水的电离知识详细讲解.docx

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水的电离知识详细讲解

水的电离

（一）水的电离

1.水是极弱的电解质•

存在极弱的电离H2O+H2O.'H3O*+OH

简写为H2Q^H++OH-

25C1LH2O1000.

18

=55.6（mol）中有

10mol发生电离

H2O

H+

+OH—

起始（mol）55.6

0

0

电离（mol）107

10-7

10-7

平衡（mol）55.6—10—7

10—7

10—7

25C.[H+]-[OH—]=10

—7-10—

7=10—14

=Kw称作水的离子积常数

2.温度升高，Kw增大•

水的电离为吸热过程，所以当温度升高时，水的电离度增大，Kw也增大.

例如100C,1LH2O有10-6mol电离.此时水的离子积常数为Kw=10-610-6=10

—12

3.在中性、酸性、碱性稀溶液中Kw的讨论•

凡是在水溶液中，都存在着水的电离平衡.H2O二H++OH—，H+和OH—总是同时存在的.

（1）中性溶液中，Kw=[H+]-[OH—]=10—7-10—7=10

（2）酸性溶液中，

[OH—]=10—14.

（3）碱性溶液中，[OH]=1014.

由于[H+]增大，水的电离平衡逆向移动，[OH]减小，但Kw=[H+]-

由于[OH]增大，水的电离平衡逆向移动.[H+]减小，但Kw=[H+]-

结论:

常温下，[H+]-[OH—]=10—14=Kw，适于纯水冲性、酸性、碱性稀溶液

4.根据Kw计算溶液中的[HJ或[OH—]

由于水电离出来的H+或OH—很少，所以在酸（或碱）溶液中，一般就以酸（或碱）的浓度计

算出[H「或（[OH—]），然后根据Kw再计算溶液中的[OH—]（或[H+]）

（1）酸溶液：

强酸完全电离，[H+]Kwf—

弱酸部分电离丄[H+]=C一[H]—[H]

（2）碱溶液

+

=[H]

强碱完全电离亠[OH—]IKw

弱碱部分电离a[OH—]=cj[OH]

（二）溶液的酸碱性和pH值

1.溶液的pH值-ig[H+]=pH.[H+]=10-pH

2.溶液的酸碱性与pH值关系

（1）纯水和中性溶液

[H+]=10-7mol/l.

pH=—lg10-7=—（-7）=7

⑵酸性溶液例如0.01mol/l盐酸

[H+]=10-2mol/l

pH=-lg102=-（-2）=2

（3）碱性溶液例如0.01mol/l烧碱溶液

[OH-]=10-2mol/l

+1014-12

[H+]=2=1012mol/l

10

pH=-lg1012=12

3.pH值取值围与[H+]对照关系

[H+]:

10010-110-210-310-410-510-610-710-810-910-1010-1110-1210-1310

-14

pH

14

012

34

5

67

8

91011

1213

溶液酸碱性

酸性增强

中性

碱性增强

（1）pHV7溶液酸性,pH=7溶液中性,pH>7溶液碱性.

（2）pH增大1,[H+]减小10倍,[OH-]增大10倍;pH减小1,[H+]增大10倍,[OH-]减小10倍•

（3）当[H+]>1,pHV0或[H+]V10-14,pH>14直接用物质的量浓度而不用PH值表示.

4.溶液的酸、碱性、PH值与离子积常数小结

溶液酸碱性

[H+]（mol/l）

[OH-]（mol/l）

[H+]与[OH-]比较

PH值

25°C[H+]-[OH-]

酸性

>10T

V10-7

[H+]>[OH-]

V7

10-14

中性

=10-7

=10-7

[H+]=[OH-]

=7

碱性

V10-7

>10-7

[H+]V[OH-]

>7

（三）pH值的计算

1.基本计算公式

C：

一元酸（碱）的物质的量浓度

[H+卜[OH-]:

溶液中的H+浓度、OH-的浓度:

弱酸或弱碱的电离度

强酸：

C亠+]务屮

pH

弱酸

弱碱

全部电离

部分电离C

C[H+]..-pH

[H]

Kw

c

部分电离-E肓

C[OH「[H+]..-■pH

[OH]

（四）酸碱指示剂

1.酸碱指示剂及变色围

指示剂

pH值围及显示颜色

^石丿蕊

V5

5〜8

>8

红

紫

蓝

酚酞

V8

8〜10

>10

无

浅红

红

甲基橙

V3.1

3.1〜4.4

>4.4

红

橙

黄

2.pH试纸的使用

把待测试液滴在pH试纸上,试纸所显示的颜色与标准比色板（pH值1〜14）相比,确定溶

液的pH值.

