| 标题 | 关于水电离常考知识点的全面突破 |
| 范文 | 李晓峰 常考知识点一、水的电离及水的离子积常数 1.水的电离：水是极弱的电解质，水的电离方程式为 H2O+H2OH3O++OH- 或H2OH++OH- 2.水的离子积常数： Kw=c（H+）·c（OH-）。 （1）室温下（25℃）：Kw=1×10-14；100℃时，Kw=1×10-12。 （2）影响因素：只与温度有关，升高温度，Kw增大。 （3）适用范围：Kw不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液，即：酸性或碱性的稀溶液，不管哪种溶液均有：c（H+）水=c（OH-）水，c（H+）溶液·c（OH-）溶液=Kw。 （4）Kw揭示了在任何水溶液中均存在H+和OH-，只要温度不变，Kw不变。 例1（1）与纯水的电离相似，液氨中也存在着微弱的电离： 2NH3NH+4+NH-2 据此判断以下叙述中错误的是 （ ）。 A.液氨中含有NH3、NH+4、NH-2等微粒 B.一定温度下液氨中c（NH+4）·c（NH-2）是一个常数 C.液氨的电离达到平衡时c（NH3）=c（NH+4）=c（NH-2） D.只要不加入其他物质，液氨中c（NH+4）=c（NH-2） （2）完成下列反应的化学方程式 ①在液氨中投入一小块金属钠，放出气体。 ②NaNH2溶于水的反应。 ③类似于“H++OH-H2O ”的反应。 解析此题要求掌握水自偶的实质（水分子电离产生的H+与H2O结合形成H3O+） 以及水的电离平衡，并能迁移应用于对NH3电离的认识：NH3分子电离产生H+和NH-2，H+与NH3结合生成NH+4，液氨电离产生等量的NH-2与NH+4，一定温度下离子浓度乘积为一常数；NH+4类似于H+，NH-2类似于OH-，所以其答案为：（1）C（2）①2Na+2NH3H2↑+2NaNH2； ②NaNH2+H2ONaOH+NH3↑或NH-2+H2OOH-+NH3↑ ；③NH-2+NH+42NH3↑或NH4Cl+NaNH22NH3↑+NaCl 例2某温度下纯水中c（H+）=2×10-7 mol/L，则此时溶液中的c（OH-）=。 若温度不变，滴入稀盐酸使c（H+）=5×10-6 mol/L，则此时溶液中的c（OH-）= 。 解析由水电离产生的H+与OH-量始终相等，知纯水中c（H+）水=c（OH-） 水。根据纯水中c（H+）与c（OH-）可求出此温度下水的Kw的值，由Kw的性质（只与温度有关，与离子浓度无关），若温度不变，稀盐酸中Kw仍为此值，利用此值可求出盐酸中的c（OH-）。所以其答案为：纯水中c（H+）水=c（OH-） 水=2×10-7 mol/L，Kw= c（H+）·c（OH-）=2×10-7×2×10-7=4×10-14；稀盐酸中c（OH-）= Kw/c（H+）=（4×10-14）/（5×10-6）=8×10-9 mol/L 常考知识点二、水电离平衡的影响因素及平衡移动方向的判断 外界条件影响水电离平衡的因素主要有以下几点： 1.温度：水的电离是吸热过程，升高温度，水的电离平衡右移，电离程度增大，c（H+）和c（OH-）同时增大，Kw增大，但由于c（H+）和 c（OH-）始终保持相等，故仍呈中性。 2.酸、碱：向纯水中加入酸或碱，由于酸（碱）电离产生的H+（OH-），使溶液中的c（H+）或 c（OH-）增大，使水的电离平衡左移，水的电离程度减小。 3.含有弱酸根离子或弱碱阳离子的盐：在纯水中加入含有弱酸根离子或弱碱阳离子的盐，由 于它们能跟水电离出的H+或OH-结合生成难电离物，使水的电离平衡右移，水的电离程度增大。 4.强酸的酸式盐：向纯水中加入强酸的酸式盐，如加入NaHSO4，由于电离产生H+，增大c（H+），使水的电离平衡左移，抑制了水的电离。 