2020年高考各科总复习考点一遍过讲义考点44 水的电离-备战2020年高考化学考点一遍过

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K_w表示。

实验测得，25 ℃时，1 L水中只有 1.0×10⁻⁷ mol H₂O电离。所以该温度时的纯水中c(H⁺)=c(OH⁻)=1.0×10⁻⁷ mol·L⁻¹，K_w=c(H⁺)·c(OH⁻)=1.0×10⁻¹⁴，室温下K_w一般也取这个值。

（3）影响因素：K_w只与温度有关。温度升高，K_w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，K_w=10⁻¹⁴。K_w与溶液的酸碱性无关，只与温度有关。

（3）K_w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<B。

（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K_w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

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

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 mol·L⁻¹

（2）酸溶液

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

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

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—H D．

【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；S^2－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>③ D．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^－)＝K_w

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^－)＝K_w，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 mol·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．K_W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K_w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K_w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^－13mol·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．①④ B．①② C．②③ D．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 mol•L^-1<1×10^-7 mol•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 mol·L⁻¹；乙：1.0×10⁻⁶ mol·L⁻¹；丙：1.0×10⁻² mol·L⁻¹；丁：1.0×10⁻¹² mol·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⁺)=10⁻²mol·L⁻¹，则c(OH⁻)= mol·L⁻¹=1×10⁻¹² mol·L⁻¹，水电离出的 c(H⁺)=c(OH⁻)=10⁻¹² mol·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 mol·L⁻¹，则c(H⁺)= mol·L⁻¹=1×10⁻¹² mol·L⁻¹，水电离出的 c(OH⁻)=c(H⁺)=10⁻¹² mol·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 mol·L⁻¹，水电离的部分OH⁻与结合使得溶液中c(OH⁻)减小，为10⁻⁹ mol·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 mol·L⁻¹，水电离的部分H⁺与结合使得溶液中c(H⁺)减小，为10⁻¹² mol·L⁻¹。

1．在25℃时水的离子积K_w＝1.0×10^-14，在35℃时水的离子积K_w＝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，K_w变小

2．某温度下，将浓度为0.01mol·L^－1盐酸与0.0 1mol·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⁺、、 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 mol·L^－1 NaOH溶液

C．pH＝10的纯碱溶液

D．p H＝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．⑤⑦ D．⑤

7．已知40 ℃时水的离子积常数为K_w。该温度下，将浓度为a mol·L^－1的一元酸HA与b mol·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^－)＝ mol·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K_w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 mol·L^-1，c(OH^–)=10^–y mol·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 mol·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 mol·L^-1盐酸的酸度AG=________。

10．下表是不同温度下水的离子积常数。

T/K	298	T1	T2
水的离子积常数(KW)	1×10−14	a	1×10−12

试回答以下问题：

（1）若298<T₁<T₂，则a　　　　(填“>”、“<”或“=”)1×10⁻¹⁴，判断的理由是　　　　　　　　。

（2）298 K时，某Na₂SO₄溶液中c()=5×10⁻⁴ mol·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 mol·L⁻¹CH₃COONa溶液、0.5 mol·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K_w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

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，K_w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 mol·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 mol·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^–)=K_w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0.01mol·L^－1盐酸与0.01mol·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⁺)<c(OH⁻)，说明该溶液呈碱性。碱性溶液中Al³⁺、不能大量存在，A项错误；碱性溶液中，不能大量存在，B项错误；碱性溶液中，四种离子都不反应，可以大量共存，C项正确；碱性溶液中，Fe²⁺不能大量存在，D项错误。

5．【答案】C

【解析】pH＝0的硫酸和0.01 mol·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CO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 mol·L^－1；pH＝5的氯化铵溶液中NH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^－5mol·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^－)；③的H₂CO₃电离抑制H₂O电离；④的NH₃·H₂O电离抑制H₂O电离；⑤的Al^3＋水解促进水电离且c(H^＋)>c(OH^－)；⑥的c(H^＋)<c(OH^－)；⑦的H^＋抑制H₂O电离。

7．【答案】A

【解析】40 ℃时水的离子积常数K_w>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，K_w＝c(H^＋)·c(OH^－)，将c(H^＋)＝ mol·L^－1代入可得c(OH^－)＝ mol·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K_w只与温度有关，温度升高，K_w增大，温度：B>A＝D，则三点处K_w间的关系：B>A＝D，A错误。100 ℃时K_w＝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，＝，c(OH^－)减小、K_b(NH₃·H₂O)不变，则增大；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，NH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 mol·L^-1 NaOH溶液中OH^–的浓度是0.01 mol·L^-1，所以氢离子的浓度=10^-10 mol·L^-1，因此pH=10。

（3）0.01 mol·L^-1盐酸溶液中氢离子浓度是0.01 mol·L^-1，所以OH^–的浓度是10^-10mol·L^-1。因此该温度下，0.01 mol·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 mol·L⁻¹

（4）9∶11

【解析】（1）升高温度，水的电离程度变大，K_W变大。

（2）c()=5×10⁻⁴ mol·L⁻¹，则c(Na⁺)=2c()=1×10⁻³ mol·L⁻¹，稀释到10倍，则c(Na⁺)=1×10⁻⁴ mol·L⁻¹。298 K时Na₂SO₄溶液中c(OH⁻)=1×10⁻⁷ mol·L⁻¹，稀释到10倍后仍然为1×10⁻⁷ mol·L⁻¹，则c(Na⁺)∶c(OH⁻)=10³∶1。

（3）pH=10的NaOH溶液中，c(H⁺)=1×10⁻¹⁰ mol·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 mol·L⁻¹，则 =0.01，解得=。

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K_W=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。

 

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