3.pH计可精确测定溶液的pH值

三、重点、难点剖析

有关pH值及其计算是本节难点

（一）有关pH值的问与答

1.为什么要引进pH值概念？

答:

当［H+］很小时,用物质的量浓度表示溶液的酸碱性很不方便

2.什么是溶液的pH值？

答:

采用［H+］的负对数表示溶液酸碱性的强弱，叫做溶液的pH值.pH=-lg［H+］

3.溶液的酸碱性与PH值有什么关系？

答:

常温下纯水和中性溶液中［H+］=10-7mol/l,因此，当pH=7为中性;pHV7为酸

性,pH值越小,溶液酸性越强;pH>7为碱性,pH值越大,溶液碱性越强.

4.是否对任意浓度的［H+］或［OH-］用pH值表示溶液的酸碱性均方便？

答:

pH值一般是用来表示稀的酸性、碱性和中性溶液的酸碱性的.当pH值小于0时,一般直接用H+物质的量浓度表示酸性强弱较为方便；当pH值大于14时，一般直接用0H-物质的量浓度表示其碱性强弱较为方便.

5.pH值小于7,溶液一定为酸性吗？

答:

由于水的电离受到温度的影响，故不能简单地认为pHV7时,溶液一定是酸性.例如

100C时,Kw=10-12,pH=6为中性.则pHV6才是酸性.

若不注明温度，一般认为是常温（25C）就以pHV6溶液为酸性•

6.用试纸检验气体的酸碱性必须先将试纸湿润，那么检验溶液的pH值是否也须将PH

试纸湿润呢？

答:

用pH试纸来测定溶液的pH值是定量测定其酸碱度•可用洁净的干玻璃棒直接蘸取少许待测液，滴在pH试纸上,将试纸显示的颜色随即与标准比色板对照•

注意不能将试纸先用水湿润或用湿玻璃棒，这样相当于将溶液稀释了，导致测定的pH值

不准确•

（二）有关pH值的计算

1.强碱、强碱溶液的pH值：

⑴酸:

先求出［H+］，pH=-lg［H+］

碱:

必先求出［OH-］，再利用Kw求出［H+］，即［H+］=上也，再求其PH值•

［OH］

（2）对于碱性溶液求pH值，可先求出POH，即POH=-lg［OH-］，

•/常温下［H+］•［OH-］=10-14，A—|g［H+］—lg［OH-］=14.

•••pH=14—POH，这样计算pH值较为简便•

例10CCa（OH）2溶解度为0.185g，假设饱和溶液=1g/cm3,水的离子积Kw=10

-14,求此溶液pH值•

0.185

解CCa（OH）2=

1000

［OH-］=0.025X2=0.05mol/L

POH=-lg0.05=2—lg5=2—0.7=1.3

pH=14—1.3=12.7.

2.弱酸、弱碱溶液的PH值：

利用电离度求出弱酸的［H+］即［H+］=C或弱碱的［OH-］.即［OH-］=C，再求其pH值

例225C时，0.1mol/L某弱酸电离度为1%，求此溶液的PH值.

解［H+］=C=0.1X1%=10-3mol/L

pH=-lg10-3=-（-3）=3

3.强酸、强碱溶液稀释后的PH值.

（1）酸:

以稀释后［H+］变化计算

碱:

以稀释后［OH-］变化计算，再求［H+］.

（2）强酸稀释10n倍，pH值增大n个单位，强碱稀释10n倍，pH值减少n个单位.

（3）高度稀释

以酸溶液为例：

溶液中H+不仅来自酸的电离，还来自水的电离平衡.一般情况下，酸电离出的［H+］要比水电离出的［H+］大得多，水的电离可忽略不计.

