化学人教版选修水的电离和溶液的酸碱性.doc

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第二节 水的电离和溶液的酸碱性

重难点一影响水的电离平衡的因素

1.温度

因水的电离是吸热过程,故升高温度,水的电离平衡向右移动,c(H+)和c(OH-)同时增大,但因由水电离出的c(H+)和c(OH-)始终相等,故溶液呈中性。

2.加入酸或碱

向纯水中加入酸(或碱),由于酸(或碱)电离产生H+(或OH-),使水中c(H+)[或c(OH-)]增大,水的电离平衡向左移动,达到新平衡时,溶液中c(H+)[或c(OH-)]增大,水的电离程度减小,但温度未变,则KW不变。

3.加入活泼金属

向纯水中加入活泼金属,如金属钠,由于活泼金属可与水电离产生的H+直接发生置换反应,产生H2,使水的电离平衡向右移动。

重难点二溶液酸碱性的判断

溶液呈酸性、碱性还是中性,应看c(H+)和c(OH-)的相对大小,判断溶液酸碱性的依据主要有三点:

判据1 在25℃时的溶液中:

c(H+)>1×10-7mol/L 溶液呈酸性

c(H+)=1×10-7mol/L 溶液呈中性

c(H+)<1×10-7mol/L 溶液呈碱性

常温下,c(H+)>10-7mol/L时,溶液呈酸性,且c(H+)越大,酸性越强;c(OH-)越大,碱性越强。

判据2 在25℃时的溶液中:

pH<7 溶液呈酸性

pH=7 溶液呈中性

pH>7 溶液呈碱性

判据3 在任意温度下的溶液中:

c(H+)>c(OH-) 溶液呈酸性

c(H+)=c(OH-) 溶液呈中性

c(H+)

注意 用pH判断溶液酸碱性时,要注意条件,即温度。

不能简单地认为pH等于7的溶液一定为中性,如100℃时,pH=6为中性,pH<6才显酸性,pH>6显碱性,所以使用pH时需注明温度,若未注明温度,一般认为是常温,就以pH=7为中性。

重难点三pH试纸的使用

1.使用pH试纸测量溶液的pH时,一般先把一小片试纸放在洁净干燥的表面器皿或玻璃片上,用沾有待测液的玻璃棒点在试纸的中部,不能把试纸放在待测液中测定。

[来源:

学*科*网]

2.使用pH试纸测量溶液pH时,不能用水将pH试纸润湿。

因为这样做,已将溶液稀释,导致测定的pH不准确。

3.用广泛pH试纸测出的溶液pH只是整数值,而不会是3.1、5.2等小数值。

重难点四有关pH的计算

1.单一溶液pH的计算

强酸溶液(HnA),其物质的量浓度为cmol/L,则:

c(H+)=ncmol/L,pH=-lgc(H+)=-lgnc;强碱溶液[B(OH)n],其物质的量浓度为cmol/L,则c(OH-)=ncmol/L,c(H+)=mol/L,pH=-lgc(H+)=14+lgnc。

2.强酸、强碱混合液的pH计算

(1)强酸与强酸混合求pH

①非等体积混合

c(H+)=,然后再求pH。

②等体积混合可近似计算pH=pH小+0.3[来源:

学科网ZXXK]

(2)强碱与强碱混合求pH

①非等体积混合

先计算:

c(OH-)=,

再求c(H+)=,最后求pH。

②等体积混合,可近似计算pH=pH大-0.3。

(3)强酸与强碱混合

①恰好完全反应,溶液呈中性,pH=7。

②酸过量:

先求c(H+)余=,再求pH。

③碱过量:

