溶液中的离子反应第二单元.docx
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溶液中的离子反应第二单元
专题3溶液中的离子反应第二单元溶液的酸碱性
温故知新
新知预习
一、溶液的酸碱性
1.一种溶液是显酸性、中性还是碱性，取决于溶液中___________________________________。
2.在实际应用中，人们常用溶液中氢离子浓度的_____________来表示溶液的酸碱性，pH与c（H+）的关系为__________。
3.当pH__________7时，溶液中氢离子浓度和OH-浓度__________，溶液呈中性。
当pH__________7时，溶液中氢离子浓度__________OH-浓度，溶液显酸性，且pH越小，溶液中氢离子浓度越__________，溶液的酸性越__________。
当pH__________7时，溶液中氢离子浓度__________氢氧根离子浓度，溶液显碱性，且pH越大，溶液中氢氧根浓度越__________，溶液的碱性越__________。
4.我们熟悉的测定溶液的酸碱性的方法有__________和__________，用__________测定溶液的酸碱度也是一种很常用的方法。
二、酸碱中和滴定
1.酸碱中和滴定是利用已知浓度的酸（或碱）去滴定一定体积未知浓度的碱（或酸），通过测定反应完全时消耗__________，从而推算出__________的方法。
2.在酸碱中和滴定中，用到的主要仪器是__________，滴定管有__________和__________之分。
一般来说，酸式滴定管用于装__________性溶液或__________性溶液，碱式滴定管用于装__________性溶液。
3.在使用滴定管前，应检查__________________________________________________。
知识回顾
我们已知知道不仅工农业生产和科学实验中常常涉及溶液酸碱性，人们的生活与健康也与溶液的酸碱性有关。
因此，测试和调控溶液的pH对工农业生产、科学研究，以及日常生活中医疗保健都具有重要意义。
（1）人体各体液都有一定的pH，以保证正常的生理活动。
当体内的酸碱平衡失调时，血液的pH是诊断疾病的一个重要参数，而利用药物调控pH则是辅助治疗的重要手段之一。
（2）生活中，人们洗发时用的护发素，其主要功能也是调节头发的pH使之达到适宜的酸碱度。
（3）在环保领域中，酸性或碱性废水的处理常常利用中和反应，例如酸性废水可通过投加碱性废渣或通过碱性滤料层过滤使之中和；碱性废水可通过投加酸性废水或利用烟道气中和。
在中和处理的过程中可利用pH自动测定仪进行检测和控制。
互动课堂
疏导引导
知识点1：
溶液的pH及其测定方法
1.溶液的pH用溶液中H+浓度的负对数来表示，表达式：
pH=-lgc（H+）
注意：
（1）pH适用于表示在室温下c（H+）或c（OH-）都不大于1mol·L-1的稀溶液的酸碱性，反之，直接用c（H+）和c（OH-）表示。
（2）常用pH范围为0—14。
pH越大，溶液的碱性越强；pH越小，溶液的酸性越强。
2.pH的测定是非常重要的，常见的测定方法有两种：
（1）用pH试纸粗略测定，
（2）用酸度计（pH计）精确测定。
知识点2：
溶液酸碱性判断依据
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：
判据1：
在25℃的溶液中
c（H+）＞1×10-7mol·L-1酸性
c（H+）=1×10-7mol·L-1中性
c（H+）＜1×10-7mol·L-1碱性
常温下,c（H+）＞1×10-7mol·L-1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℃的溶液中
pH＜7酸性
