1、第二节 水的电离和溶液的pH课时1 水的电离 溶液的酸碱性与pH课标解读课标要求素养要求1.认识水的电离，了解水的离子积常数。2.认识溶液的酸碱性及pH ，掌握检测溶液pH 的方法。3.能进行溶液pH 的简单计算，能正确测定溶液pH ，能调控溶液的酸碱性。能选择实例说明溶液pH 的调控在工农业生产和科学研究中的重要作用。1.变化观念与平衡思想：认识水的电离存在电离平衡，了解水的电离平衡的影响因素，知道水的离子积常数，会分析 水的电离平衡移动。2.证据推理与模型认知：通过分析、推理等方法知道溶液pH 的概念、溶液酸碱性与pH 的关系，建立溶液酸碱性判断的思维模型。自主学习必备知识知识点一 水的电
2、离1.水的电离（1）水是一种极弱的 电解质 ，能发生微弱的电离。（2）水的电离方程式为 H2O+H2OH3O+OH- ，简写为H2O H+OH- 。2.水的离子积 增大 1.010-14想一想 酸性溶液中是否存在OH- ？碱性溶液中是否存在H+ ？试解释原因。答案： 酸性溶液中存在OH- ，碱性溶液中存在H+ 。因为这些溶液中都存在水的电离。知识点二 溶液的酸碱性与pH1.溶液的酸碱性与氢离子、氢氧根离子浓度的关系（1）任何水溶液中都有H+ 和OH- 。（2）溶液的酸碱性取决于溶液中c(H+)、c(OH-) 的相对大小。a .c(H+)c(OH-) ，溶液呈 酸 性。b .c(H+)=c(OH
3、-) ，溶液呈 中 性。c .c(H+)c(OH-) ，溶液呈 碱 性。2.溶液的pH与c(H+)及酸碱性的关系计算公式pH -lgc(H+)意义pH 越大，溶液的碱性 越强 ；pH 越小，溶液的酸性 越强 溶液酸碱性与pH 的关系（常温下）pH 7，为 酸性 溶液；pH7 ，为中性溶液；pH 7，为 碱性 溶液适用范围110-14molL-1c(H+)1molL-1判一判1.在25 时，某溶液中由水电离出的c(H+)=110-12molL-1 ，则该溶液的pH 一定是12( )2.pH=0 的酸，是酸性最强的酸( )3.升高温度，纯水的pH 变为6，则此时纯水显酸性( )4.溶液中c(H+)
4、c(OH-) 时，溶液显酸性( )5.一定温度下，c(H+)=c(OH-) 的溶液一定呈中性( )3.溶液酸碱性的测定方法（1）利用pH 试纸测定。使用pH 试纸的正确操作为取一小块pH 试纸于干燥洁净的玻璃片或表面皿上，用干燥洁净的玻璃棒蘸取试液点在试纸上，当试纸颜色变化稳定后迅速与标准比色卡对照，读出pH 。a .广泛pH 试纸（最常用）：其pH 范围是 114 ，可以识别的pH 差约为1。b .精密pH 试纸：可判别0.2或0.3的pH 差。c .专用pH 试纸：用于酸性、中性或碱性溶液的专用pH 试纸。（2）用pH 计测量。pH 计也叫 酸度计 ，可精密测量溶液的pH ，其量程为014
5、 。4.溶液酸碱性与pH的应用（1）人体体液都有一定的pH 。（2）环保领域，酸性或碱性废水的处理常利用中和反应。（3）农业生产中，各种农作物的生长对土壤的pH 范围有一定的要求。（4）酸碱中和滴定实验中，溶液pH 的变化是判断滴定终点的依据。想一想 下表是人体内一些体液的正常pH 范围。体液尿液胃液血浆胰液pH4.78.40.91.57.357.457.58.0 人体的尿液一定呈碱性吗？人体的胃液能使紫色石蕊溶液变红吗？广泛pH 试纸可精确测得以上体液的pH 吗？答案： 不是。尿液的pH 为4.78.4 ，可能显酸性、中性或碱性。能。胃液的pH 为0.91.5 ，小于7，显酸性，因此人体的胃
6、液能使紫色石蕊溶液变红。不可以。广泛pH 试纸测得的pH 是整数。互动探究关键能力 探究点一 水的电离与KW知识深化1.外界条件对水的电离平衡的影响下列条件的改变对水的电离平衡H2OH+OH-H0 的影响如下表所示：改变条件平衡移动方向c(H+)c(OH-)水的电离程度KW升高温度右移增大增大增大增大加入HCl(g)左移增大减小减小不变加入NaOH(s)左移减小增大减小不变加入金属Na右移减小增大增大不变加入NaHSO4(s)左移增大减小减小不变2.理解KW应注意的几个问题（1）25 时，KW=1.010-14 ，不仅适用于纯水，也适用于酸、碱、盐的稀溶液。（2）在不同溶液中，c(H+)、c(
