最新高考化学考点一遍过（讲义） 考点44 水的电离

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考点44 水的电离
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。
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：水的离子积用Kw表示。
实验测得，25 ℃时，1 L水中只有 1.0×10−7 ml H2O电离。所以该温度时的纯水中c(H+)=c(OH−)=1.0×10−7 ml·L−1，Kw=c(H+)·c(OH−)=1.0×10−14，室温下Kw一般也取这个值。
（3）影响因素：Kw只与温度有关。温度升高，Kw增大。
注意事项
（1）水的离子积不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。
（2）在室温时，任何物质的水溶液，Kw=10−14。Kw与溶液的酸碱性无关，只与温度有关。
（3）Kw的重要应用在于溶液中c(H+)和c(OH−)的换算。
（4）外界条件改变，水的电离平衡发生移动，但任何时候水电离出的c(H+)和c(OH−)总是相等的。
二、c(H＋)与c(OH－)的反比关系图像
（1）A、B线表示的温度A（2）a、b、c三点表示溶液的性质分别为中性、酸性、碱性。
提醒：（1）曲线上的任意点的Kw都相同，即c(H＋)·c(OH－)相同，温度相同；（2）实现曲线上点之间的转化需保持温度不变，改变酸碱性；实现曲线上点与曲线外点之间的转化一定改变温度。
三、水的电离平衡的影响因素和有关计算
1．外界因素对水电离的影响
2．水电离出的c(H+)或c(OH−)的计算(25 ℃时)
（1）中性溶液c(OH−)=c(H+)=10−7 ml·L−1
（2）酸溶液 QUOTE c(H+)=c酸(H+)+c水(H+)c(OH-)=c水(OH-)=c水(H+)
酸溶液中，H+来源于酸的电离和水的电离，而OH−只来源于水的电离。
（3）碱溶液 QUOTE c(OH-)=c碱(OH-)+c水(OH-)c(H+)=c水(H+)=c水(OH-)
碱溶液中，OH−来源于碱的电离和水的电离，而H+只来源于水的电离。
（4）盐溶液 QUOTE 酸性c(H+)=c水(H+)c(OH-)=KWc(H+)碱性c(OH-)=c水(OH-) c(H+)=KWc(OH-)中性:c(H+)=c水(H+)=c(OH-)=c水(OH-)
水解呈酸性或碱性的盐溶液中，H+和OH−均来源于水的电离。
考向一 水电离平衡的影响因素
典例1 下列微粒不会影响水的电离平衡的是
A．B．C．Cl—O—HD．
【解析】代表Na＋，是强碱NaOH对应的阳离子，不发生水解，故不影响水的电离，A正确；S2－易发生水解反应而促进水的电离，B错误；HClO属于弱酸，部分电离产生H＋和ClO－，抑制水的电离，C错误；代表CH3COOH，部分电离产生H＋和CH3COO－，抑制水的电离，D错误。
【答案】A
1．25 ℃时，相同物质的量浓度的下列溶液:①Na2SO4 ②HCl ③Ba(OH)2 ④AlCl3，其中水的电离程度按由大到小顺序排列的一组是
A．④>③>②>① B．②>③>①>④
C．④>①>②>③D．③>②>①>④
水电离平衡移动的判断
（1）促进水的电离
（2）抑制水的电离
考向二 水电离平衡图像的分析与判断
典例1 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－)＝Kw
B．M区域内任意点均有c(H＋)＜c(OH－)
C．图中T1＜T2
D．XZ线上任意点均有pH＝7
【解析】由水的离子积的定义知两条曲线间任意点均有c(H＋)·c(OH－)＝Kw，A项正确；由图中纵横轴的大小可知M区域内任意点均有c(H＋)＜c(OH－)，B项正确；温度越高，水的电离程度越大，电离出的c(H＋)与c(OH－)越大，所以T2＞T1，C项正确；XZ线上任意点都有c(H＋)＝c(OH－)，只有当c(H＋)＝10－7 ml·L－1时，才有pH＝7，D项错误。
【答案】D