pH=7中性
pH＞7碱性
判据3：
在任意温度下的溶液中
c（H+）＞c（OH-）酸性
c（H+）=c（OH-）中性
c（H+）＜c（OH-）碱性
如在25℃时，c（H+）=c（OH-）=10-7mol·L-1，溶液呈中性；而100℃时，c（H+）=c（OH-）=10-6mol·L-1，溶液仍显中性。
知识点3：
有关pH的计算
1.单一溶液的pH计算
强酸溶液（HnA）设其物质的量浓度为cmol·L-1，则c（H+）=ncmol·L-1,pH=-lgc（H+）=-lgnc，强碱溶液为c〔B（OH）2〕，设其物质的量浓度为cmol·L-1，则c（OH-）=ncmol·L-1,c（H+）=
mol·L-1,pH=-lgc（H+）=14+lgnc
2.强酸、强碱混合的pH计算
两种强酸混合后溶液中H+的物质的量浓度为c（H+）=
，然后求pH。
强碱和强碱混合后溶液中OH-的物质的量浓度为c（OH-）=
然后利用KW求出c（H+）,c（H+）=
，然后求pH。
强酸、强碱混合后，若两种物质恰好反应则溶液pH=7；若两种物质中有一种过量，则c（H+）=
（酸过量），c（OH-）=
（碱过量），c（H+）=
。
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，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，pH=b-n（b-n＞7）。
（3）对于弱酸溶液（pH=a）每稀释10n倍，pH范围是a＜pH＜a+n（即对于pH相同的强酸与弱酸稀释相同倍数，强酸pH变化的程度大）。
（4）对于弱碱溶液（pH=b）每稀释10n倍，pH的范围是b-n＜pH＜b（即对于pH相同的强碱与弱碱稀释相同倍数，强碱pH变化的程度大）。
（5）对于物质的量浓度相同的强酸和弱酸稀释相同倍数，pH变化也不同，其结果是强酸稀释后，pH增大得比弱酸快。
（强碱、弱碱类似）
规律小结：
碱按碱，酸按酸，同强等混弱点3，异强相混看过量，无限稀释7为限。
[]
知识点4：
中和滴定的仪器、试剂及滴定操作
1.仪器
2.试剂
3.滴定操作
［1］准备
（1）滴定管：
①检验酸式滴定管是否漏水；
②洗涤滴定管后要用标准液洗涤2—3次；
③用漏斗注入标准液至“0”刻度上方2—3cm处，并排除滴定管尖嘴处的气泡；
④将液面调节到“0”刻度（或“0”刻度以下某一刻度）记下刻度。
（2）锥形瓶：
只能用蒸馏水洗涤，不能用待测液润洗。
（3）移液管：
转移少量溶液用，其洗涤方法与滴定管相同。
［2］滴定
（1）用碱式滴定管取一定体积待测液于锥形瓶中，滴入2—3滴指示剂（酚酞试液）。
（2）用左手握活塞旋转开关，右手不断旋摇锥形瓶，眼睛注视锥形瓶中溶液的颜色变化至红色褪去变为无色溶液，记下刻度。
注意：
①滴定管应垂直；
②水平读数，视线与液面凹处、刻度三者在同一水平线上；
③滴定后应稍等几分钟，使内壁上液体顺利流下，然后才能读数；
④读数应精确到小数点后两位，如25.00mL是准确的，而不是25mL或25.000mL。
（3）把锥形瓶里的溶液倒掉，用蒸馏水把锥形瓶洗涤干净。
按以上操作重复2—3次，取2—3次测定数值的平均值，计算待测NaOH溶液的物质的量浓度。
注意：
“重复操作”不可忽视，目的是为了减小滴定误差。
知识点5：
中和滴定误差分析
酸碱中和滴定的关键：
一是准确测量参加中和反应的酸、碱溶液的体积；二是准确判断酸碱是否恰好完全中和。
酸碱中和滴定的误差也就主要源于这两个方面，下面对其分别作出分析。
1.液体体积测量误差的判断
液体体积测量中出现的误差，主要是对滴定管内液面读数的方式不同而引起的误差。
注意：
①滴定管的“0”刻度线在上端，刻度值由上往下增大。
②对滴定管内读数要以平视式来读，“液面”与刻度线齐平。
若以俯视式读数，刻度线高于“液面”，若以仰视式读数，刻度线低于“液面”。