7、OH-) 可能不同，但任何溶液中由水电离出的c水(H+) 与c水(OH-) 一定相等。KW=c(H+)c(OH-) 中，c(H+)、c(OH-) 均指整个溶液中所有H+ 和OH- 的总物质的量浓度。（3）KW 只与温度有关，温度升高，KW 增大。（4）室温下，由水电离出的c水(H+) 或c水(OH-) 小于10-7molL-1 时，可能是加酸或加碱抑制了水的电离。题组过关1.（2021山东淄博高二月考）25 时，水的电离达到平衡：H2OH+OH- ，下列叙述正确的是( )A.将纯水加热到95 时，KW 变大，pH 减小，水呈酸性B.向纯水中加入少量NaOH 溶液，平衡逆向移动，c(OH-) 变
8、小C.向纯水中加入少量盐酸，平衡逆向移动，c(H+) 增大，KW 不变D.向纯水中加入氯化钠，平衡正向移动，KW 增大答案：C2.（）（2021山东济南高二期末）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-)=KWB.XZ 线上任意点均有pH=7C.图中T1T2D.M 区域内任意点均有c(H+)c(OH-)答案： B解析：只要是在水溶液中，均有KW=c(H+)c(OH-) ，则两条曲线间任意点均有c(H+)c(OH-)=KW ，故A正确；根据题图可知，在X 点，c(H+)=10-7molL-1 ，pH=7 ，在Z 点，c(H
9、+)=10-6.5molL-1 ，pH=6.5 则在XZ 线上只有X 点pH=7 ，故B错误；水的电离是吸热过程，升温促进水的电离，c(H+)、c(OH-) 及KW 都增大，所以T1T2 ，故C正确；XZ 连线的斜率是1，存在c(H+)=c(OH-) ，在XZ 线的上方，c(H+)c(OH-) ，故D正确。探究点二 溶液的酸碱性及pH的计算情境探究人体中最重要的液体血液在健康状态下的pH 为7.357.45 ，呈弱碱性。以下是某品牌的天然水的广告图片，该广告宣称弱碱水与人体内的体液酸碱性一致，经常喝与人体体液pH 接近的天然弱碱水，不仅能补充矿物元素，而且对人体健康也有帮助。问题1：如何鉴别该
10、品牌水和普通的水？可以用广泛pH 试纸测量该品牌水的pH 吗？答案：提示 可以通过测量pH 来鉴别二者。普通水应为中性或因为溶解了二氧化碳而呈弱酸性。广泛pH 试纸能测量整数值，所以应用pH 计测量其pH 。问题2：常温下，取该品牌水100mL ，加水稀释到100倍，则pH=5.3 吗？答案：提示 加水稀释到100倍，pH 约为7。探究归纳1.溶液酸碱性与c(H+)、c(OH-) 及pH 的关系溶液性质c(H+) 与c(OH-)c(H+)/(molL-1)pH(25)任意温度25C中性c(H+)=c(OH-)c(H+)=KWc(H+)=110-7pH=7酸性c(H+)c(OH-)c(H+)KW
11、c(H+)110-7pH7碱性c(H+)c(OH-)c(H+)KWc(H+)7 2. pH 的计算（1）单一溶液pH 的计算强酸溶液，pH=-lgc(H+) 。强碱溶液，c(H+)=KWc(OH-) ，pH=-lgc(H+) 。（2）混合溶液pH 的计算强酸溶液与强酸溶液混合c混(H+)=c1(H+)V1+c2(H+)V2V1+V2 ，然后再求pH 。强酸溶液与强酸溶液等体积混合，若pH 差值2 ，混合后pH=pH小+0.3 。强碱溶液与强碱溶液混合c混(OH-)=c1(OH-)V1+c2(OH-)V2V1+V2 ，c(H+)=KWc混(OH-) ，再求pH 。强碱溶液与强碱溶液等体积混合，若
