下，向某浓度的盐酸中滴加NaOH溶液，所得溶液pOH和pH的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．盐酸与NaOH溶液的浓度相等
B．B点和D点水的电离程度相同
C．将滴加NaOH溶液改为滴加氨水，该图曲线不变
D．升高温度，滴定过程中pOH＋pH>14
B　[由题图可知，未滴加NaOH溶液时盐酸的pH＝0，则c(H＋)＝1 mol·L-1，即c(HCl)＝1 mol·L-1，最终pH＝14，则c(OH－)＝1 mol·L-1，由于最终所得溶液是NaCl和NaOH的混合溶液，相当于对原NaOH溶液进行稀释，故c(NaOH)>1 mol·L-1，A项错误；B点、D点水的电离均受到抑制，且由水电离出的c(H＋)＝c(OH－)＝10-10 mol·L-1，B项正确；若将滴加NaOH溶液改为滴加氨水，由于NH3·H2O为弱碱，而饱和氨水的pH约为12，故最终所得溶液pH不可能为14，C项错误；升高温度，水的离子积Kw增大，即c(H＋)·c(OH－)>10-14，pH＝－lg c(H＋)，pOH＝－lgc(OH－)，故pOH＋pH<14，D项错误。]
『培优提能』
6．(2026·临沂模拟)已知：pOH＝－lg c(OH－)，298 K时，向20.00 mL 0.10 mol·L-1氨水中滴入0.10 mol·L-1的盐酸，溶液的pH和pOH与加入盐酸体积关系如图所示，下列说法不正确的是(　　)
A．曲线PJN表示溶液中pOH的变化
B．图中a＋b＝14
C．水的电离程度：MD．交点J对应的V(盐酸)>20.00 mL
D　[298 K时，向20.00 mL 0.10 mol·L-1氨水中滴入0.10 mol·L-1盐酸时，溶液中OH－浓度减小，pH减小、pOH增大，则曲线PJN表示的是溶液中pOH的变化、曲线MJQ表示溶液中pH的变化，故A正确；M点pH＝a，P点pOH＝b，则溶液中氢离子浓度为10－a mol·L-1＝10-14+b mol·L-1，则a＋b＝14，故B正确；曲线MJQ表示溶液中pH的变化，J点为NH3·H2O和NH4Cl的混合溶液，溶液中pH＝pOH，溶液显中性，说明NH3·H2O对水电离的抑制作用与对水电离的促进作用相等；M点为NH3·H2O和NH4Cl的混合溶液，pH>pOH，溶液呈碱性，水的电离被抑制，所以M点水的电离程度小于J点，故C正确；J点为NH3·H2O和NH4Cl的混合溶液，溶液呈中性，则交点J对应的盐酸体积小于20 mL，故D错误。]
7．(2025·沈阳模拟)常温常压下，先将NH3缓慢通入饱和食盐水中至饱和，再向所得溶液中缓慢通入CO2(忽略气体的挥发)，测得溶液中水电离的c水(H＋)随通入气体(NH3或CO2)体积变化的曲线如图所示[已知：(NH4)2CO3显碱性]。下列叙述正确的是(　　)
A．由a点到b点的过程中，溶液中减小
B．c点pH＝7
C．d点时水电离程度最大，溶液溶质为(NH4)2CO3
D．b至e点的总反应为NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3
A　[结合题干和图像可知：从反应开始到b点，c水(H＋)随V增大而减小，水的电离被抑制，为通入NH3的过程；从b点到e点为通入CO2的过程。由a点到b点的过程是向饱和食盐水中通入NH3，由NH3·H2O的电离常数Kb可知：＝，随着NH3的通入，溶液碱性增强，c(OH－)增大，而Kb不变，则减小，A正确；由图可知：b点开始水的电离程度不断增大，d点水的电离程度达到最大值，说明在由b点到d点过程中NH3·H2O与通入的CO2反应产生(NH4)2CO3，溶液一直呈碱性，c点处于b点与d点之间，则c点溶液呈碱性，pH>7，B错误；d点时水电离程度最大，溶液溶质为(NH4)2CO3和NaCl，C错误；b点到e点为通入CO2气体的过程，则b点到e点过程为侯氏制碱法的原理，所以b至e点的总反应化学方程式为NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，D错误。]