但是，当稀释的倍数很大，酸电离出的［H十］或碱电离出的［OH-］接近或小于水电离出的［H+］或［OH-］时，就应当考虑水的电离.由此得如下结论：

酸:

pH值接近于7但小于7.

碱:

pH值接近于7但大于7.

例3①pH=13的NaOH溶液稀释100倍后.pH=.

解POH=—lg[OH]稀释=—lg101•102=—lg103=3

pH=14—3=11

常见错误：

pH=—lg[HJ稀释=—lg10—13•10—2=15

分析越稀释，碱溶液的pH值越大，显然不合理.在强碱溶液中，[OH—]随稀释时体积的变化而变化是决定pH值的主要因素.而[H+]是水电离产生，其电离平衡在稀释时发生移

动•

②将pH=5的盐酸溶液稀释1000倍后，溶液的pH值接近但小于7.

见3③关于高度稀释问题的分析.

常见错误：

[H+]=1X10—5•10—3=10-8mol/L

pH=—lg10—8=8

照此结果,酸溶液稀释成了碱溶液，不可能.

例4100mol水PH值由7变为4,应加入0.1mol盐酸多少ml?

（精确至0.1）

解析本题实为盐酸的稀释，应有稀释前后盐酸中H+物质的量不变.（稀溶液p~

1g/cm3）.

设:

应加0.1mol盐酸xml.

0.1x•1=（100+x）•1•10—4

x=0.1mL

4.两强酸稀溶液混合后及两强碱稀溶液混合后溶液的PH值

1混合后总体积可近似看作两者体积之和.

酸:

先算出混合后溶液的[H+].再求PH值.

碱:

先算出混合后溶液的[OH—]

2混和前后酸溶液的H+物质的量不变

[H+]1V1+[H+]2V2=[H+]混合•（V1+V2）混和前后碱溶液的OH—物质的量不变

[OH—]1V1+[OH—]2V2=[OH—]混和•（V1+V2）注意不可以:

pH1+pH2=pH3

例5计算下列混合溶液的PH值

1pH=2和pH=5的两盐酸等体积混合.

2pH=8和pH=13的两氢氧化钠溶液等体积混合.

解①设两溶液体积均为vL.

+i102V105V.—3，”

[H]混合==5X10mol/L.

2V

pH=—lg[H+]混合=—lg（5X10—3）=2.3

解②pH=8的碱溶液中[OH—]=10—6mol/L.pH=13的碱溶液中[OH—]=10

1mol/L.

10V10V—2

[OH]混合==5X10mol/L.

V

POH=—lg[OH]混合=—lg（5X102）=1.3

pH=14—POH=14—1.3=12.7

常见错误：

1—8

pH=—lg（—X10—8）=8.3.

再次提醒：

两强碱溶液混合，应先计算［OH—］混合.由例5得如下小结：

（4）两强酸或两强碱溶液等体积混合，快速选择溶液PH值偏强的一边两酸等体积混和pH混合=pH小+0.3

偏强的一边，但PH值增大0.3

两碱等体积混和pH混合=pH大一0.3

偏强的一边，但pH值减小0.3

+0.3

丄酸

5.强酸和强碱混合，发生中和反应.

若恰好完全中和，则混和溶液pH=7;若酸有剩余，则计算剩余的［H+］,求出pH值；若碱有剩余，应先计算剩余的［OH-］,再求pH值.

例6pH=1的盐酸50ml和pH=13的NaOH溶液49mL混合后.求PH值.解pH=1[H+]=0.1mol/L,pH=13[OH一]=0.1mol/L

H++OH—=出0

50X0.149X0.1酸过量

pH=3

例7pH=3的强酸与pH=12的强碱溶液混和后，溶液pH=10,则强酸与强碱溶液的

体积比为

解设酸、碱溶液体积各为x、y,已知pH=10,碱过量.

23

410x10y

[OH]余=104=

xy

10—2y—10—4y=10—3x+10—4x.

