电离平衡和溶液的pH
（一）网上课堂
[主讲内容]
强弱电解质与结构的关系，弱电解质的电离平衡，电离平衡移动，水的电离，电离平衡常数，水的离子积，溶液的酸碱性和pH.
[学习指导]
1．强弱电解质与结构的关系:
构成电解质的化学键
代表物
溶液中微粒
强电解质
离子键，极性共价键
大多数盐、强酸、强碱
自由离子
弱电解质
极性共价键
水、弱酸、弱碱
分子、离子共存
2．弱电解质的电离平衡:
H2O+H2O?H3O++OH- 简写成H2O?H++OH-
CH3COOH?CH3COO-+H+
NH3·H2O?NH4++OH-
弱电解质的电离平衡与化学平衡一样，是动态平衡，在平衡状态建立以后，弱电解的分子浓度，离子浓度不会改变。但是外界条件改变，电离平衡也要向减弱改变条件的方向移动。
3．电离平衡的移动:
（1）温度对电离平衡的影响:
弱电解质电离需要吸热，所以升高温度，电离平衡向正方向（即电离方向）移动，使电解质溶液中，分子浓度降低，离子浓度升高。
（2）浓度对电离平衡的影响:
弱电解在溶液中达到电离平衡状态以后，加水稀释了电解质溶液的浓度，原来的电离平衡被打破，电离平衡发生移动，移向正方向，即电离方向。原因是，离子间相互碰撞，生成分子的机会减少了。所以使电解质溶液中分子数目减少，离子个数增加。但是要注意：同一种弱电解的浓溶液和稀溶液相比（在相同温度下）离子浓度仍然是浓溶液高于稀溶液。
（3）一些相关化学试剂的影响:
氨水是弱电解质，在溶液中存在着电离平衡状态。NH3·H2O?NH4++OH-，如果向其中加入NH4Cl溶液，会使电离平衡左移，其原因是NH4Cl=NH4++Cl-，增加了NH4+浓度，生成物浓度提高，使电离平衡左移，与化学平衡受浓度影响是一致的。如果向其中加入盐酸或H2SO4等，酸电离出的H+会中和氨水中的OH-，生成H2O，使OH-浓度降低，导致氨水的电离平衡右移。如果向氨水中加入NaOH溶液，OH-浓度升高，使其电离平衡左移。
氨水有挥发性，NH3易从氨水中挥发出来。如果给敞口容器中（如烧杯）的氨水加热，NH3迅速挥发出来，电离平衡左移，OH-浓度会降低。如果氨水盛在密闭容器中，NH3不能挥发出来，那么电离平衡右移，OH-浓度升高。
用水冲稀氨水，电离平衡右移，但是OH-浓度比未冲稀之前要小。
4．水的电离:
水是一种极弱的电解质，它能微弱地电离，无论是在纯水中，酸性溶液中，碱性溶液中，还是中性溶液中，也无论是在强电解溶液中还是弱电解溶液中，还是非电解质溶液中，水都发生微弱的电离，生成H3O+和OH-，表示为H2O+H2O?H3O++OH-，也可简写成H2O?H++OH-。
5．电离平衡常数:
由于强电解质在溶液中完全电离，不存在电离平衡状态，所以强电解质没有电离平衡常数。电离平衡常数只反映弱电解质的电离能力。
（1）电离平衡常数与化学平衡常数类似，例如：
CH3COOH?CH3COO-+H+
NH3·H2O?NH4++OH-
（2）意义：对于不同弱电解质，K值越大，离子浓度越大，即表示该弱电解质较易电离，所以比较Ka或Kb大小可以判断弱酸弱碱的相对强弱。
对于同一弱电解质的稀溶液来说，电离平衡常数同化学平衡常数一样，不随浓度的变化而变化，而只随温度变化而变化。但电离平衡常数随温度的变化不大，在室温下，可以不考虑温度对电离平衡常数的影响：
6．水的离子积（Kw）
从纯水的导电实验测得：在25℃时，1L纯水中有10-7molH2O发生了电离，生成H+和OH-各是1×10-7mol,=
把55.6-1×10-7近似看成55.6，那么K是常数，55.6K就必定是常数，55.6K通常用Kw表示，因而就有Kw=C(H+)·C(OH-)=1×10-14