2．如图为不同温度下水的电离平衡曲线，已知pOH=−lgc(OH−)，下列说法正确的是
A．T1和T2的关系是：T1>T2
B．KW的关系是：B>C>A=D=E
C．A点到D点：加入少量酸可实现
D．T2时：pH=2的硫酸与pH=12的NaOH溶液等体积混合，溶液呈中性
正确理解水的电离平衡曲线
（1）曲线上的任意点的Kw都相同，即c(H＋)·c(OH－)相同，温度相同。
（2）曲线外的任意点与曲线上任意点的Kw不同，温度不同。
（3）实现曲线上点之间的转化需保持温度不变，改变酸碱性；实现曲线上点与曲线外点之间的转化一定得改变温度。
考向三 水电离出的c(H+)或c(OH−)的计算
典例1 常温下，某溶液中由水电离的c(H＋)=1×10－13ml·L－1，该溶液可能是：①盐酸、②氯化铵溶液、③硝酸钠溶液、④氢氧化钠溶液中的
A．①④B．①②C．②③D．③④
【解析】酸、碱或强酸酸式盐都抑制水电离，含有弱离子的盐促进水电离，常温下，某溶液中由水电离的c(H＋)=1×10-13 ml•L-1<1×10-7 ml•L-1，说明水的电离受到抑制，则溶液中的溶质为酸、碱或强酸酸式盐，据此分析解答。
①盐酸是强酸而抑制水电离，①项正确；
②氯化铵为强酸弱碱盐，铵根离子水解促进水电离，②项错误；
③硝酸钠为强酸强碱盐，不影响水电离，③项错误；
④氢氧化钠为强碱而抑制水电离，④项正确；
综上所述，①④符合题意，A项正确，答案选A。
【答案】A
3．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出的c(OH−)的数据分别为甲：1.0×10−7 ml·L−1；乙：1.0×10−6 ml·L−1；丙：1.0×10−2 ml·L−1；丁：1.0×10−12 ml·L−1。其中你认为可能正确的数据是
A．甲、乙B．乙、丙
C．丙、丁D．乙、丁
水电离的c(H+)、c(OH−)的计算关键
任何水溶液中水电离产生的c(H+)和c(OH−)总是相等的
（1）中性溶液：c(OH−)=c(H+)。
（2）酸溶液——OH−全部来自水的电离。
实例：常温下，pH=2的盐酸中c(H+)=10−2ml·L−1，则c(OH−)= ml·L−1=1×10−12 ml·L−1，水电离出的 c(H+)=c(OH−)=10−12 ml·L−1。
（3）碱溶液——H+全部来自水的电离。
实例：常温下，pH=12的NaOH溶液中c(OH−)=10−2 ml·L−1，则c(H+)= ml·L−1=1×10−12 ml·L−1，水电离出的 c(OH−)=c(H+)=10−12 ml·L−1。
（4）水解呈酸性的盐溶液——H+全部来自水的电离。
实例：常温下，pH=5的NH4Cl溶液中，水电离出的c(H+)=10−5 ml·L−1，水电离的部分OH−与结合使得溶液中c(OH−)减小，为10−9 ml·L−1。
（5）水解呈碱性的盐溶液——OH−全部来自水的电离。
实例：常温下pH=12的Na2CO3溶液中，水电离出的c(OH−)=10−2 ml·L−1，水电离的部分H+与结合使得溶液中c(H+)减小，为10−12 ml·L−1。
1．在25℃时水的离子积Kw＝1.0×10-14，在35℃时水的离子积Kw＝2.1×10-14，下列叙述正确的是
A．水中c(H＋)随着温度的升高而降低
B．水的电离是吸热过程
C．35℃时的水比25℃时的水电离程度小
D．25℃时，纯水中滴加NaOH溶液，Kw变小
2．某温度下，将浓度为0.01ml·L－1盐酸与0.0 1ml·L－1的NaOH溶液等体积混合，混合后水的电离程度与该温度下纯水的电离程度
A．前者大B．后者大C．相等D．无法判断
3．下与纯水的电离相似，液氨中也存在着微弱的电离：2NH3＋，据此判断以下叙述中错误的是
A．液氨中含有NH3、、等微粒
B．一定温度下液氨中c()·c()是个常数
C．液氨的电离达到平衡时：c(NH3)＝c()＝c()
D．只要不加入其他物质，液氨中c()＝c()
4．在c(H+)∶c(OH−)=1∶106的水溶液中能大量共存的离子组是
A．K+、Al3+ QUOTE l3+ 、、B．Na+、、、Cl−
C．Na+、K+、、ClO−D．Na+、Fe2+、I−、
5．常温下，下列溶液中水的电离程度最大的是
