届一轮复习人教版 水的电离和溶液的酸碱性 学案.docx

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届一轮复习人教版水的电离和溶液的酸碱性学案

第29讲　水的电离和溶液的酸碱性

考纲要求

1.了解水的电离，离子积常数。

2．了解溶液pH的定义。

了解测定溶液pH的方法。

能进行pH的简单计算。

考点一　水的电离

1．水的电离

水的电离方程式为H2O＋H2O

H3O＋＋OH－或H2O

H＋＋OH－。

25℃时，纯水中c（H＋）＝c（OH－）＝1×10－7_mol·L－1。

任何水溶液中，由水电离出来的c（H＋）与c（OH－）都相等。

2．水的离子积常数

（1）水的离子积常数：

KW＝c（H＋）·c（OH－）。

25℃时，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，也适用于酸、碱、盐的稀溶液。

（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。

3．外界条件对水的电离平衡的影响

体系变化

条件　　　　　

平衡移动方向

KW

水的电离程度

c（OH－）

c（H＋）

酸

逆

不变

减小

减小

增大

碱

逆

不变

减小

增大

减小

可水解

的盐

Na2CO3

正

不变

增大

增大

减小

NH4Cl

正

不变

增大

减小

增大

温度

升温

正

增大

增大

增大

增大

降温

逆

减小

减小

减小

减小

其他：

如加入Na

正

不变

增大

增大

减小

1．（RJ选修4·P52,6改编）室温下，柠檬水溶液的pH是3，则其中由水电离出的c（H＋）是（　　）

A．0.1mol·L－1　　　B．1×10－3mol·L－1

C．1×10－7mol·L－1D．1×10－11mol·L－1

答案：

　D

2．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）水的离子积KW随温度的改变而变化（　　）

（2）25℃只有在纯水中，才有KW＝1×10－14（　　）

（3）25℃在任何水溶液中，都有KW＝1×10－14（　　）

（4）在酸性溶液中，由水电离的c（H＋）>c（OH－）（　　）

（5）升高温度，水的KW增大（　　）

（6）在纯水中滴加少量稀盐酸，会促进水的电离（　　）

（7）升高温度，水的电离平衡正向移动（　　）

（8）任何盐类都会促进水的电离（　　）

答案：

（1）√　

（2）×　（3）√　（4）×　（5）√　（6）×（7）√　（8）×

3．甲同学认为在水中加入H2SO4，水的电离平衡向左移动，解释是加入H2SO4后c（H＋）增大，平衡左移。

乙同学认为加入H2SO4后，水的电离平衡向右移动，解释为加入H2SO4后，c（H＋）浓度增大，H＋与OH－中和，平衡右移。

你认为哪种说法正确？

说明原因。

答案：

　甲正确；温度不变，KW是常数，加入H2SO4，c（H＋）增大，c（H＋）·c（OH－）>KW，平衡左移。

考向一　水的电离平衡

1．一定温度下，水溶液中H＋和OH－的浓度变化曲线如图。

下列说法正确的是（　　）

A．升高温度，可能引起由c向b的变化

B．该温度下，水的离子积常数为1.0×10－13

C．该温度下，加入FeCl3可能引起由b向a的变化

D．该温度下，稀释溶液可能引起由c向d的变化

解析：

　升温促进水的电离，升温后溶液不能由碱性变为中性，A项错误；根据c（H＋）和c（OH－）可求出KW＝1.0×10－14，B项错误；加入FeCl3，Fe3＋水解溶液呈酸性，可引起由b向a的变化，C项正确；温度不变，稀释后c（OH－）减小，c（H＋）增大，但仍在该曲线上，不可能到达d点，D项错误。

答案：

　C

外界条件对水电离的影响

—

—

考向二　水电离出的c（H＋）或c（OH－）的定性比较

2．

（1）25℃时，相同物质的量浓度的下列溶液中：

①NaCl　②NaOH　③H2SO4　④（NH4）2SO4，其中水的电离程度按由大到小的顺序____________。

（2）物质的量浓度相同的NaOH溶液与盐酸溶液中，水的电离程度__________；常温下，pH＝5的NH4Cl溶液与pH＝9的CH3COONa溶液中，水的电离程度__________。