③用滴定管测量液体体积，有两次读数（初读和末读），两个数值之差为液体体积。
④在液体体积测量时对象有两种情况：
一是既定液体体积的测量（对待测液）；二是未定液体体积的测量（对标准液）。
以上4点为分析液体体积测量误差的重要基础，下面将读数产生误差的因素及结果见下表说明。
2.滴定误差的判断
设标准溶液为HCl溶液，其体积为VA，物质的量浓度为cA；待测溶液为NaOH溶液，其体积为VB，物质的量浓度为cB，则有：
cB=
。
cB数学表达式是分析中和滴定结果（cB）的误差的理论基础。
误差的分析方法是分别判断cA、VA和VB的变化对cB的影响及cB的自身变化。
下面列出酸碱中和反应中几种滴定结果误差的情况以作启发：
（1）偏高。
常见情况如下：
①装标准溶液的滴定管水洗后没润洗，即装标准溶液；
②锥形瓶用待测液润洗；
③滴定前标准溶液的滴定管内有气泡，到终点后消失；
④滴后滴定管尖嘴处悬有液滴；
⑤滴后仰视读数；
⑥滴前俯视读数。
（2）偏低。
常见情况如下：
①滴定管取待测溶液时，水洗后即取待测液；
②滴定时待测液溅出；
③滴后俯视读数；
④滴前仰视读数。
活学巧用
1.25℃的下列溶液中，碱性最强的是（）
A.pH=11的溶液B.c（OH-）=0.12mol·L-1的溶液
C.1L中含有4gNaOH的溶液D.c（H+）=1×10-10mol·L-1的溶液
解析：
常温下，可以根据pH或c（H+）比较溶液的酸碱性，也同样可以根据c（OH-）的大小来比较。
在此为了计算方便，可以求出A、C、D三个选项中溶液的c（OH-），依次为1×10-3mol·L-1、0.1mol·L-1、1×10-4mol·L-1，然后再与B相比，就会发现B中溶液的c（OH-）最大，碱性最强。
答案：
B
2.下列溶液一定呈中性的是（）
A.pH=7的溶液B.c（H+）=c（OH-）的溶液
C.由强酸、强碱等物质的量反应得到的溶液D.非电解质溶于水得到的溶液
解析：
溶液呈中性的根本标志是：
c（H+）=c（OH-）。
当pH=7时，只说明c（H+）=10-7mol·L-1，当温度升高时，中性溶液中的c（H+）＞10-7mol·L-1，即pH＜7，故A错误。
等物质的量的强酸与强碱，由于它们所含的H+和OH-的物质的量未知，因此无法判断它们混合后溶液的酸碱性。
若n（H+）＞n（OH-）,H+过量，溶液呈酸性；若n（OH-）＞n（H+）,OH-过量，溶液呈碱性，只有当n（H+）=n（OH-）时，H+与OH-恰好完全反应，溶液才呈中性，故C也错误。
非电解质只是它本身不能直接电离产生离子，当它溶于水时可能与水反应生成能电离的物质，使溶液显酸性或碱性，如SO2溶于水生成H2SO3，溶液显酸性；NH3溶于水生成NH3·H2O，溶液显碱性。
答案：
B
3.在25℃时，某溶液中由水电离出的c（H+）=1×10-12mol·L-1，则该溶液的pH可能是（）
A.12B.7C.6D.2
解析：
纯水中由水电离出的c水（H+）=c水（OH-），向纯水中加酸或碱，水的电离均受到抑制，水的电离平衡左移，水电离出的H+和OH-的量相应减少，但c水（H+）=c水（OH-）。
若为酸，则c液（OH-）=c水（OH-）=c水（H+）=1×10-12mol·L-1。
由KW=c液（H+）·c液（OH-），有：
c液（H+）=
mol·L-1=1×10-2mol·L-1，pH=-lgc（H+）=-lg1×10-2=2。
故D选项符合题意。
若为碱，则c液（H+）=c水（H+）=1×10-12mol·L-1，则由pH=-lgc（H+）=-lg1×10-12=12。
故A选项符合题意。
答案：
AD
4.在25℃时，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，则混合之前，该强酸的pH与强碱的pH之间应满足的关系是______________________。