Kw叫水的离子积常数，简称为水的离子积，25℃（或常温）Kw=1×10-14，如果在100℃，Kw≈1×10-12，两者相差100倍。
7．溶液的酸碱性和pH
任何水溶液中，都存在着（H2O?H++OH-），水的电离平衡，改变条件，水的电离平衡发生了移动，导致H+和OH-相对的量发生了变化，使溶液具有了酸性，碱性。但Kw值依然是1×10-14。
pH=-lgC(H+)显然C(H+)越大，pH越小，溶液的酸性越强；C(H+)越小，pH越大，溶液的碱性越强。
任何水溶液
常温
常温
中性溶液
C(H+)=C(OH-)
C(H+)=10-7mol·L-1
pH=7
酸性溶液
C(H+)>C(OH-)
C(H+)>10-7mol·L-1
pH<7
碱性溶液
C(H+)7
说明：教材上介绍了十种弱电解的电离平衡常数，基本分三类。
第一类为一元弱酸，以醋酸为首，Ka=1.8×10-5，然后是甲酸(HCOOH)，Ka=1.8×10-4，记住这两种酸的Ka值，对你高二下学期学有机酸大有好处。然后是氢氟酸Ka=7.2×10-4，记住它，对你认识和掌握氢卤酸及其盐的性质大有帮助。
第二类是弱碱，只介绍了氨水，Kb=1.8×10-5，NH3·H2O电离能力与醋酸相同。高中阶段，弱碱基本是以氨水为主，对氨水要理解加强记忆。
第三类是多元弱酸的分步电离，每步电离都有电离常数。磷酸有3个Ka值。它就形成3种盐（一种正盐，两种酸式盐）对于多元弱酸首先要理解。H+浓度主要是靠第一步电离决定。所以比较多元弱酸的相对强弱，主要比较第一步Ka值大小就可以了。其次也不可忽略第二步电离，因为下一节我们要学盐类的水解，正盐和酸式盐水解能力的大小与它们电解能力有关，尤其是我们经常遇到的Na2CO3和NaHCO3这类盐溶液的性质，学好H2CO3的两步电离，对Na2CO3和NaHCO3的认识大有好处。
[例题精析]
1．在室温下，向饱和的H2S溶液中缓慢通入过量的SO2气体，溶液的pH随通入SO2体积的变化曲线示意图，合理的是（ ）
分析：H 2S?H++HS-处于电离平衡状态，溶液呈酸性，通入SO2发生2H2S+SO2=3S+2H2O，使电离平衡左移，H+减小，pH升高。当通入的SO2恰好与H2S完全反应时，溶液呈中性，再继续通入SO2。生成H2SO3，H2SO3也是弱电解质。发生H2SO4?H++HSO3-电离。溶液呈酸性，pH下降。又因为H2S，Ka1=9.1×10-8，而H2SO3，Ka1=1.5×10-2，H2SO3比H2S电离能力强，C(H+)大，那么pH H2SO3的要比H2S的小，能反映出这种变化关系的曲线只有A。所以选择A。
2．把0.05molNaOH分别加入下列100mL溶液中，溶液的导电能力变化不大的是（ ）
A．自来水 B．0.5mol·L-1的盐酸
C．0.5mol·L-1的CH3COOH D．0.5mol·L-1的NH4Cl
分析：溶液的导电能力，决定于溶液中离子浓度的大小和离子电荷的多少，如果这两者变化不大，那么溶液的导电能力就变化不大。NaOH加到自来水中，NaOH=Na++OH-，离子浓度突然变大，溶液导电性明显变大。B选项中，NaOH+HCl=NaCl+H2O其离子反应方程为OH-+H+=H2O，而Na+和Cl-浓度没变H2O的电离可忽略，溶液的导电性不会有多大变化。C选项中CH3COOH是弱电解质，溶液中离子浓度不大，导电性差。当把等物质的量的NaOH加入，发生了中和反应，NaOH+CH3COOH=CH3COONa+H2O，水是弱电解质，电离忽略，而CH3COONa可是强电解质，完全电离。使离子浓度骤然增加，溶液导电性立即变大。D选项，发生反应NH4Cl+NaOH=NaCl+NH3·H2O，NH3·H2O是弱电解质，电离可忽略，NaCl完全电离。离子浓度没多大变化，所以溶液导电性没有多大变化。