10

10

1.110

四、典型例题

例8⑴有A、B两种溶液，PH值各为1.8与4.8,则A的[H+]是B的[H+]的

倍•

（2）某温度下，纯水中的[H+]=2X10-7mo|/|,则此时[OH一]=2X10_7mol/L.若温度不变，滴入稀硫酸使[H+]=5X10-6mol/L,则[OH一]=8X10-9mol/L,由水电离出[H+]为8X10—9mol/L.该纯水的PH值V7.（填〉、v、=）

解析

纯水中H2O=H++OH一

mol/L2X10一72X10一7

Kw

加酸后，水的电离平衡逆向移动，使[OH—]减小，可由Kw、[HJ求出[OH—],此温度下

[OH—]=4106=8X10—9mol/L.

5106

由水电离出的[H+]=[OH—]=8X10—9mol/L该温度下,pH=—lg2X10—7=7—lg2V7.

例925C时，等体积H2SO4溶液和NaOH溶液混合后，溶液呈碱性.则混合前H2SO4溶液的pH值和NaOH溶液的pH值之间应满足的关系是

A.pH酸+pH碱〉14B.pH酸+pH碱V13

C.pH酸+pH碱=14D.pH酸+pH碱=13

解析本题选项A.

假定H2SO4与NaOH恰好中和，溶液呈中性，设H2SO4溶液PH=x,NaOH溶液PH=y.体积均为V,则酸溶液的[H+]=10—xmol/L,碱溶液的[OH—]=10—（14—y）.

[H+]酸•V=[OH—]碱•V

10—x=10—（14—y）

—x=—14+y

x+y=14.

但溶液呈碱性，即pH碱〉y

二pH酸+pH碱〉14.

例10某地酸雨经检测除H+和OH—外，还有[Na+]=7X10—6、[Cl—]=3.5X10—5

[NH4+]=2.3X10—5、[SO42—]=2.5X10—6（单位均mol/L）.则该酸雨的PH值是

A.3B.4C.5D.6

解析本题选项C.

在电解质溶液中，阳离子所带正电荷总和一定等于阴离子所带负电荷总和.即电荷平衡

原理,则有

阳离子物质的量X阴离子的电荷数=阴离子物质的量X阴离子的电荷数

由题意,得[Na+]+[NH4+]+[H+]=[Cl—]+2[SO42—]+[OH—]将题中数据代入得

7X106+2.3X105+[H+]=3.5X105+2X2.5X106+[OH]

[H+]=1X10—5+[OH—]

•/酸雨中，[0H_]v10_7mol/L,[OH一]忽略不计.

•••[H+]=10-5mol/l.pH=5

例11氢氧化钠溶液和氨水的PH值均为12,且体积相同.下列叙述正确的是

A.温度升高10C，两者的PH值仍相等.

B.温度不变,分别加水稀释100倍,PH值都变为10

C.各加入同浓度的盐酸，使酸碱恰好中和，两者消耗的盐酸体积相同•

D.分别加入足量的FeCl3溶液，前者产生的沉淀比后者少•解析本题选项D.

A.NaOH是强电解质、NH3・出0是弱电解质，温度升高.NH3-H20电离度增大，其[0H-]=C也增大,故氨水PH值较大•

B.均加水稀释100倍,使[0H-]减小，但随着溶液变稀,NH3-H2O电离度增大•故氨水PH值虽减小，但大于10.

C.

•因为Cnh3h20

Na0H和NH3•H20与HCI的中和能力是比较它们物质的量的大小

=,v1.可知同PH值、同体积的两种碱溶液中,NH3-H20物质的量大于Na0H物

质的量,故氨水消耗的盐酸体积大•

D.同C项，由于Na0H物质的量小于NH3•出0物质的量.所以Na0H与FeCl3生成

的Fe（0H）3沉淀少.

例12某溶液中若滴入甲基橙变为黄色，若滴入石蕊显红色.若滴入酚酞不变色，求该溶

液PH值围.

解析PH值为4.4〜5的围

甲基橙变黄:

PH>4.4,石蕊变红;PHV5,酚酞不变色:

PHV8.作图如下，可知图中共公区

域为溶液PH值围4.4〜5.

酚酞.仍无色

4.4

pH®

、选择题（每小题有1至2个正确选项）

1.将pH=10和pH=13的两强碱溶液等体积混合，混合溶液的

A.10.3B.11.5

2.把99.5ml0.2mol/LNaOH液pH

C.12.7D.13.3

溶液加到100.5mL0.1mol/LH

3.