（均填“前者大”“后者大”或“相同”）。

答案：

（1）④>①>②>③

（2）相同　相同

考向三　水电离出的c（H＋）或c（OH－）的计算

3．求算下列溶液中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－）＝________。

答案：

（1）10－12mol·L－1　10－12mol·L－1

（2）10－10mol·L－1　10－10mol·L－1

（3）10－2mol·L－1

（4）10－4mol·L－1

4．25℃时，在等体积的①pH＝0的H2SO4溶液、②0.05mol/L的Ba（OH）2溶液、③pH＝10的Na2S溶液、④pH＝5的NH4NO3溶液中，发生电离的水的物质的量之比是（　　）

A．1∶10∶1010∶109　　B．1∶5∶5×109∶5×108

C．1∶20∶1010∶109D．1∶10∶104∶109

解析：

　①中水电离出的c（H＋）＝1.0×10－14mol·L－1，②中水电离出的c（H＋）＝

＝1.0×10－13

mol·L－1，③中水电离出的c（H＋）＝

＝1.0×10－4mol·L－1，④中水电离出的c（H＋）＝1.0×10－5mol·L－1，可得发生电离的水的物质的量之比为1.0×10－14∶1.0×10－13∶1.0×10－4∶1.0×10－5＝1∶10∶1010∶109，A正确。

答案：

　A

25℃时水电离出的c（H＋）或c（OH－）的5种类型的计算方法

（1）中性溶液：

c（H＋）＝c（OH－）＝1.0×10－7mol/L

（2）溶质为酸的溶液

H＋来源于酸电离和水电离，而OH－只来源于水，故有c（OH－）水＝c（H＋）水＝c（OH－）溶液。

（3）溶质为碱的溶液

OH－来源于碱电离和水电离，而H＋只来源于水，故有c（H＋）水＝c（OH－）水＝c（H＋）溶液。

（4）水解呈酸性的盐溶液：

c（H＋）水＝c（H＋）溶液。

（5）水解呈碱性的盐溶液：

c（OH－）水＝c（OH－）溶液。

考点二　溶液的酸碱性和pH

1．溶液的酸碱性

溶液的酸碱性取决于溶液中c（H＋）和c（OH－）的相对大小。

（1）酸性溶液：

c（H＋）>c（OH－），常温下，pH<7。

（2）中性溶液：

c（H＋）＝c（OH－），常温下，pH＝7。

（3）碱性溶液：

c（H＋）7。

2．pH及其测量方法

（1）计算公式：

pH＝－lgc（H＋）。

（2）25℃时，pH与溶液中的c（H＋）的关系：

（3）适用范围：

25_℃时，0～14。

（4）测量方法

①pH试纸法：

用镊子夹取一小块试纸放在洁净的玻璃片或表面皿上，用玻璃棒蘸取待测液点在试纸的中央，变色后与标准比色卡对照，即可确定溶液的pH。

②pH计测量法。

1．（RJ选修4·P52,1改编）下列溶液pH由小到大的排列顺序是（　　）

①0.1mol·L－1盐酸　②0.1mol·L－1H2SO4溶液　③0.1mol·L－1NaOH溶液　④0.1mol·L－1CH3COOH溶液

A．③④①②B．④③①②

C．②①④③D．③④②①

答案：

　C

2．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）用润湿的试纸测溶液的pH，一定会使结果偏低（　　）

（2）一定温度下，pH＝a的氨水溶液，稀释10倍后，其pH＝b，则a＝b＋1（　　）

（3）25℃时，pH＝4.5的番茄汁中c（H＋）是pH＝6.5的牛奶中c（H＋）的2倍（　　）

（4）25℃时，某溶液中水电离出的c（H＋）＝10－13，则该溶液的pH一定为13（　　）

（5）常温下，pH＝3的盐酸和pH＝12的NaOH溶液等体积混合所得溶液呈碱性（　　）

（6）25℃时，pH＝2的CH3COOH和pH＝12的NaOH溶液等体积混合所得溶液呈中性（　　）

（7）25℃时，pH＝2的盐酸和pH＝12的氨水等体积混合所得溶液呈酸性（　　）

答案：

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）√　（6）×

（7）×

3．用pH试纸测溶液的pH时应注意什么问题？

记录数据时又要注意什么？

是否可用pH试纸测定氯水的pH?

