大数据建模：水的电离与溶液的pH

【高考化学·考试大纲】(1)了解水的电离、离子积常数;⑵了解溶液pH的含义及其测定方法,能进行pH的简单计算。

【课程标准·学业要求】(1)能通过实验证明水溶液中存在的离子平衡,能举例说明离子反应与平衡在生产、生活中的应用;⑵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。

[全国高考]已知温度T时水的离子积常数为Kw。该温度下,将浓度为amol/L的一元酸HA与bmol/L的一元碱BOH等体积混合,可判定该溶液呈中性的依据是(　)

A.a=b

B.混合溶液的pH=7

C.混合溶液中,c(H+)=mol/L

D.混合溶液中,c(H+)+c(B+)=c(OH-)+c(A-)

一、水的电离与电离平衡常数

1.水的电离

纯水是极弱的电解质。H2O_______。

水电离出的c(H+)=c(OH-)。

25℃水的离子积常数:Kw=________=________。

2.影响Kw的因素

Kw与溶液中c(H+)、c(OH-)大小________,只与温度________。

水的电离为_________,所以当温度升高时,水的电离程度_________,Kw值________。

3.影响水的电离平衡因素

(1)升温会_______水的电离,纯水中c(H+)水>10-7mol/L。

(2)向纯水中加入酸或碱,会_______水的电离。

(3)向纯水中加入能水解的盐,会_____水的电离。

(4)水的离子积是水电离平衡时的性质,不仅适用于纯水,也适用于稀的_____________水溶液,只要_______不变,Kw就不变。

二、溶液的pH

1.pH=-lgc(H+)

pH值的大小只由溶液中的_______大小决定,是纯数学关系,与溶液的温度,酸碱性无关;c(H+)=10-pH,c(OH-)=10pH-14(常温)。

2.pH值的大小

表示溶液酸碱性的强弱,取决于溶液中_________的相对大小;室温时,Kw=________________,中性溶液时:c(H+)=c(OH-)=_______。

溶液的酸碱性(在不同温度下):

(1)酸性越强,pH值_____,碱性越强,pH值______。pH值减小一个单位,c(H+)就增大到原来的_____倍,pH值减小n个单位,c(H+)就增大到原来的_______倍。

(2)任何水溶液中c(H+)≠0,但pH可为0,此时c(H+)=______,一般当c(H+)____1mol/L时,常用pH值来表示,当c(H+)>1mol/L时,直接用c(H+)表示,当c(H+)为_______时,直接用c(OH-)表示。

(3)判断溶液呈中性的依据为:c(H+)___c(OH-)。

【考型1】水的电离及影响水电离平衡的因素

1.[上海高考]水中加入下列溶液对水的电离平衡不产生影响的是(　)

A.NaHSO4溶液　B.KF溶液

C.KAl(SO4)2溶液　D.NaI溶液

【考型2】Kw的性质及其与温度的关系

2.判断下列正误。

A.[广东高考]50℃时,pH=12的纯碱溶液中:c(OH-)=1.0×10-2mol·L-1。(　)

B.[福建高考]25℃与60℃时,水的pH相等。(　)

【考型3】pH1+pH2=14模式(www.xing528.com)

3.判断下列正误。

(1)[14 四川,6]室温下,pH=2的盐酸与pH=12的氨水等体积混合,所得溶液中:c(Cl-)+c(H+)>c(NH+4)+c(OH-)。(　)

(2)[四川高考]pH=11的氨水与pH=3的盐酸等体积混合:c(Cl-)=c(NH+4)>c(OH-)=c(H+)。(　)

一、影响水电离的因素

酸、碱均可抑制水的电离;升高温度,易水解的盐、活泼金属(Na)均可促进水的电离。

1.规律

(1)在任何温度、任何物质的水溶液中,水自身电离出的c(H+)水≡c(OH-)水

(2)无论强弱、无论几元酸,只要酸溶液的pH值相等,对水的抑制程度相同,碱溶液同理。

2.温度对Kw的影响

和平衡常数一样,Kw只随温度变化而变化。25℃时,Kw=10-14,中性溶液pH=7。水的电离是一个吸热反应,升温,水向电离方向移动。100℃时,Kw=10-12,此时,纯水或中性溶液的pH=6。考查温度变化,一般是升高温度[T>室温(25℃)],纯水或中性溶液的pH<7。

考题中,叙述“在某温度时”常考非常温下的反应。给出Kw的值时,常要进行c(H+)与c(OH-)的两种有区别的转换计算:①c(H+)=10-pH(与Kw的变化无关);②c(OH-)=(与Kw的变化有关)。在纯水或中性溶液时,Kw=c(H+)2或

注意:对弱电解质或水解的盐溶液升温,主要考虑加剧了弱电解质溶液电离或水解的程度,这是影响pH变化的主要因素,而忽略对Kw影响的讨论。

二、强酸与强碱反应或稀释的pH值计算

1.注意计算时转换的离子

pH(酸)→c(H+),pH(碱)→c(OH-);(★碱溶液只能以OH-为准计算)。

2.强酸与强碱反应的计算原则

(1)“谁过量,显谁性,对消冲稀”。所谓“对消”就是[n(H+)-n(OH-)]或[n(OH-)-n(H+)],“冲稀”就是溶液混合后,有一个稀释的过程,V总=V(酸)+V(碱)。(2)如酸过量时,反应后溶液中:再按题意将c(H+)→pH。

(3)如碱过量时，反应后溶液中再根据c(OH-)→pH(碱)。

(4)反应呈中性,只能用c(H+)·V(H+)=c(OH-)·V(OH-)为准来计算,不能按上式计算。

3.不同浓度的同种强酸(或强碱)混合

(1)不同酸度的强酸混合,用对加冲稀:

(2)当强酸(或强碱)浓度相差100倍的两种溶液混合,在近似计算中,常常忽略浓度较小的一种,而对浓度大的溶液进行冲稀计算。

计算中注意:pH值不能直接加减计算。c(H+)与多元强酸的元数关系:c(H+)=nc(HnR),同理:c(OH-)=nc[M(OH)n]。

★注意区分前提:等浓度,表示恰好完全反应,反应后溶液的酸碱性可能因为水解显强的性质。而溶液中c酸(H+)=c碱(OH-)的一元酸与碱等体积混合,通常是“谁弱谁过量,谁过量显谁性”,即反应后溶液显弱的性质。这两个结论恰好相反应,这更成为考题设置的陷阱。

三、*中和反应中:pH1+pH2=14模式分析

在25℃,当pH(酸)+pH(碱)=14时,表示两溶液中:c酸(H+)=c碱(OH-)。一元酸与碱等体积混合时,溶液pH值的分析如下表:

上表归纳为当为多元酸碱时,同样适合。

四、pX的定义及拓展

基于溶液pH的定义，在考试中常拓展为对溶液中某些微粒浓度用pX进行定义，并与K值联系进行计算讨论。

1.性质

(1)定义pX=-lgc(X);(2)c(X)增大时，pX减小；(3)c(X)增大10倍时，pX减小1个单位。

2.举例

1.溶液中的pOH

定义pOH=-lgc(OH-);关系pKw=pH+pOH,所以，pOH=pKw-pH=14-pH(常温下)

2.卤化银(AgX)溶液中的pAg

定义pAg=-lgc(Ag+);关系Ksp(AgX)=c(Ag+)·c(X-),