4.

+]最

值是（）

A.3B.3.3

将pH=3的某未知酸溶液稀释

A.等于5B.大于5

将pH值为8的NaOH溶液与

C.4D.2.7

100倍,所得溶液的pH值（

C.小于5

pH值为10的

5.

6.

接近于（）

A.（10-8+10一10）/2mol/L

C.（10-8+10一10）mol/L

健康的人的血液pH值为7.35〜则此时血液中氢离子溶度为健康人的

A.1.35〜1.45倍

C.106倍

下列溶液中酸性最强的是（）

A.［H+］=10-4mol/L

C.pH=10

PH值是（）

2SO4溶液中,所得溶

）

5或小于5

D.等于

NaOH溶液等体积混合后，溶液中［H

x10-10mol/L

x10-14-5x10―5）mol/L

B.2

D.（1

7.45，患某种疾病的人血液的pH值可暂降至6.0,

（）

B.10

D.100

1.35〜101.45倍倍

B.[0H

D.pH

-]=10-14

=1

7.将一定浓度的NaOH溶液加水稀释，其pH值与加水的体积

（V）的关系是（）

8.0.01mol/L盐酸中，酸电离出的［H+］是水电离出的［H「的（

A.10倍

9.将

1升,

取

A.

B.100倍C.10―10倍

10mL0.21mol/L盐酸和10mL0.10mol/LBa（OH）

）

D.1010倍

2溶液混合,再加水稀释至

10mL滴入甲基橙试剂，溶液所呈的颜色是（）

蓝色B.红色

10.重水（D2O）在某温度时的离子积常数

C.橙色

Kw=1.6

D.黄色

x10-15,下列有关POD（即一lg[D+]）

述正确的是（）

A.该温度下D2O的PD是7.0

B.该温度下1LD2O中溶解0.01molNaOD

C.将50ml0.2mol/l的NaOD重水溶液加到

时,PD是12

100ml0.25mol/lDCl

重水溶液中

度的

应后PD=1.0.

D.该温度下1升D2O中溶解0.01molDCl

11.中和相同体积，相同pH值的H2SO4、HCl、

NaOH

溶液的体积依次为V1、V2、V3,则V1、V2、

A.V1=V2=V3B.V1=V2vV3

12.有两瓶pH=2的酸溶液，一瓶是强酸、

A.石蕊试液和水

C.pH试纸和水

13.向稀硫酸溶液中逐渐通入氨气，当溶液中[NH4+

A.大于7B.小于7C.等于7

14.下列四种溶液中，由水电离生成的氢离子浓度之比

①pH=0的盐酸

③0.01mol/L的NaOH溶液

A.1:

10:

100:

1000

时,PD=2.0

CH3COOH三种稀溶液时，用去同种浓

V3的大小关系正确的是（）

C.V1=V2>V3D.V1VV2vV3

一瓶是弱酸，可用于鉴别的一组试剂是（B.酚酞试液和水

D.石蕊试液和酚酞试液

]=2[SO42一]时,溶液的pH值（

D.无法判断

（①:

②:

③:

④）是（）

的盐酸

的NaOH溶液

②0.1mol/L

④pH=11

B.0:

1:

12:

11

C.14:

13:

12:

11

15.25C时一某溶液中由水电离出的

D.14:

13:

2:

3

[H+]=1X10—12mol/L,向该溶液中滴入几滴甲基

试液后,溶液的颜色可能变为（

A.橙色B.红色

16.在一定温度下，某酸溶液中水的电离度与某碱溶液中水的电离度相等

混合后,溶液的pH值（）

A.大于7B.小于7C.等于7D.无法确定

17.pH值相同的醋酸和盐酸溶液，分别用蒸馏水稀释至原体积的m倍和n倍.稀释后两

溶液的pH值仍相同.则m和n的关系是（）

A.m=nB.m>n

）

C.蓝色

D.黄色

.两者等体积

18.在25C时,若10体积的某强酸溶液与

前,该强酸的pH值x与强碱的pH值y之间应满足的关系旦

A.x+y=14B.x

+y=15

C.mvnD.无法确定

1体积的某强碱溶液混合后呈中性，则混合之

是（）

一14

C.x+y=