A．pH＝0的硫酸
B．0.01 ml·L－1 NaOH溶液
C．pH＝10的纯碱溶液
D．pH＝5的氯化铵溶液
6．能促进水的电离，并使溶液中c(H＋)>c(OH－)的操作是
①将水加热煮沸 ②向水中投入一小块金属钠 ③向水中通CO2 ④向水中通NH3 ⑤向水中加入明矾晶体 ⑥向水中加入NaHCO3固体 ⑦向水中加NaHSO4固体
A．①③⑥⑦ B．①③⑥
C．⑤⑦D．⑤
7．已知40 ℃时水的离子积常数为Kw。该温度下，将浓度为a ml·L－1的一元酸HA与b ml·L－1的一元碱BOH等体积混合，该溶液呈中性时，下列叙述不正确的是
A．a＝b，pH＝7
B．混合溶液的c(H＋)＝c(OH－)
C．混合溶液中c(B＋)＝c(A－)
D．混合溶液中c(OH－)＝eq \r(Kw) ml·L－1
8．水的电离平衡曲线如图所示，下列说法中正确的是
A．图中A、B、D三点处Kw间的关系：B>A>D
B．100 ℃，将pH＝2的稀硫酸逐滴加入等体积pH＝10的稀氨水中，溶液中eq \f(c(NH\\al(＋,4)),c(NH3·H2O))减小，充分反应后，溶液达到B点
C．温度不变，在水中加入适量NH4Cl固体，可从A点变化到C点
D．加热浓缩A点所示溶液，可从A点变化到B点
9．某温度下的水溶液中，c(H+)=10-x ml·L-1，c(OH-)=10-y ml·L-1。x与y的关系如图所示:
（1）该温度下水的离子积为________(填具体数值)；该温度________(填“高于”“低于”或“等于”)常温。
（2）该温度下0.01 ml·L-1 NaOH溶液的pH为________。
（3）除了用pH外，科学家还建议用酸度(AG)来表示溶液的酸碱性:AG=lg。则该温度下，0.01 ml·L-1盐酸的酸度AG=________。
10．下表是不同温度下水的离子积常数。
试回答以下问题：
（1）若298”、“<”或“=”)1×10−14，判断的理由是 。
（2）298 K时，某Na2SO4溶液中c()=5×10−4 ml·L−1，取该溶液1 mL加水稀释至10 mL，则稀释后溶液中c(Na+)∶c(OH−)= 。
（3）在T2 K时pH=10的NaOH溶液中，由水电离产生的OH−的浓度为 。
（4）T2 K时，将pH=11的NaOH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= 。
1．[2019北京]实验测得0.5 ml·L−1CH3COONa溶液、0.5 ml·L−1 CuSO4溶液以及H2O的pH随温度变化的曲线如图所示。下列说法正确的是
A．随温度升高，纯水中c(H+)>c(OH−)
B．随温度升高，CH3COONa溶液的c(OH−)减小
C．随温度升高，CuSO4溶液的pH变化是Kw改变与水解平衡移动共同作用的结果
D．随温度升高，CH3COONa溶液和CuSO4溶液的pH均降低，是因为CH3COO−、Cu2+水解平衡移动方向不同
2．[2015广东]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1.0×10−13
C．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
改变条件
电离平衡
溶液中
c(H＋)
溶液中
c(OH−)
pH
溶液的
酸碱性
KW
升高温度
右移
增大
增大
减小
中性
增大
加入酸、碱
加入酸，如稀硫酸、醋酸
左移
增大
减小
减小
酸性
不变
加入碱，如NaOH溶液、氨水
左移
减小
增大
增大
碱性
不变
加入盐
加入强碱弱酸盐，如Na2CO3溶液
右移
减小
增大
增大
碱性
不变
加入强酸弱碱盐，如AlCl3溶液
右移
增大
减小
减小
酸性
不变
加入强酸强碱盐，如NaCl溶液
不移动
不变
不变
不变
中性
不变
加入活泼金属
如Na
右移
减小
增大
增大
碱性
不变
T/K
298
T1
T2
水的离子积常数(KW)
1×10−14
a
1×10−12
变式拓展
1．【答案】C
【解析】分析四种物质的性质可知，Na2SO4不影响水的电离平衡，HCl和Ba(OH)2能抑制水的电离，AlCl3能促进水的电离。Ba(OH)2为二元强碱，溶液中的c(OH-)大于同浓度盐酸中的c(H+)，对水电离的抑制程度更大。