解析：
设强酸溶液为10L，则强碱溶液为1L。
两种溶液混合后呈中性，所以10c酸（H+）=c碱（OH-）。
根据碱溶液中水的离子积可得：
10c酸（H+）=
，则c酸（H+）·c酸（OH-）=
=10-15，取负对数得：
pH酸+pH碱=15。
答案：
pH酸+pH碱=15
5.pH=5和pH=3的两种盐酸以1∶2体积比混合，该混合溶液pH为（）
A.3.2B.4.0C.4.2D.5.0
解析：
设取pH=5和pH=3的两种盐酸分别为VL和2VL，pH=5的盐酸c（H+）=10-5mol·L-1，pH=3的盐酸c（H+）=10-3mol·L-1。
c混（H+）=
=6.7×10-4mol·L-1,pH=-lgc（H+）=-lg6.7×10-4=4-0.8=3.2。
答案：
A
6.将pH=6的CH3COOH溶液加水稀释1000倍后，溶液中的（）
A.pH=9B.c（OH-）=10-5mol·L-1C.pH≈7D.c（OH-）≈10-7mol·L-1
解析：
pH=6的CH3COOH浓度很小，稀释时要考虑水的电离。
酸液无论如何稀释都不会变成碱液，反之亦然。
答案：
CD
7.某学生中和滴定实验的过程如下：
a.取一支碱式滴定管;b.用蒸馏水洗净；c.加入待测的NaOH溶液；d.记录液面刻度读数；e.用酸式滴定管精确放出一定量标准酸液；f.置于未经标准酸液润洗的洁净锥形瓶中；g.加入适量蒸馏水；h.加入酚酞试液2滴；i.滴定时，边滴边摇荡；j.边滴加边注视滴定管内液面的变化；k.当小心滴加到溶液由无色变成粉红色时，即停止滴定；l.记录液面刻度读数；m.根据滴定管的两次读数得出NaOH溶液体积为22mL。
指出上述实验过程中的错误之处：
__________________（用编号表示）。
解析：
c.应用待测NaOH溶液润洗滴定管后，再装液体。
j.滴定时应注视锥形瓶内液体的颜色变化以及滴定的速度。
k.滴定终点溶液变粉红色且半分钟不褪色。
m.体积的读数应读到小数点后两位，如22.00mL。
答案：
c、j、k、m
8.在一支25mL的酸式滴定管中盛入0.1mol·L-1的HCl溶液，其液面恰好在5mL刻度处，若把滴定管中的溶液全部放入烧杯中，然后以0.1mol·L-1的NaOH溶液进行中和，则所需NaOH溶液的体积（）
A.大于20mLB.小于20mLC.等于20mLD.等于5mL
解析：
若要正确解答本题，必须准确了解滴定管的刻度特征，如图所示滴定管下部无刻度线的部分直至尖嘴底部均充满溶液，因而把溶液全部放入烧杯中，其体积大于20mL，用等浓度的NaOH溶液中和，所需NaOH溶液的体积应大于20mL。
注意滴定管的量程小于滴定管的最大实际容量。
答案：
A
9.用已知浓度的NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸，滴定开始时仰视滴定管，滴定到终点时平视滴定管读数，使计算出的盐酸浓度与实际浓度比较（）
A.偏高B.准确C.偏低D.可能偏高或偏低
解析：
仰视滴定管读开始刻度时V（NaOH，aq）=V2-V1中的V1偏大，V（NaOH，aq）偏低，c（HCl）=
中，c（HCl）也就偏低。
答案：
C
10.实验室用标准盐酸溶液测定某NaOH溶液的浓度，用甲基橙为指示剂，下列操作可能使测定结果偏低的是（）
A.酸式滴定管在装液前未用标准盐酸溶液润洗2—3次
B.开始实验时酸式滴定管尖嘴部分有气泡，在滴定过程中气泡消失
C.锥形瓶内溶液颜色变化由黄色变橙色，立即记下滴定管液面所在刻度
D.盛NaOH溶液的锥形瓶滴定前用NaOH溶液润洗2—3次
解析：
进行误差分析时要紧扣公式，确定不变量和变量。
c标V标=c（NaOH）V（NaOH），此题中标准液浓度为定值，NaOH的体积为定值，故NaOH浓度与标准液体积成正比。