选择BD。
3．下列的离子方程式书写正确的是（ ）
A．碳酸氢钙溶液中加入等物质的量的氢氧化钠溶液
Ca2++2HCO3-+2OH-=CaCO3↓+2H2O+CO32-
B．碳酸钠溶液中加入等物质的量的乙酸
CO32-+H+=HCO3-
C．石灰水中通入过量的氟化氢
Ca2++2OH-+2HF=CaF2↓+2H2O
D．氯气溶于水
Cl2+H2O=2H++Cl-+ClO-
分析：A选项错在化学计量数上，正确的写法是：
Ca2++HCO3-+OH-=CaCO3↓+H2O
B选项错在：乙酸是弱电解质，弱电解质在离子反应方程中要写其分子式。正确的写法是：
CO32-+CH3COOH=HCO3-+CH3COO-
C选项是正确的。
D选项不正确，错在生成物中HClO是弱酸，要写分子式。正确的写法是：Cl2+H2O=H++Cl-+HClO
4．将45ml0.1mol·L-1HCl溶液和5ml0.5mol·L-1Ba(OH)2溶液相混合并稀释至500mm，所得溶液的pH等于（ ）
A．2.4 B．3 C．11 D．12
分析：粗略判断溶液呈碱性，碱性溶液中，C(H+)7 D．无法确定
9．25℃时，pH=2的HCl溶液中，由水电离出的C(H+)为（ ）
A．1×10-7mol·L-1 B．1×10-12mol·L-1
C．1×10-2mol·L-1 D．1×10-14mol·L-1
10．把99.5ml0.1mol·L-1Ba(OH)2溶液加入到100.5ml0.1mol·L-1H2SO 4中，所得溶液的pH为（ ）
A．3 B．3.3 C．4 D．8
二．填空题
11．在醋酸溶液中存在电离平衡CH3COOH?CH3COO-+H+改变下列条件时下列各量变化请填入下表
条件改变
电离平衡移动的方向
n(H+)
C(H+)
pH
通入HCl气体
加入固体NaOH
加入固体Na2CO3
加水稀释
加纯醋酸
加固体CH3COONa
12．在纯水中，加入下列试剂或改变温度，把各种量变化填入下表。
改变条件
电离平衡移动的方向
C(H+)
C(OH-)
C(H+)与C(OH-)的关系
Kw值
加盐酸
加NaOH溶液
加热
13．将________gKOH溶于90ml（4℃）水中恰好使每个10个H2O分子溶有1个K+，若溶解过程中溶液体积不变，则溶液的物质的量浓度为________mol·L-1，溶液质量分数是__________，若加水释稀到5000mL，则溶液的pH=______，由水电离出的C(OH-)=__________mol·L-1
[提高性训练题]
一．选择题
14．在一定温度下，一定量的水中，石灰乳悬浊液中存在下列溶解平衡Ca(OH)2?Ca2++2OH-，当向混合液中加入少量生石灰时，下列说法正确的是（ ）
A．溶液中Ca2+数目减少 B．Ca2+浓度增大
C．溶液中C(OH-)不变 D．溶液中n(OH-)物质的量增多
15．把体积相同，C(H+)相同的两份溶液，甲为盐酸，乙为CH3COOH，分别与锌反应，若反应后放出H2一样多，有一份中锌有剩余，以下判断正确的是（ ）
①反应时需时间乙>甲
②开始时，反应速率甲>乙
③参加反应的锌的质量甲=乙
④整个阶段平均反应速率乙>甲
⑤盛盐酸的溶液中锌有剩余
A．①②③ B．①③⑥
C．②③⑥ D．③④⑤
16．用pH=2的某酸与pH=12的NaOH溶液等体积混合，混合液的C(H+)为（ ）
A．10-7mol·L-1 B．≤10-7mol·L-1
C．≥10-7mol·L-1 D．无法确定