5.加入活泼金属：向纯水中加入活泼金属，如金属钠，由于活泼金属能与水电离的H+直接作用，产生氢气，促进水的电离。 外界条件对水电离平衡的影响见表1。 其他：如加入Na正不变增大增大减小 例3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.（1）（3）（6）（7） B.（1）（3）（6） C.（5）（7） D.（5） 解析本题主要考查外界条件对水的电离平衡的影响，按上述归纳知，能促进水的电离的条件可能有加热，加可水解的盐，加能与水反应的物质等，但本题除促进水的电离外，还符加了条件c（H+）>c（OH-），尽管（1）（2）（5）（6）都能促进水的电离，但唯有（5）中c（H+）>c（OH-），所以本题正确选项应为D。 例425 ℃时，相同物质的量浓度的下列溶液：①NaCl；②NaOH；③H2SO4； ④（NH4）2SO4，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>①B.②>③>①>④ C.④>①>②>③ D.③>②>①>④ 解析分析四种物质可知②NaOH、③H2SO4抑制水的电离，①NaCl不影响水的电离平衡，④（NH4）2SO4促进水的电离（NH+4水解），在②③中H2SO4为二元强酸，产生的c（H+）大于NaOH产生的c（OH-），抑制程度更大，故顺序为④>①>②>③，所以本题可选C。 常考知识点三、水电离的c（H+）或c（OH-）的计算 要正确计算水电离的c（H+）或c（OH-），必须弄清各种溶液中H+或OH-的来源，其具体要点可归纳如下： 1.常温下，中性溶液：c（H+）水=c（OH-）水=1×10-7 mol·L-1 2.溶质为酸的溶液 ：c（H+）应该是酸电离产生的H+与水电离产生的H+之和，但由于水电离产生的H+远远小于酸电离产生的H+，一般把水电离产生的H+忽略，实际上酸溶液中OH-全部来自水的电离，即c（OH-）溶液=c（OH-）水=c（H+）水。 例如：计算pH=2的盐酸溶液中水电离出的c（H+）=？ 方法：先求出溶液中的c（OH-）水= c（OH-）溶液=Kw/（1×10-2） mol·L-1=1×10-12 mol·L-1，即水电离出的c（H+）水=c（OH-）水=1×10-12 mol·L-1。 3.溶质为碱的溶液：c（OH-）应该是碱电离产生的c（OH-）与水电离产生的c（OH-）之和，但由于水电离产生的c（OH-）远远小于碱电离产生的c（OH-），一般把水电离产生的OH-忽略，实际上碱中H+全部来自于水的电离，即c（H+）溶液=c（H+）水=c（OH-）水。 例如：计算pH=12的NaOH溶液中水电离出的c（OH-）=？ 方法： 因为溶液中：c（H+）水=c（H+）溶液=1×10-12 mol·L-1，即水电离出的c（OH-）水=c（H+）水=1×10-12 mol·L-1。 4.水解呈酸性或碱性的盐溶液： 例如：（1）pH=5的NH4Cl溶液中H+全部来自于水的电离，由水电离c（H+）水=1×10-5 mol·L-1，因为部分OH-与部分NH+4结合，溶液中c（OH-）溶液=Kw/（1×10-5） mol·L-1=1×10-9 mol·L-1。 （2）pH=12的Na2CO3溶液中OH-全部来自水的电离，由水电离出的c（OH-）水=Kw/（1×10-12） mol·L-1=10-2 mol·L-1。 结论：能水解的盐溶液中，显强性对应的离子浓度就是水中相应离子的浓度。即强酸弱碱盐中：c（H+）溶液=c（H+）水 ；强碱弱酸盐中： c（OH-）溶液=c（OH-）水。 特别注意： （1）注意区分溶液组成和性质的关系：酸性溶液不一定是酸溶液，碱性溶液不一定是碱溶液。 （2）温度相同、pH相同的溶液对水的电离程度影响并不一定相同。 例如：pH=3的盐酸和NH4Cl溶液，前者抑制水的电离，后者反而促进水的电离； 又如：pH=10的NaOH溶液和CH3COONa溶液，前者抑制水的电离，后者反而促进水的电离。 （3）常温时，由水电离产生的c（H+）<1×10-7 mol/L的溶液，因水的电离受到抑制，可能是酸性溶液也可能是碱性溶液。 例5求算下列常温下溶液中由H2O电离的c（H+）和c（OH-）。 （1）pH=2的H2SO4溶液 c（H+）= ，c（OH-）=。 （2）pH=10的NaOH溶液 c（H+）=， c（OH-）=。 （3）pH=2的NH4Cl溶液 c（H+）=。 （4）pH=10的Na2CO3溶液c（OH-）= 。 解析（1）pH=2的H2SO4溶液中，H+来源有两个：H2SO4的电离和H2O的电离，而OH-只来源于水，应先求算c（OH-），即为水电离的c（OH-）。 （2）pH=10的NaOH溶液中，OH-有两个来源：H2O的电离和NaOH的电离，H+只来源于水，应先求出c（H+），即为水电离的c（H+），c（H+）=1×10-10 mol·L-1，则水电离的c（H+）=c（OH-）=1×10-10 mol·L-1。 （3）（4）水解的盐溶液中的H+或OH-均由水电离产生，水解显酸性的盐应计算其c（H+），水解显碱性的盐应计算其c（OH-），pH=2的NH4Cl中由水电离产生的c（H+）水=1×10-2 mol·L-1；pH=10的Na2CO3溶液中由水电离产生的 c（OH-）水=1×10-4 mol·L-1。 所以本题答案为： （1）1×10-12 mol·L-11×10-12 mol·L-1 （2）1×10-10 mol·L-11×10-10 mol·L-1 （3）1×10-2 mol·L-1 （4）1×10-4 mol·L-1 例6下列四种溶液中，室温下由水电离生成的H+浓度之比（ ①∶②∶③∶④ ）是（）。 ①pH=0的盐酸；②0.1 mol·L-1的盐酸；③0.01 mol·L-1的NaOH溶液；④pH=11的NaOH溶液。 A.1∶10∶100∶1 000 B.0∶1∶12∶11 C.14∶13∶12∶11 D.14∶13∶2∶3 解析①中c（H+）=1 mol·L-1，由水电离出的c（H+）与溶液中c（OH-）相等，等于1.0×10-14 mol·L-1； ②中c（H+）=0.1 mol·L-1，由水电离出的c（H+）=1.0×10-13 mol·L-1； ③中c（OH-）=1.0×10-2 mol·L-1，由水电离出的c（H+）与溶液中c（H+）相等，等于1.0×10-12 mol·L-1； ④中c（OH-）=1.0×10-3 mol·L-1，同③所述由水电离出的c（H+）=1.0×10-11 mol·L-1。 即（1.0×10-14）∶（1.0×10-13）∶（1.0×10-12）∶（1.0×10-11）=1∶10∶100∶1000，所以本题答案为：A。 常考知识点四、由水电离产生的OH-或H+的大小，判断溶液的酸碱性 此类题型的特点是：某溶液中由水电离产生的OH-或H+大小给出，来判断溶液的酸碱性求pH或判断溶液中离子能否共存。 例7某溶液中，25℃时由水电离产生的c（H+）=1×10-11mol·L-1，则该溶液的pH可能为（ ）。 