A项酸式滴定管未用标准盐酸润洗，则导致盐酸实际浓度低，耗HCl比实际应消耗HCl体积大，则c（NaOH）偏高。
B选项开始有气泡，后无气泡，实际读出的盐酸体积偏大，则c（NaOH）偏高。
C选项变色后立即记录所在刻度，实际此时还未达到滴定终点，即实际读出的数值偏小，所以c（NaOH）偏低。
D选项，盛NaOH的锥形瓶润洗，导致耗酸增多，V标增大，c偏高。
答案：
C
11.用标准盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液时，若测得的结果偏高，则产生误差的原因可能是（）
A.滴定时，装未知浓度的NaOH溶液的锥形瓶忘记用NaOH溶液润洗
B.酸式滴定管用蒸馏水洗后，没用盐酸润洗
C.滴定前，滴定管的尖嘴处有气泡，而在滴定后气泡消失
D.滴定前以仰视式读取了酸式滴定管的读数，滴定后读数正确
解析：
误差分析紧扣公式c标V标=c待V待，c标为定值，V待为定值，则待测液浓度与标准液的体积成正比。
A选项锥形瓶不能润洗，未润洗对V标不产生影响，因此A无影响，排除。
B未润洗滴定管导致使用HCl偏多，V偏大，则待测液浓度偏高。
C选项滴定前有气泡，后无气泡，读出的液体体积偏大，故待测液浓度偏高。
D滴定前仰视，滴定后俯视，读出的液体体积偏小，待测液浓度偏低。
答案：
BC
主动成长
夯基达标
1.在100℃时，水的离子积为1×10-12,若该温度下某溶液中H+的浓度为1×10-7mol·L-1，则该溶液（）
A.呈碱性B.呈酸性C.呈中性D.c（OH-）=100c（H+）
解析：
此题考查了KW的应用以及酸碱性的判断。
KW=1×10-12mol2·L-2=c（H+）·c（OH-）=1×10-7mol·L-1c（OH-）
则c（OH-）=
=10-5mol·L-1
因此c（OH-）＞c（H+），溶液显碱性且10-5mol·L-1=c（OH-）=100c（H+）=100×10-7mol·L-1。
答案：
AD
2.下列溶液的pH＜7的是（）
A.人体内血液B.橙汁C.蔗糖水D.胃液
解析：
生物中许多生命活动是在溶液中进行的，而且要在一定的pH范围内，解题时应把化学知识与生物知识有机结合起来。
pH＜7说明溶液呈酸性，而血液略偏碱性，蔗糖是非电解质，其溶液为中性。
橙汁中含有许多有机酸，胃液中含有盐酸，因而B、D呈酸性，pH＜7。
答案：
BD
3.室温下，在pH=12的某溶液中，由水电离出来的OH-为（）
A.1.0×10-7mol·L-1B.1.0×10-6mol·L-1
C.1.0×10-2mol·L-1D.1.0×10-12mol·L-1
解析：
pH为12的溶液若为碱溶液则溶液中c（OH）=10-2mol·L-1，由KW=10-14mol2·L-2=c（H+）·c（OH-）知由水电离出来的c（H+）为10-12mol·L-1，若为盐溶液，该盐为强碱弱酸盐，溶液中的OH-全部是由水电离产生为10-2mol·L-1，由水电离出的H+一部分与弱酸根结合生成弱酸，导致c（OH-）＞c（H+）显碱性。
答案：
CD
4.pH=13的强碱溶液与pH=2的强酸溶液混合，所得混合液的pH=11，则强碱与强酸的体积比是（）
A.11∶1B.9∶1C.1∶11D.1∶9
解析：
本题是求两溶液的体积比，实际上考查的是pH的计算，且属于酸碱混合碱过量的情况。
可根据溶液混合反应后剩余c（OH-）浓度列式求解。
设以下标1表示酸，2表示碱。
则混合前碱中c2（OH-）=0.1mol·L-1，酸中c1（H+）=0.01mol·L-1，则：
c余（OH-）=10-3mol·L-1=
=0.001;解得V2∶V1=1∶9，故选项D正确。
此题也可用估算法巧解。
因强碱中c2（OH-）是强酸中c1（H+）的10倍，故二者恰好完全中和的体积比应为V2∶V1=1∶10,而题中不是恰好反应，而是碱稍过量，因而V2∶V1应略大于1∶10，从而得出结果。
答案：
D