17．重水（D2O）的离子积C(D+)·C(OD-)=1.6×10-15可以用pH一样的定义来规定pD=-lgC(D+)。下列关于pD值的叙述正确的是（ ）
A．中性溶液pD=7.0
B．含0.01molNaOD的D2O溶液1L pD=12.0
C．溶解0.01molDCl的D2O溶液中pD=2.0
D．在100ml0.25mol·L-1的DCl重水溶液中加入50ml0.2mol·L-1NaOH的重水溶液，pD=1.0
18．对溶液的pH，下列说法正确的是（ ）
A．pH=0的溶液呈中性
B．溶液的pH相差3，则C(H+)相差1000倍
C．将溶液稀释10n倍，pH一定改变n个单位
D．99℃，pH=3的溶液中C(H+)=1×10-3mol·L-1，而C(OH-)=1×10-11mol·L-1
二．填空题
19．25℃若10体积的某强酸溶液与1体积的某强碱溶液混合后溶液呈中性，则混合前该强酸pH与强碱的pH之间应满足的关系是____________________
20．有两种pH都等于2的溶液，一种是强酸，一种是弱酸，为了对它们作出鉴别，某学生只用蒸馏水和pH试纸进行实验，便得到了结论，其方法和结论是____________________
[研究性习题]
21．25℃时，若体积为Va pH=a的某一元强酸与体积Va pH=b的一元强碱混合，恰好中和，且已知VaC(OH-)
不变
向逆方向移动
下降
升高
C(H+)10-7mol·L-1
17．CD．
分析：
A选项不对，中性溶液C(D+)=C(OD-)因为C(D+)·C(OD-)=1.6×10-15=16×10-16，所以C(D+)=4×10-8，pD=-lg(4×10-8)=8-lg4=8-0.6=7.4。
B选项中C(OD-)=0.01mol·L-1，
C(D+)pD=14-4lg2=14-1.2=12.8。
C选项正确DCl=D++Cl-，C(D+)=0.01mol·L-1 pD=2.0。
D也是正确的。C(D+)=，
pD=-lg0.1=1.0
18．B．分析：A选项pH=0 C(H+)=1mol·L-1，溶液呈酸性，B选项正确，pH增加了3个单位C(H+)缩小到原来的，pH减少3个单位，C(H+)增加了3个单位，C(H+)增加到原来的1000倍，C选项不正确，酸无论冲稀到原来体积的多少倍，那么它依然是酸，不可能变成碱。例如：pH=3的盐酸，稀释到原体积的105倍，稀释后的溶液pH不会到8，也是小于7或接近于7。D选错误。99℃不是常温Kw>1×10-14。
二．填空题
19．解：V酸·C(H+)=V碱·C(OH-)
如果强酸浓度是1mol·L-1 pH酸=0 强碱溶液是10mol·L-1则碱中C(H+)= pH碱=15结论是pH酸+pH酸=15。
如果把强酸浓度看成是0.1mol·L-1 pH酸=1，那么强碱浓度就是1mol·L-1，碱中C(CH+)=1×10-14，pH碱=14，结论依然是pH酸+pH酸=5
20．解：分别取0.5ml两种酸溶液，用蒸馏水冲稀1000倍，然后用pH试纸测两种稀酸溶液的pH，pH变化大的（近接于5）是强酸，pH变化小的是弱酸。
[研究性习题]
21．解：（1）如果a=3，则b=6 pH=6。25℃，溶液呈酸性，不可能是碱溶液，与题意不符，所以a≠3。
（2）如果a=5 C(H+)=10-5mol·L-1，则b=10，pH碱=10，C(OH-)=10-4mol·L-1。
因为酸碱混合后溶液呈中性，所以
Va·C(H+)=Vb·C(OH-)，不符合题意。因此a≠5。
（3）因为题上已知Va7，2a>7，a>a的取值范围是：
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