答案：

　pH试纸使用前不能用蒸馏水润湿，否则待测液因被稀释可能产生误差；用pH试纸读出的pH只能是整数；不能用pH试纸测定氯水的pH，因为氯水呈酸性的同时呈现强氧化性（漂白性）。

考向一　走出溶液稀释时pH值判断误区

1．

（1）1mLpH＝5的盐酸，加水稀释到10mLpH＝__________；加水稀释到100mL，pH________7。

（2）pH＝5的H2SO4溶液，加水稀释到500倍，则稀释后c（SO

）与c（H＋）的比值为________。

解析：

（2）稀释前c（SO

）＝

mol·L－1；稀释后c（SO

）＝

＝10－8mol·L－1；c（H＋）接近10－7mol·L－1，所以

＝

＝

。

答案：

（1）6　接近　

（2）1∶10

2．

（1）体积相同，浓度均为0.2mol·L－1的盐酸和CH3COOH溶液，分别加水稀释10倍，溶液的pH分别变成m和n，则m与n的关系为________。

（2）体积相同，浓度均为0.2mol·L－1的盐酸和CH3COOH溶液，分别加水稀释m倍、n倍，溶液的pH都变成3，则m与n的关系为__________。

（3）体积相同，pH均等于1的盐酸和CH3COOH溶液，分别加水稀释m倍、n倍，溶液的pH都变成3，则m与n的关系为____________。

（4）体积相同，pH均等于13的氨水和NaOH溶液，分别加水稀释m倍、n倍，溶液的pH都变成9，则m与n的关系为____________。

解析：

（1）等浓度的盐酸和醋酸稀释过程的图象如图甲所示：

分别加水稀释10倍后，二者的浓度仍相同，由于HCl是强电解质，CH3COOH是弱电解质，HCl的电离程度大于CH3COOH的电离程度，因此盐酸中的氢离子浓度大于醋酸中的氢离子浓度，因此有m