先求c(OH-)余=,再求c(H+)=,然后求pH。

3.稀释后溶液pH的变化规律

(1)对于强酸溶液(pH=a)每稀释10n倍,pH增大n个单位,即pH=a+n(a+n<7)。

(2)对于强碱溶液(pH=b)每稀释10n倍,pH减小n个单位,即pH=b-n(b-n>7)。

(3)对于弱酸溶液(pH=a)每稀释10n倍,pH的范围是:

a

(4)对于弱碱溶液(pH=b)每稀释10n倍,pH的范围是:

b-n

重难点五中和滴定

1.中和滴定的关键

(1)准确测定参加反应的两种溶液的体积。

(2)准确判断中和滴定的终点。

2.指示剂的选择

在酸碱中和滴定时,常选甲基橙和酚酞作指示剂,不能用石蕊试液(因变色范围太大)。

3.操作注意事项

(1)滴速:

先快后慢,当接近终点时,应一滴一摇。

(2)终点:

最后一滴恰好使指示剂颜色发生明显的改变且半分钟内不变色,读出V(标)记录。

(3)在滴定过程中,左手控制活塞或玻璃小球,右手摇动锥形瓶,两眼注视锥形瓶内溶液颜色的变化。

4.误差分析

中和滴定实验中,产生误差的途径主要有操作不当、读数不准等,分析误差要根据计算式分析,c待测=,当用标准酸溶液滴定待测碱溶液时,c标准、V待测均为定值,c待测的大小取决于V标准的大小。

下列为不正确操作导致的实验结果偏差:

(1)仪器洗涤

①酸式滴定管水洗后,未润洗(偏高);②酸式滴定管水洗后,误用待测液润洗(偏高);③碱式滴定管水洗后,未润洗(偏低);④锥形瓶水洗后,用待测液润洗(偏高)。

(2)量器读数

①滴定前俯视酸式滴定管,滴定后平视(偏高);

滴定前仰视酸式滴定管,滴定后俯视(偏低)如图所示;

③滴定完毕后,立即读数,半分钟后颜色又褪去(偏低)。

(3)操作不当

①滴定前酸式滴定管尖嘴部分有气泡,滴定结束后气泡消失(偏高);

②滴定过程中,振荡锥形瓶时,不小心将溶液溅出(偏低);

①滴定过程中,锥形瓶内加少量蒸馏水(无影响)。

例1 25℃时,把1mL0.1mol/L的稀H2SO4加入水稀释制成2L溶液,在此溶液中由水电离产生的H+,其浓度接近于(  )

A.1×10-4mol/L      B.1×10-8mol/L

C.1×10-11mol/LD.1×10-10mol/L

答案 D

解析 向水中加硫酸,水中c(H+)显然增大,由于KW为常数,c(OH-)显然减小,c(OH-)只能由水电离产生,故只要先求c(OH-),便知道由H2O电离产生的c(H+);稀释后c(H+)=×2=1×10-4mol/L

由水电离产生的

c(H+)=c(OH-)=mol/L=1×10-10mol/L。

例2 下列溶液一定显酸性的是(  )

A.溶液中c(OH-)>c(H+)

B.滴加紫色石蕊试液后变红色的溶液

C.溶液中c(H+)=10-6mol/L

D.pH<7的溶液

答案 B

解析 判断溶液酸碱性的关键看c(H+)和c(OH-)相对大小,若c(H+)>c(OH-),溶液呈酸性;而pH<7或c(H+)>10-7mol/L,仅适用于常温时,若温度不确定,就不能用来判断溶液的酸碱性。

而B项中可使紫色石蕊试液变红,则该溶液为酸性。

例3 某温度(t℃)时,水的离子积为KW=1×10-13,则该温度(填“大于”、“小于”或“等于”)____________25℃,其理由是________________________________________________________________________。

若将此温度下pH=11的苛性钠溶液aL与pH=1的稀硫酸bL混合(设混合后溶液体积的微小变化忽略不计),试通过计算填写以下不同情况时两种溶液的体积比:

(1)若所得混合液为中性,则a∶b=________。

(2)若所得混合液的pH=2,则a∶b=E。

此溶液中各种离子的浓度由大到小排列顺序是________________________________________________________________________。