2．【答案】C
【解析】A．水的电离是吸热反应，升高温度促进水电离，则水的离子积常数增大，根据图片知，Kw中A＞B，则T1＜T2，故A错误；B．相同温度下，水的离子积常数相同，温度越高，水的离子积常数越大，根据图片知，离子积常数A=E=D＞C＞B，故B错误；C．A点到D点是等温线，离子积常数不变，溶液的碱性减弱、酸性增强，所以A点到D点：加入少量酸可实现，故C正确；D．水的离子积常数未知，无法计算NaOH中氢氧根离子浓度，等体积混合，酸中氢离子、碱中氢氧根离子物质的量不一定相等，溶液酸碱性无法判断，如果是常温下，pH=2的硫酸与pH=12的NaOH溶液等体枳混合，溶液呈中性，故D错误；故答案为C。
3．【答案】C
【解析】如果该溶液是一种强碱溶液，则水电离出来的c(OH−)=c(H+)=1×10−12 ml·L−1；如果该溶液是一种强碱弱酸盐溶液，水电离出来的c(OH−)=1×10−2 ml·L−1，故丙、丁正确。
考点冲关
1．【答案】B
【解析】A．根据温度与水的离子积大小关系可知：升高温度，水电离程度增大，水电离产生的c(H＋)增大，A错误；B．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，平衡向吸热反应方向移动，所以水的电离是吸热过程，B正确；C．升高温度，水的离子积常数增大，所以35℃时的水比25℃时的水电离程度大，C错误；D．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(OH-)增大，c(H+)·c(OH-)=Kw不变，该常数只与温度有关，D错误；故合理选项是B。
2．【答案】C
【解析】某温度下，将浓度为0.01ml·L－1盐酸与0.01ml·L－1的NaOH溶液等体积混合，盐酸和NaOH恰好完中和生成NaCl，Na+和Cl-均不水解，不影响水的电离，则混合后水的电离程度与该温度下纯水的电离程度相等；答案为C。
3．【答案】C
【解析】此题要求将水的电离迁移应用于NH3。NH3分子电离产生H＋和，H＋与NH3结合生成，液氨电离产生等量的与，一定温度下离子浓度乘积为一常数；类似于H＋，类似于OH－。
4．【答案】C
【解析】c(H+)∶c(OH−)=1∶106，c(H+)5．【答案】C
【解析】pH＝0的硫酸和0.01 ml·L－1 NaOH溶液均抑制水的电离，水的电离程度较小。pH＝10的纯碱溶液中COeq \\al(2－,3)发生水解反应而促进水的电离，水电离产生的c(H＋)水＝c(OH－)水＝1×10－4 ml·L－1；pH＝5的氯化铵溶液中NHeq \\al(＋,4)发生水解反应而促进水的电离，水电离产生的c(H＋)水＝c(OH－)水＝1×10－5ml·L－1，故pH＝10的纯碱溶液中水的电离程度最大。
6．【答案】D
【解析】①的c(H＋)＝c(OH－)；②的c(H＋)c(OH－)；⑥的c(H＋)7．【答案】A
【解析】40 ℃时水的离子积常数Kw>1.0×10－14，溶液呈中性时，pH<7，故pH＝7的溶液呈碱性，A错误；混合溶液的c(H＋)＝c(OH－)，则该溶液呈中性，B正确；混合溶液呈电中性，据电荷守恒可得c(B＋)＋c(H＋)＝c(A－)＋c(OH－)，若溶液中c(B＋)＝c(A－)，故c(H＋)＝c(OH－)，则该溶液呈中性，C正确；在水溶液中，Kw＝c(H＋)·c(OH－)，将c(H＋)＝eq \r(Kw) ml·L－1代入可得c(OH－)＝eq \r(Kw) ml·L－1，此时c(H＋)＝c(OH－)，则该溶液呈中性，D正确。
8．【答案】D
【解析】水的离子积Kw只与温度有关，温度升高，Kw增大，温度：B>A＝D，则三点处Kw间的关系：B>A＝D，A错误。100 ℃时Kw＝10－6×10－6＝10－12，将pH＝2的稀硫酸逐滴加入等体积pH＝10的稀氨水中，eq \f(c(NH\\al(＋,4)),c(NH3·H2O))＝eq \f(Kb(NH3·H2O),c(OH－))，c(OH－)减小、Kb(NH3·H2O)不变，则eq \f(c(NH\\al(＋,4)),c(NH3·H2O))增大；充分反应后，氨水剩余，所得溶液呈碱性，故溶液不能达到B点，B错误。温度不变，在水中加入适量NH4Cl固体，NHeq \\al(＋,4)发生水解而使溶液呈酸性，而A、C点溶液均呈中性，故不能从A点变化到C点，C错误。图中AB直线上各点溶液均呈中性，加热浓缩A点所示溶液，温度升高，水的电离程度增大，c(H＋)、c(OH－)均增大，故可实现A点到B点变化，D正确。