5.pH相同的醋酸溶液和盐酸，分别用蒸馏水稀释至原体积的m和n倍，稀释后两溶液pH仍相同，则m和n的关系是（）
A.m=nB.m＞nC.m＜nD.无法判断
解析：
盐酸是强酸，完全电离，稀释至原体积的n倍后，c（H+）也随之变为原来的
。
醋酸是弱酸，不完全电离，也稀释至原体积的n倍时，pH小于盐酸溶液稀释后的pH。
因为CH3COOH
CH3COO-+H+又电离出H+，所以应继续加水稀释使pH增大，和盐酸的相等，即m＞n。
答案：
B
6.用已知浓度的NaOH溶液测定某H2SO4溶液的浓度，参考下图，从下表中选出正确选项（）
锥形瓶中溶液
滴定管中溶液
选用指示剂
选用滴定管
A
碱
酸
石蕊
乙
B
酸
碱
酚酞
甲
C
碱
酸
甲基橙
甲
D
酸
碱
酚酞
乙
解析：
此题考查酸碱中和滴定的注意事项。
选择指示剂要求颜色变化一定要明显故不选石蕊，排除A。
B项中滴定管中溶液为碱，选用乙滴定管，排除B。
C选项滴定管中为酸选甲，符合题意。
D项强碱滴定强酸两指示剂均可，滴定管内盛碱选乙符合题意。
答案：
CD
7.实验室用H2SO4滴定氨水，选用的指示剂是（）
A.甲基橙B.石蕊C.酚酞D.任选一种均可以
解析：
指示剂选择一定要颜色变化明显，排除B。
达到滴定中点时颜色变化范围与滴定产物酸碱性一致，H2SO4与氨水反应的产物（NH4）2SO4为酸性，故选A。
答案：
A
8.某温度下，重水D2O的离子积为1.6×10-15，若用pH一样的定义来规定pD=-lgc（D+），以下关于pD的叙述正确的是（）
A.中性溶液的pD=7.0
B.含0.01mol的NaOH的D2O溶液1L，其pD=12.0
C.溶有0.01molDCl的水溶液1L，其pD=2.0
D.在100mL0.25mol·L-1的DCl重水溶液中，加入50mL0.2mol·L-1的NaOD的重水溶液，其pD=1.0
解析：
KW=16×10-16,则c（D+）=4×10-8mol·L-1
A.pD=-lg4×10-8=8-2lg2=7.4,A错。
B中c（OD-）=
=0.01mol·L-1,pD=
=-lg16×10-14=12.8,B错。
C.c（D+）=
=0.01mol·L-1
pD=-lg0.01=2.0（符合题意）
D.c（D+）=
=0.1mol·L-1
pD=-lg0.1=1.0
答案：
CD
9.25℃时，若体积为Va、pH=a的某一元强酸与体积为Vb、pH=b的某一元强碱混合，恰好中和，且已知Va＜Vb和a=0.5b。
请填写下列空白：
（1）a值可否等于3（填“可”或“否”）_________，其理由是___________________________。
（2）a值可否等于5（填“可”或“否”）_________，其理由是___________________________。
（3）a的取值范围是多少？
解析：
此题给出条件①a＜7,b＞7②10-aVa=10-14+bVb
③Va＜Vb④a=0.5b
由以上4个条件知若a=3，则b=6，则pH=b的溶液为酸性溶液与题意不符，则a≠3。
若a=5则b=10,则10-5Va=10-14+10Vb
则
=10＞1即Va＞Vb与Va＜Vb矛盾。
因为b＞7故a=0.5×b＞3.5
又
=10-14+a+b＜1则a+b＜14
则a＜
故
＜a＜
答案：
（1）否若a=3则b=6，溶液显酸性，与题意不符故a≠3
（2）否若a=5,c（H+）=10-5mol·L-1,则b=10,c（OH-）=
10-4mol·L-1,
=
=10＞1,即Va＞Vb与Va＜Vb矛盾，故a≠5
（3）
＜a＜
10.
（1）图Ⅰ表示10mL量筒中液面的位置，A与B、B与C刻度相差1mL，如果刻度A为6，量筒中液体的体积是_________mL。
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