水溶液中由水电离出的c(H+)习题求解

山东新高考形式下,在不定项选择题中会出现一个水溶液的题,以图像的形式出现,四个选项,有离子浓度大小的比较,有三大守恒关系的使用,另外还有由水电离出的c(H+)的比较。对于不少同学来说,求解水电离出的c(H+)是一个难点,咱们来分析一下。

    水电离出的c(H+)源于水的电离平衡:H2O==H++OH-,对于该电离平衡,加入酸或者碱(不论是强酸、弱酸、强碱、弱碱),都会促使平衡向逆反应方向移动,抑制水电离出的c(H+);加入弱酸盐或弱碱盐,促使平衡向正反应方向移动,促进水的电离;加入强酸盐或强碱盐,对平衡没有影响。

    但此时还应该考虑一个问题,溶液中c(H+)或者c(OH-)的浓度是否与水电离出的c(H+)或者c(OH-)相等?

    在第一种促进情况下,加入CH3COOH,水的电离平衡逆向移动,溶液中c(H+)为CH3COOH电离出的c(H+)和水电离出的c(H+)之和,溶液中c(OH-)和水电离出c(OH-)相等,此时,以溶液中c(OH-)表示水的电离程度。

    第二种抑制情况下,加入CH3COONa,水的电离平衡正向移动,溶液中c(H+)为水电离出的(H+)减去CH3COO-结合的c(H+),溶液中c(OH-)和水电离出c(OH-)相等,此时以溶液中c(OH-)表示水的电离程度。

    总结来说水电离出的c(H+)有两个方向,一是直接进入溶液中,二是与弱酸根相结合。

    以山东潍坊2020年高三期末考试中的水溶液题为例进行分析:

    对于C选项,先分析b点,b点水电离出的c(H+)为10-7,要达到这个目的,H2SO3就不能再电离出H+来抑制水的电离,所以溶液组成应该是KHSO3和K2SO3。水电离出的H+直接进入溶液中,水电离出的c(H+)和溶液中c(H+)浓度都是10-7,水电离出c(OH-)也等于溶液中c(OH-),是10-7,所以溶液呈中性。

    再分析d点,d点组成应该为KOH和K2SO3,所以水电离出的c(H+)一部分进入溶液中,另外一部分与SO32-的结合,而溶液中的c(OH-)一部分来自水的电离,另外一部分来自KOH,所以最终溶液中的c(OH-)大于溶液中的c(H+),溶液显碱性。

    b点对水的电离不再产生影响,故水电离出的c(H+)为10-7,d点SO32-对水电离的促进作用被OH-的抑制作用抵消,故水电离出的c(H+)为10-7。

    再以山东新高考模拟考的水溶液题进行分析:

    对于B选项,首先分析a点,a点主要是HA抑制了水的电离,所以溶液的c(H+)是HA电离出的c(H+)和水电离出的c(H+)之和,那么看水的电离程度,就要看c(OH-),溶液中的c(OH-)与水电离出的c(OH-)相等,是10-11.

    对于b点,NaOH抑制了水的电离,所以溶液中的c(H+)就是水电离出的c(H+),是10-11。

    所以bd两点水的电离程度相等。

    对于此类习题,把握住两个重点,一是水电离出的c(H+)只会走向两个方向,二是溶液中的c(H+)与水电离出的c(H+)的关系。

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