9．【答案】（1）10-12 高于
（2）10
（3）8
【解析】（1）根据图象可知x=4时，y=8，所以该温度下水的离子积常数是10-4·10-8 =10-12>10-14，所以温度高于常温。
（2）0.01 ml·L-1 NaOH溶液中OH-的浓度是0.01 ml·L-1，所以氢离子的浓度=10-10 ml·L-1，因此pH=10。
（3）0.01 ml·L-1盐酸溶液中氢离子浓度是0.01 ml·L-1，所以OH-的浓度是10-10ml·L-1。因此该温度下，0.01 ml·L-1盐酸的酸度AG=lg=8。
10．【答案】（1）> 水的电离为吸热过程，温度升高，水的电离程度变大，离子积常数增大
（2）1 000∶1(或103∶1)
（3）1×10−10 ml·L−1
（4）9∶11
【解析】（1）升高温度，水的电离程度变大，KW变大。
（2）c()=5×10−4 ml·L−1，则c(Na+)=2c()=1×10−3 ml·L−1，稀释到10倍，则c(Na+)=1×10−4 ml·L−1。298 K时Na2SO4溶液中c(OH−)=1×10−7 ml·L−1，稀释到10倍后仍然为1×10−7 ml·L−1，则c(Na+)∶c(OH−)=103∶1。
（3）pH=10的NaOH溶液中，c(H+)=1×10−10 ml·L−1，NaOH溶液中的H+全部来自水的电离，水电离出H+的同时也电离出等量的OH−。
（4）T2 K时，混合液的pH=2，说明溶液呈酸性，酸过量。T2 K时，pH=11的NaOH溶液中 c(OH−)=0.1 ml·L−1，则 QUOTE 0.1×V2-0.1×V1V1+V2 =0.01，解得 QUOTE V1V2 = QUOTE 911 。
直通高考
1．【答案】C
【解析】
【分析】水的电离为吸热过程，升高温度，促进水的电离；盐类水解为吸热过程，升高温度促进盐类水解，据此解题；
【详解】A．水的电离为吸热过程，升高温度，平和向着电离方向移动，水中c(H+).c(OH-)=Kw减小，故pH减小，但c(H+)=c(OH-)，故A不符合题意；
B．水的电离为吸热过程，升高温度，进水的电离，所以c(OH-)增大，醋酸根水解为吸热过程，CH3COOH-+H2O CH3COOH+OH-，升高温度促进盐类水解，所以c(OH-)增大，故B不符合题意；
C．升高温度，促进水的电离，故c(H+)增大；升高温度，促进铜离子水解Cu2++2H2OCu(OH)2 +2H+，故c(H+)增大，两者共同作用使pH发生变化，故C符合题意；
D．盐类水解为吸热过程，升高温度促进盐类水解，故D不符合题意；
综上所述，本题应选C。
【点睛】本题考查弱电解质在水中的电离平衡，明确化学平衡常数只是温度的函数，温度对水的电离和盐类水解平衡的影响是解题的关键，盐类水解是高频考点，也是高考的重点和难点，本题难度不大，是基础题。
2．【答案】C
【解析】本题考查影响水电离平衡的因素，意在考查考生读图处理信息的能力。升温促进水的电离，升温后溶液不能由碱性变为中性，A项错误；根据c(H+)和c(OH−)可求出KW=1.0×10−14，B项错误；加入FeCl3，Fe3+水解溶液呈酸性，可引起由b向a变化，C项正确；温度不变，稀释后，c(OH−)减小，c(H+)增大，但仍在该曲线上，不可能到达d点，D项错误。
玻璃钢与撑杆跳高
撑杆跳高是田径比赛的项目之一。撑杆跳最初使用的是木杆、竹竿等天然材料。1942年，美国人发明了轻质铝合金撑杆，使这项运动的成绩提高了一大步。1960年，美国运动员尤尔塞斯用玻璃纤维复合杆越过4.98米，打破了人的体力不能越过4.87米极限的神话。1985年，撑杆跳“沙皇”布勃卡首次越过6米大关，他用的是新型碳纤维撑杆。而现在很多运动员使用了航空材料碳素撑杆，比布勃卡的先进得多。