12、pH 差值2 ，混合后的pH=pH大-0.3 。（3）强酸溶液与强碱溶液混合常温下，若恰好完全反应，溶液呈中性，pH=7 ；酸过量：c混(H+)=n(H+)-n(OH-)V1+V2 ，pH=-lgc混(H+) ；碱过量：c混(OH-)=n(OH-)-n(H+)V1+V2 ，c(H+)=KWc混(OH-) ，pH=-lgc(H+) 。常温下，酸、碱溶液等体积混合，且酸溶液与碱溶液的pH 之和为14：若为强酸与强碱，则pH=7 ；若为强酸与弱碱，则pH7 ；若为弱酸与强碱，则pH7 。3.酸碱溶液稀释时pH 的变化图像（1）pH 相等的酸或碱溶液稀释后溶液pH 的变化示意图（2）浓度相等的酸或碱溶
13、液稀释后溶液pH 的变化示意图可以看出无论是浓度相等还是pH 相等，加水稀释相同倍数pH 变化大的都是强酸或强碱。4.酸碱溶液稀释时pH 的变化酸溶液(pH=a)碱溶液(pH=b)弱酸强酸弱酸强酸稀释至10n 倍pHb-npH=b-n无限稀释pH 趋近于7探究应用例1 （2021山东临沂高二月考）已知在100 时，水的离子积常数KW=110-12 ，下列说法正确的是( )A.0.05molL-1 的H2SO4 溶液的pH=1B.0.001molL-1 的NaOH 溶液的pH=11C.0.005molL-1 的H2SO4 溶液与0.01molL-1 的NaOH 溶液等体积混合，混合后溶液的pH=
14、5 ，溶液显酸性D.完全中和pH=3 的H2SO4 溶液50mL ，需要pH=11 的NaOH 溶液50mL答案：A解析：0.05molL-1 的H2SO4 溶液中c(H+)=0.1molL-1 ，故pH=1 ，A正确；100 时，水的离子积常数KW=110-12 ，而c(OH-)=0.001molL-1 ，则c(H+)=10-9molL-1 ，故溶液的pH=9 ，B错误；0.005molL-1 的H2SO4 溶液c(H+)=0.01molL-1 ，0.01molL-1 的NaOH 溶液c(OH-)=0.01molL-1 ，二者等体积混合后恰好中和，溶液显中性，则溶液的pH=6 ，C错误；若酸
15、完全被碱中和，则n(H+)=n(OH-) ，因该温度下KW=110-12 ，pH=11 的NaOH 溶液c(OH-)=0.1molL-1 ，所以V(NaOH)=0.5mL ，D错误。解题感悟例225 ，相同pH 、相同体积的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释，pH 随溶液体积的变化如图所示。下列判断正确的是( )A.为醋酸溶液稀释时的pH 变化B.未稀释时两溶液的导电能力不同C.b 点水电离的c(H+)=110-11molL-1D.a、b 两点酸溶液的浓度相同答案：C解析：由于稀释过程中CH3COOH 能持续电离产生H+ ，而盐酸稀释前已经完全电离，故稀释相同倍数后，CH3COOH 溶液中c(H+)
16、大于盐酸中c(H+) ，pH ：CH3COOH 溶液HCl 溶液，故曲线代表CH3COOH 溶液被稀释时的pH 变化，A错误；未稀释时，两者pH 相等，即两者溶液中c(H+) 与c(OH-) 都相同，根据电离方程式可知，c(H+)=c(CH3COO-) ，c(H+)=c(Cl-) ，故c(CH3COO-)=c(Cl-) ，即两者溶液中离子浓度相等，故导电能力相同，B错误；b 点为pH=3 的CH3COOH 溶液，此时c(H+)=10-3molL-1 ，则c(OH-)=KWc(H+)=10-1410-3molL-1=10-11molL-1 ，CH3COOH 溶液中OH- 全部来源于水的电离，故c
17、水(OH-)=c(OH-) ，又因为c水(H+)=c水(OH-) ，所以水电离出来的c(H+)=10-11molL-1 ，C正确；起始时两者溶液的pH 相等，由于盐酸完全电离，而醋酸部分电离，故两者起始浓度醋酸溶液大于盐酸，在稀释相同倍数时，醋酸的浓度大于盐酸的浓度，D错误。解题感悟1.两种酸或碱稀释相同的倍数，pH 变化小的为相对比较弱的酸或碱。2.计算水电离出的c(OH-) 或c(H+) 时要明确一点，水电离出OH- 的同时一定电离出等量的H+ 。迁移应用1.（2021天津东丽高二月考）某温度下，水的离子积常数KW=1.010-12 。该温度下，将pH=4 的H2SO4 溶液与pH=9 的