（2）由图甲可知，若二者稀释相同的倍数，则盐酸的pH小于醋酸的pH，若要二者的pH相等，则盐酸稀释的倍数大于醋酸稀释的倍数，故有m>n。

（3）由于醋酸中存在电离平衡，在稀释过程中CH3COOH会继续电离出H＋，其稀释过程中的图象如图乙所示。

若稀释后溶液的pH都变成3（画一条平行于x轴的水平线），易得m

（4）与（3）相似画一个稀释图象即可，然后根据图象易得m>n。

答案：

（1）m

（2）m>n　（3）mn

酸碱稀释时pH的变化规律

酸（pH＝a）

酸（pH＝a）

碱（pH＝b）

弱酸

强酸

弱碱

强碱

稀释10n倍

a＋n

>b－n

b－n

无限稀释

pH趋向于7

考向二　多角度计算溶液的pH

计算溶液pH的总体原则

（1）若溶液为酸性，先求c（H＋），再求pH＝－lgc（H＋）。

（2）若溶液为碱性，先求c（OH－），再求c（H＋）＝

KW/c（OH－），最后求pH。

3．求下列溶液的pH（常温条件下）（已知lg2＝0.3）

（1）0.005mol·L－1的H2SO4溶液

（2）已知CH3COOH的电离常数Ka＝1.8×10－5，

0．1mol·L－1的CH3COOH溶液

（3）0.1mol·L－1的NH3·H2O溶液（NH3·H2O的电离度α＝1%，电离度＝

×100%）

解析：

（1）c（H＋）＝0.005mol·L－1×2＝0.01mol·L－1

pH＝2

（2）设溶液中c（H＋）＝xmol·L－1

　　　　　CH3COOH

CH3COO－＋H＋

起始浓度/（mol·L－1）0.100

变化浓度/（mol·L－1）xxx

平衡浓度/（mol·L－1）0.1－xxx

＝1.8×10－5

经计算取舍后x＝2×10－3

pH＝3－lg2＝2.7

（3）c（OH－）＝0.1mol·L－1×1%＝0.001mol·L－1

c（H＋）＝

mol·L－1＝1×10－11mol·L－1，pH＝11

答案：

（1）2　

（2）2.7　（3）11

4．求室温下，下列溶液的pH，已知lg2＝0.3，lg5＝0.7。

（1）将pH＝8的NaOH与pH＝10的NaOH等体积混合。

（2）常温下，将pH＝5的盐酸与pH＝9的NaOH溶液以体积比11∶9混合。

（3）将pH＝3的HCl与pH＝3的H2SO4等体积混合。

（4）0.001mol·L－1的NaOH溶液。

（5）pH＝2的盐酸与等体积的水混合。

解析：

（1）pH＝8的NaOH溶液中：

c（H＋）＝10－8mol·L－1，c（OH－）＝10－6mol·L－1。

pH＝10的NaOH溶液中：

c（H＋）＝10－10mol·L－1，c（OH－）＝10－4mol·L－1。

混合后溶液中：

c（OH－）＝

mol·L－1≈5×10－5mol·L－1，

c（H＋）＝

mol·L－1＝2×10－10mol·L－1，

pH＝10－lg2＝9.7。

（2）pH＝5的盐酸中c（H＋）＝10－5mol·L－1

pH＝9的NaOH溶液中c（OH－）＝10－5mol·L－1

根据题意知二者混合后盐酸过量，剩余的c（H＋）＝

＝10－6mol·L－1；pH＝6

（3）pH相同的强酸溶液混合后pH不变。

（4）c（H＋）＝

mol·L－1＝10－11mol·L－1　pH＝11

（5）pH＝2的盐酸中c（H＋）＝10－2mol·L－1，用水稀释后c（H＋）＝

＝5×10－3mol·L－1　

pH＝3－lg5＝2.3

答案：

（1）9.7　

（2）6　（3）3　（4）11　（5）2.3

考向三　强酸与强碱混合呈中性时，pH与体积的关系推导

常温下设强酸与强碱混合后溶液呈中性，因c（H＋）酸·V酸＝c（OH－）碱·V碱，故有

＝

。

在碱溶液中c（OH－）碱＝

，将其代入上式得c（H＋）酸·c（H＋）碱＝

，两边取负对数得pH酸＋pH碱＝14－lg

。

5．在某温度时，测得0.01mol·L－1的NaOH溶液的pH＝11。

（1）该温度下水的离子积常数KW＝________。

（2）在此温度下，将pH＝a的NaOH溶液VaL与pH＝b的硫酸VbL混合。

①若所得混合液为中性，且a＝12，b＝2，则Va∶Vb＝______。

②若所得混合液为中性，且a＋b＝12，则Va∶Vb＝______。

解析：

（1）由题意知，溶液中c（H＋）＝10－11mol·L－1，c（OH－）＝0.01mol·L－1，故KW＝c（H＋）·c（OH－）＝10－13。

（2）①根据中和反应：

H＋＋OH－===H2O。

c（H＋）·V酸＝c（OH－）·V碱

10－2·Vb＝

·Va

＝

＝1∶10。

②根据中和反应H＋＋OH－===H2O

c（H＋）·Vb＝c（OH－）·Va

10－b·Vb＝

·Va

＝

＝1013－（a＋b）＝10，即Va∶Vb＝10∶1。

答案：

（1）10－13　

（2）①1∶10　②10∶1

强酸与强碱混合呈中性时，“V酸∶V碱”与“pH酸＋pH碱”的关系归纳如下：

V酸∶V碱

c（H＋）∶c（OH－）

pH酸＋pH碱

10∶1

1∶10

15

1∶1

1∶1

14

1∶10

10∶1

13

m∶n

n∶m

14＋lgm/n

考点三　酸碱中和滴定

1．实验原理

利用酸碱中和反应，用已知浓度酸（或碱）来测定未知浓度的碱（或酸）的实验方法。

酸碱中和滴定关键：

（1）准确测定标准液的体积；

（2）准确判断滴定终点。

2．实验用品

（1）仪器：

酸式滴定管（如图A）、碱式滴定管（如图B）、滴定管夹、铁架台、锥形瓶。

（2）试剂：

标准液、待测液、指示剂、蒸馏水。

（3）常用酸碱指示剂的变色范围

指示剂

变色范围的pH

石蕊

<5.0红色

5.0～8.0紫色

>8.0蓝色

甲基橙

<3.1红色

3.1～4.4橙色

>4.4黄色

酚酞

<8.2无色

8.2～10.0粉红色

>10.0红色

（4）滴定管的使用

试剂性质

滴定管

原因

酸性、氧化性

酸式滴定管

氧化性物质易腐蚀橡胶管

碱性

碱式滴定管

碱性物质易腐蚀玻璃，致使玻璃活塞无法打开

3.实验操作（以标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例）

（1）滴定前的准备

①滴定管

②锥形瓶：

注碱液→记读数→加指示剂。

（2）滴定

（3）终点判断

等到滴入最后一滴标准液，指示剂变色，且半分钟内不恢复原来的颜色，视为滴定终点并记录标准液的体积。

4．数据处理

按上述操作重复二至三次，求出用去标准盐酸体积的平均值，根据c（NaOH）＝

计算。

1．（RJ选修4·P52,4改编）判断下列说法是否正确

（1）滴定管装滴定液时应先用滴定液润洗（　　）

（2）“中和滴定”实验中，容量瓶和锥形瓶用蒸馏水洗净后即可使用，滴定管和移液管用蒸馏水洗净后，须经干燥或润洗后方可使用（　　）

（3）用0.2000mol·L－1NaOH标准溶液滴定HCl与CH3COOH的混合液（混合液中两种酸的浓度均约为0.1mol·L－1），至中性时，溶液中的酸未被完全中和（　　）