8．(8分)(1)水在高温高压状态下呈现许多特殊的性质。当温度、压强分别超过临界温度(374.2 ℃)、临界压强(22.1 MPa)时的水称为超临界水。
①与常温常压下的水相比，高温高压液态水的离子积会显著增大。解释其原因：_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
________________________________________________________________。(2分)
②如果水的离子积Kw从1.0×10-14增大到1.0×10-10，则相应的电离度是原来的______倍。(2分)
(2)已知H2O2是一种二元弱酸，常温下，Ka1＝1.0×10-12、Ka2＝1.05×10-25，则H2O2的电离方程式为__________________________________________________
_____________________________________________________________________，
则该温度下1 mol·L-1的H2O2溶液的pH近似为________(不考虑H2O2的第二步电离和水的电离)。(4分)
[解析]　(2)Ka1 Ka2，以第一步电离为主，则Ka1＝≈＝1.0×10-12 mol·L-1，c(H＋)＝1×10-6 mol·L-1，因而pH近似为6。
[答案]　(1)①水的电离为吸热过程，升高温度有利于电离(压强对电离平衡影响不大)　②100
、　6
9．(11分)已知水在25 ℃和100 ℃时，其电离平衡曲线如图所示：
(1)25 ℃时，将pH＝9的NaOH溶液与pH＝4的H2SO4溶液混合，所得混合溶液的pH＝7，则NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比为_______________。(3分)
(2)100 ℃时，若100体积pH＝a的某强酸溶液与1体积pH＝b的某强碱溶液混合后溶液呈中性，则a与b之间应满足的关系是______________________。(3分)
(3)曲线A所对应的温度下，pH＝2的HCl溶液和pH＝11的某BOH溶液中，若水的电离程度分别用α1、α2表示，则α1________α2(填“大于”“小于”“等于”或“无法确定”)。(2分)
(4)曲线B对应的温度下，将溶液与等物质的量浓度的NaHSO4溶液等体积混合后，混合溶液的pH＝______。(3分)
[解析]　(1)25 ℃时，pH＝9的NaOH溶液，c(OH－)＝10-5 mol·L-1；pH＝4的H2SO4溶液，c(H＋)＝10-4 mol·L-1；若所得混合溶液的pH＝7，则c(OH－)·V(NaOH)＝c(H＋)·V(H2SO4)。故NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比为V(NaOH)∶V(H2SO4)＝c(H＋)∶c(OH－)＝10∶1。
(2)100 ℃时，水的离子积常数Kw＝1×10-12。100体积pH＝a的某强酸溶液中n(H＋)＝100×10－a mol＝102-a mol，1体积pH＝b的某强碱溶液中n(OH－)＝ mol＝10b-12 mol。混合后溶液呈中性，102-a mol＝10b-12 mol，2－a＝b－12，所以a＋b＝14。
(3)曲线A所对应的温度是25 ℃，pH＝2的HCl溶液，c水(H＋)＝10-12 mol·L-1，pH＝11的某BOH溶液中，c水(H＋)＝10-11 mol·L-1，水电离产生的H＋的浓度越大，水的电离程度就越大，则α1<α2。
(4)设两种溶液的体积分别为1 L，混合溶液中c(OH－)＝＝0.01 mol·L-1。由于该温度下水的离子积常数Kw＝10-12，所以c(H＋)＝10-10 mol·L-1，所得混合液的pH＝10。
[答案]　(1)10∶1　(2)a＋b＝14　(3)小于　(4)10
1 / 17

展开更多......

收起↑