18、NaOH 溶液混合并保持恒温，当混合溶液的pH=7 时，H2SO4 溶液与NaOH 溶液的体积之比为( )A.1:10B.9:1C.10:1D.99:21答案：B解析：某温度下，水的离子积常数KW=1.010-12 ，则该温度下中性溶液pH=6 。pH=4 的H2SO4 溶液中c(H+)=10-4mol/L ，pH=9 的NaOH 溶液中c(OH-)=10-3mol/L ，混合溶液的pH=76 ，溶液显碱性，此时溶液中c(OH-)=10-5mol/L ，则10-3V(碱)-10-4V(酸)V(碱)+V(酸)=10-5mol/L ，解得V(酸):V(碱)=9:1 。2.a 、b 、c 、d 分别
19、表示两种酸和两种碱，且只有一种强酸和一种强碱。它们加水稀释的pH 变化如图所示，则( )A.为强酸，c 为强碱B.a 为强酸，d 为强碱C.b 为强酸，c 为强碱D.b 为强酸，d 为强碱答案：B解析：加水稀释pH 增大的是酸，pH 减小的是碱，故a、b 是酸，c 、d 是碱；弱酸、弱碱部分电离，存在电离平衡，因此稀释相同的倍数后pH 变化较小，所以a 是强酸，d 是强碱。3.常温下，按要求回答下列问题。（1）将1L0.1molL-1 的Ba(OH)2 溶液加水稀释至2L ，pH= 。（2）pH=4 的H2SO4 溶液加水稀释至100倍，溶液中由水电离产生的c(H+)= 。（3）体积相同、pH
20、 均为3的盐酸和醋酸溶液，加入水稀释至amL 和bmL ，测得稀释后溶液的pH 均为5，则a （填“ ”“ ”或“=”）b 。（4）pH=5 的硫酸稀释至10000倍后，c(H+):c(SO42-)= 。答案：（1）13（2）110-8molL-1（3） （4）200:1解析：（1）c(OH-)=10.122molL-1=0.1molL-1 ，c(H+)=110-13molL-1 ，故pH=13 。（2）稀释后c(H+)=10-6molL-1 ，c(OH-)=10-8molL-1 ，c水(H+)=c(OH-)=10-8molL-1 。（3）若将盐酸和醋酸同等程度地稀释到体积都为amL ，则盐酸
21、的c(H+) 比醋酸的c(H+) 小。若要稀释到两溶液的c(H+) 相等，则醋酸应该继续加水稀释，则有ba 。（4）pH=5 的硫酸中，c(H+)=10-5molL-1 ，c(SO42-)=510-6molL-1 ，稀释后：c(H+)10-7molL-1、c(SO42-)=510-6104molL-1=510-10molL-1 ，c(H+):c(SO42-)=200:1 。评价检测素养提升课堂检测1.常温下，喷墨打印机墨汁的pH 为7.59.0 。当墨汁喷在纸上时，与酸性物质作用生成不溶于水的固体。由此可知( )墨汁偏碱性 墨汁偏酸性 纸张偏酸性 纸张偏碱性A.B.C.D.答案：A解析：碱性墨
22、汁与酸性物质作用生成不溶于水的固体。2.（2021山东淄博高二检测）室温下，甲溶液的pH=3 ，乙溶液的pH=4 ，则甲溶液与乙溶液中由水电离的c(H+) 之比为( )A.10:1B.1:10C.3:4 D.4:3答案：B解析：甲溶液的pH=3 ，c甲(H+)=10-3mol/L ，室温下由水电离的氢离子浓度等于溶液的氢氧根离子浓度，为KWc甲(H+)=10-11mol/L ，乙溶液的pH=4 ，c乙(H+)=10-4mol/L ，室温下由水电离的氢离子浓度等于溶液的氢氧根离子浓度，为KWc乙(H+)=10-10mol/L ，则甲溶液与乙溶液中由水电离的c(H+) 之比为10-11mol/L:
23、10-10mol/L=1:10 。3.（2021天津静海高二检测）下列溶液一定呈酸性的是( )A.c(H+)=10-6molL-1 的溶液B.pH7 的溶液C.c(H+)c(OH-) 的溶液D.含有H+ 的溶液答案： C解析：c(H+)c(OH-) 的溶液一定呈酸性。4.某个雨天，气象台的实验人员收集了150mL 雨水，并分析了雨水中的离子及其浓度，结果统计如下(lg20.3) ：离子NH4+Cl-Na+NO3-SO42-浓度/(10-5molL-1)5.14.34.82.12.0则这次雨水的pH 约是( )A.4.5B.5.3C.5.6D.4.7答案：B解析：溶液显酸性，忽略氢氧根离子，c(