（4）中和滴定实验时，用待测液润洗锥形瓶（　　）

答案：

（1）√　

（2）√　（3）√　（4）×

2．

（1）滴定管为什么要润洗？

锥形瓶需要润洗吗？

（2）读数时为什么要平视凹液面？

（3）滴定管排空气的目的是什么？

答案：

（1）滴定管不润洗相当于对所盛装溶液的稀释，锥形瓶不需润洗，润洗后相当于所盛装溶液的物质的量增大。

（2）仰视读数偏大，俯视读数偏小。

（3）如不排空气，取液时体积变小，滴定时体积变大。

3．滴定终点就是酸碱恰好中和的点吗？

答案：

　滴定终点是指示剂颜色发生突变的点，不一定是酸碱恰好中和的点。

考向一　中和滴定仪器及指示剂的选择

选择指示剂的基本原则

（1）变色范围与终点pH吻合或接近。

（2）指示剂变色范围越窄越好。

（3）指示剂在滴定终点时颜色变化明显。

1．用已知浓度的NaOH溶液测定某H2SO4溶液的浓度，参考图甲、乙，下表中正确的选项是（　　）

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

甲

B

酸

碱

酚酞

甲

C

碱

酸

甲基橙

乙

D

酸

碱

酚酞

乙

解析：

　用已知浓度的NaOH溶液测定某H2SO4溶液的浓度时，可将H2SO4溶液滴入一定体积的NaOH溶液中，此种情况下滴定管中是H2SO4溶液，锥形瓶中是NaOH溶液，A选项指示剂选择错误，C选项滴定管选择错误。

也可将NaOH溶液滴入一定体积的H2SO4溶液中，此种情况下滴定管中是NaOH溶液，锥形瓶中是H2SO4溶液，B错误、D正确。

答案：

　D

考向二　滴定终点的判断

判断滴定终点的答题模板

当滴入最后一滴×××标准溶液，溶液变成×××色，且半分钟内颜色不恢复原来颜色。

说明：

解答此类题目注意3个关键点。

（1）最后一滴：

必须说明滴入“最后一滴”溶液。

（2）颜色变化：

必须说明滴入“最后一滴”溶液后溶液“颜色的变化”。

（3）半分钟：

必须说明溶液颜色变化后“半分钟内不再恢复原来颜色”。

2．

（1）用amol·L－1的HCl滴定未知浓度的NaOH溶液，用酚酞作指示剂，达到滴定终点的现象是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

若用甲基橙作指示剂，滴定终点现象是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）用标准碘溶液滴定溶有SO2的水溶液，以测定水中SO2的含量，应选用________作指示剂，达到滴定终点的现象是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）用标准酸性KMnO4溶液滴定溶有SO2的水溶液，以测定水中SO2的含量，是否需要选用指示剂________（填“是”或“否”），达到滴定终点的现象是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数：

一定条件下，将TiO2溶解并还原为Ti3＋，再以KSCN溶液作指示剂，用NH4Fe（SO4）2标准溶液滴定Ti3＋至全部生成Ti4＋。

滴定Ti3＋时发生反应的离子方程式为

________________________________________________________________________，

达到滴定终点时的现象是

________________________________________________________________________。

答案：

（1）滴入最后一滴标准液，溶液由红色变为无色，且半分钟内不恢复红色　当滴入最后一滴标准液，溶液由黄色变为橙色，且半分钟内不恢复黄色

（2）淀粉溶液　当滴入最后一滴标准液，溶液由无色变为蓝色，且半分钟内不褪色

（3）否　当滴入最后一滴酸性KMnO4溶液，溶液由无色变为紫红色，且半分钟内不褪色

（4）Ti3＋＋Fe3＋===Ti4＋＋Fe2＋　当滴入最后一滴NH4Fe（SO4）2标准溶液后，溶液变成血红色，且半分钟内不恢复原来的颜色

考向三　滴定数据处理

角度1　滴定曲线的绘制和应用

3．海带中碘含量的测定

取0.0100mol·L－1的AgNO3标