答案 大于 室温时水的KW=1×10-14<1×10-13,水的电离是吸热的,升温时水的电离平衡正向移动,KW增大

(1)10∶1

(2)9∶2 c(H+)>c(SO)>c(Na+)>c(OH-)

解析 KW随温度升高而增大,本题温度为高于25℃。

(1)H2SO4中,c(H+)=0.1mol/L,则NaOH溶液中c(OH-)==0.01mol/L[来源:

学科网ZXXK]

0.01mol×aL=0.1mol/L×bL

a∶b=10∶1

离子浓度关系:

c(Na+)>c(SO)>c(H+)=c(OH-)

(2)若pH=2,则

c(H+)混=

=0.01mol/L

a∶b=9∶2

离子浓度关系:

假如原来NaOH溶液为9L、H2SO4溶液则为2L,则:

n(Na+)=0.01mol/L×9L=0.09mol

剩余n(H+)=0.01mol/L×(9L+2L)=0.11mol[来源:

学科网]

n(SO)=×2L=0.1mol

所以:

c(H+)>c(SO)>c(Na+)>c(OH-)

例4 

如图为对10mL一定物质的量浓度的盐酸X用一定物质的量浓度的NaOH溶液Y滴定的图象,依据图象推出X和Y的物质的量浓度是下表内各组中的(  )

A

B

C

D

X/mol/L

0.12

0.04

0.03

0.09

Y/mol/L

0.04

0.12

0.09

0.03

答案 D

解析 由图知,30mLNaOH溶液恰好中和10mL盐酸,即3Y=X,表中A、D属此种情况,但A组中X=0.12mol/L,c(H+)=0.12mol/L,pH<1,不符合图象,D组中X=0.09mol/L,pH>1,加入20mLNaOH后溶液的

c(H+)=

=1×10-2mol/L

pH=-lg(1×10-2)=2,正好符合题意。

所以选D。

 根据室温时水的电离平衡,运用平衡移动原理分析下列问题。

1.酸或碱的稀溶液的密度与纯水相近,1L酸或碱的稀溶液约为1000g,其中H2O的物质的量近似为1000g÷18.0g/mol=55.6mol。

此时,发生电离的水是否仍为纯水状态时的1.0×10-7mol?

点拨 在酸或碱的稀溶液中,酸电离产生的H+或碱电离产生的OH-对H2O

H++OH-的影响是使平衡向逆反应方向移动,故发生电离的水比纯水状态时的要少。

1.比较下列情况下,c(H+)和c(OH-)的值或变化趋势(增加或减少):

纯水中的离子浓度

加少量盐酸

加少量氢氧化钠

c(H+)

c(OH-)

c(H+)和

c(OH-)大

小比较

c(H+)=

c(OH-)

点拨 

纯水中的离子浓度

加少量盐酸

加少量氢氧化钠

c(H+)

1.0×10-7

增加

减少

c(OH-)

1.0×10-7

减少

增加

c(H+)和

c(OH-)大

小比较

c(H+)=

c(OH-)

c(H+)>

c(OH-)

c(H+)<

c(OH-)

3.酸性溶液中是否有OH-存在?

碱性溶液中是否有H+存在?

试解释原因。

点拨 根据水的电离平衡可知,加入酸或加入碱会使平衡发生移动,但只要温度不变,KW就不变,即c(H+)·c(OH-)为一定值,故酸性溶液中仍存在OH-,碱性溶液中仍存在H+。

1.③④①② ②①④③

2.NH、OH-、NH3·H2O、NH3、H2O、H+

3.C 4.C 5.D 6.D 7.A 8.AD

9.一般地,各溶液pH如下(品牌不同,pH可能不同)

物品

酱油

洗涤灵

84消毒液

pH

5

6

7

8

12

c(H+)/(mol/L)

10-5

10-6

10-7

10-8

10-12

续表

洗发液

洁厕剂

洗衣液

柔软剂

6

1

8

6

10-6

10-1

10-8

10-6

10.

样品号

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