24、H+)=c(Cl-)+c(NO3-)+2c(SO42-)-c(NH4+)-c(Na+)=(4.3+2.1+22-5.1-4.8)10-5mol/L=510-6mol/L ，溶液pH=-lgc(H+)=-lg(510-6)=5.3 。5.（2021山东济南高二月考）室温下，pH 均为2的两种一元酸HA 和HB 各1mL ，分别加水稀释，pH 随溶液体积的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )A.HA 的酸性比HB 的酸性弱B.若两溶液无限稀释，则它们的c(H+) 相等C.a 点溶液的导电性比c 点溶液的导电性弱D.对a、b 两点溶液同时升高温度，则c(A-)c(B-) 增大答案：B解析：由题图
25、可知，室温下，pH 均为2的两种一元酸HA 和HB 的溶液各1mL ，分别加水稀释至1000倍，HA 溶液pH=5 ，HB 溶液pH5 ，说明HA 为强酸，HB 为弱酸，HA 的酸性比HB 的酸性强，故A错误；溶液无限稀释接近为水的电离，氢离子浓度接近为10-7molL-1 ，若两溶液无限稀释，则它们的c(H+) 相等，故B正确；a点溶液中离子浓度大于c 点溶液中离子浓度，溶液导电性取决于离子浓度大小，则a 点溶液的导电性比c点溶液的导电性强，故C错误；HA 为强酸，HB 为弱酸，对a 、b 两点溶液同时升高温度，c(A-) 浓度不变，HB 电离程度增大，c(B-) 浓度增大，c(A-)c(B
26、-) 减小，故D错误。6.在不同温度下的水溶液中，c(H+) 和c(OH-) 的关系如图所示：（1）A 点水的离子积为 ，C 点水的离子积为 。纯水由25 升高至100 时水的离子积 （填“增大”“减小”或“不变”），各离子浓度由 （填“A ”“B ”“C ”或“D ”，下同）点变为 点。（2）100 时，若向B 点溶液中滴加少量稀硫酸，体系将由B 点移向 （填“C ”或“D ”）点。（3）25 时，0.001molL-1 的盐酸pH= ；25 时，0.001molL-1 的氢氧化钠溶液pH= ；若将二者温度都升高至100 ， （填“盐酸”“氢氧化钠溶液”或“盐酸和氢氧化钠溶液”）的pH 会改
27、变。答案：（1） 110-14 ; 110-12 ; 增大; A ; B （2）D（3）3; 11; 氢氧化钠溶液解析：（1）水的离子积KW=c(H+)c(OH-) ，则A 点水的离子积为KW=10-710-7=110-14 ，B 点水的离子积为KW=10-610-6=110-12 ，温度不变，水的离子积不变，C 点与B 点温度相同，则水的离子积相同，则C 点水的离子积为110-12 ；由此可知纯水由25 升高至100 时水的离子积增大，纯水中c(H+) 始终等于c(OH-) ，则氢离子、氢氧根离子浓度由A 点变为B 点。（2）向溶液中滴加稀硫酸会对水的电离起到抑制作用，氢离子浓度增大，氢氧根
28、离子浓度减小，但是温度不变，水的离子积不变，会在该温度曲线的基础上向着下方移动，则体系将由B 点移向D 点。（3）25 时，KW=110-14 ，0.001molL-1 的盐酸pH=-lgc(H+)=-lg0.001=3 ；0.001molL-1 的氢氧化钠溶液中c(OH-)=0.001molL-1 ，c(H+)=KWc(OH-)=110-140.001molL-1=10-11 ，则pH=-lgc(H+)=-lg10-11=11 ；若将二者温度都升高至100 ，KW=110-12 ，盐酸中氢离子浓度不变，pH 不变，氢氧化钠溶液中c(H+)=KWc(OH-)=110-120.001molL-1=10-9molL-1 ，pH 变为9。