A.11 B.3 C.8 D.7 解析在稀酸或稀碱溶液中，始终存在：c（H+）溶·c（OH-）溶=1×10-14（25℃）， c（H+）水=c（OH-）水而本题中25℃时由水电离产生的c（H+）=1×10-11mol·L-1，显然此溶液中水的电离受到抑制，该溶液可能为酸溶液，也可能为碱溶液，所以可分为两种情况讨论：（1）若为酸溶液，则溶液中的OH-全部是由水电离出，且c（OH-）溶液=c（OH-）水=c（H+）水=1×10-11mol·L-1，溶液中的总H+浓度为：c（H+）溶=Kw/c（OH-）溶=1×10-3mol·L-1，则溶液pH=3；（2）若为碱溶液，则溶液中的H+全部是由水电离产生，且c（H+）溶=c（H+）水=1×10-11mol·L-1， pH=-lgc（H+）=11，所以本题答案为：A、B。 例8室温时，某溶液中由水电离生成的H+和OH-物质的量浓度的乘积为1×10-24，则在该溶液中一定不能大量共存的离子组是（ ）。 A.Al3+、Na+、NO-3、Cl- B.K+、Na+、Cl-、CO2-3 C.NH+4、Na+、Cl-、SO2-4 D.NH+4、K+、SiO2-3、NO-3 解析由水电离生成的H+和OH-物质的量浓度的乘积为1×10-24知，水电离受到抑制，可能是酸性溶液，也可能是碱性溶液，D中离子既不能在酸性溶液中大量共存，也不能在碱性溶液中大量共存，所以本题答案为D。 巩固练习 ： 1、一定温度下，水存在H2O H++OH- ΔH>0的平衡，下列叙述一定正确的是 （ ） A.向水中滴入少量稀盐酸，平衡逆向移动，Kw减小 B.将水加热，Kw增大，pH减小 C.向水中加入少量固体CH3COONa，平衡逆向移动，c（H+）降低 D.向水中加入少量固体硫酸钠，c（H+）=10-7 mol·L-1，Kw不变 2、下列粒子能影响水的电离平衡，且能使水的电离平衡向右移动的是（ ） A.CH3COOH B.[··O······H]- C.NH+4 D. 3、25℃时，某溶液中由水电离产生的c（H+）和c（OH-）的乘积为1×10-18，则下列说法正确的是（ ） A.该溶液的pH一定是9 B.该溶液的pH可能为5 C.该溶液的pH可能是7 D.不会有这样的溶液 4、常温下，某溶液中由水电离的c（H+）=1×10-13 mol·L-1，该溶液可能是（ ） ①二氧化硫水溶液 ②氯化铵水溶液 ③硝酸钠水溶液 ④氢氧化钠水溶液 A.①④ B.①② C.②③ D.③④ 5、短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，其简单离子都能破坏水的电离平衡的是（ ） A.W2-、X+ B.X+、，Y3+ C.Y3+、Z2- D.X+、Z2- 参考答案及提示： 1、B（提示：因A Kw不变，C项，平衡应正向移动；D项，由于没有指明温度，c（H+）不一定等于10-7） 2、C（提示：A项，CH3COOH电离出H+，使水的电离平衡左移；B项，OH-能使水的电离平衡左移；C项，NH+4会水解，使水的电离平衡右移；D项，Cl-不影响水的电离平衡） 3、B（提示：该溶液中水提供的c水（OH-）=c水（H+）=1×10-9 mol·L-1。显然远比纯水提供的c（H+）和c（OH-）小得多，这说明水的电离受到了酸或碱的抑制。若为酸溶液，则酸提供的 c（H+）=1×10-5 mol·L-1，pH=5；若为碱溶液，则碱提供的c（OH-）=1×10-5 mol·L-1，即pH=9） 4、A（提示：由水电离的c（H+）=1×10-13 mol·L-1<1×10-7 mol·L-1，即该溶液中的溶质抑制了水的电离，因此要么加碱抑制，要么加酸抑制，故①④正确） 5、C（提示：依“短周期元素”“原子序数依次增大”和选项中离子所带的电荷数，可以判断出四种元素对应的离子分别是O2-、Na+、Al3+和S2-，其中Na+对水的电离平衡无影响，故排除A、B、D三项） （收稿日期：2016-02-15） |
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