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水的电离和溶液的酸碱性

第二节水的电离和溶液的酸碱性

(第1课时)

【学习目标】⒈了解水的电离平衡及其“离子积”

⒉了解溶液的酸碱性和pH的关系

【学习重点】⒈水的离子积

  ⒉溶液的酸碱性和pH的关系

【学习难点】水的离子积

【学习过程】

【课前预习】

1、写出下列物质在水溶液中的电离方程式

KHCO3KAl(SO4)2

H2SO4H2S

Ca(OH)2NH3·H2O

2、[思考]

①以上物质的水溶液中有哪些微粒?

酸溶液中是否-有OH-存在?

碱溶液中是否-城有H+存在?

盐溶液中是否-有H+,OH-存在?

②水是不是电解质?

它能电离吗?

如能请写出水的电离方程式。

纯水中有哪些微粒?

根据所学的弱电解质的电离平衡,请列举出可能会影响水的电离的因素。

 

一、水的电离

1.水的电离:

水是电解质,发生电离,电离过程

水的电离平衡常数的表达式为  

[思考]实验测得,在室温下1LH2O(即mol)中只有1×10-7molH2O电离,则室温下C(H+)和C(OH-)分别为多少?

纯水中水的电离度α(H2O)=

2.水的离子积

水的离子积表达式:

KW=。

[思考]:

常温下(250C时):

纯水Kw==。

温度升高,水的电离平衡向什么方向移动,C(H+)和C(OH-)分别会怎么变化?

KW会怎么变化?

影响因素:

水的离子积KW只与有关,越高KW越

[针对性练习1]

水的电离过程为H2OH++OH-,在不同温度下其离子积为Kw25℃=1×10-14,Kw35℃=2.1×10-14。

则下列叙述正确的是:

A、CH+随着温度的升高而降低B、在35℃时,纯水中CH+>COH-

C、水的电离常数Kw25>Kw35D、水的电离是一个吸热过程

某温度时水的离子积Kw=3.8×10-13,则该温度时纯水的C(H+)是 ()

A.等于1×10-7mol/LB.小于1×10-7mol/LC.大于1×10-7mol/LD.无法确定

[思考]:

①酸溶液中是否-有OH-存在?

碱溶液中是否有H+存在?

盐溶液中是否-有H+,OH-存在?

②常温下(250C时),纯水,酸溶液,碱溶液,盐溶液中c(H+)·c(OH-)分别为多少?

适用范围:

KW不仅适用于纯水,也适用于酸、碱、盐的稀溶液。

任何水溶液中,由水所电离而生成的c(H+)c(OH-)。

[针对性练习2]常温下(250C时)

①在0.01mol/LHCl溶液中,C(H+)=,C(OH-)=,

由水电离出的H+浓度=,由水电离出的OH-浓度=。

②在0.01mol/LNaOH溶液中,C(OH-)=,C(H+)=,

由水电离出的H+浓度=,由水电离出的OH-浓度=。

③在0.01mol/LNaCl溶液中,C(OH-)=,C(H+)=,

由水电离出的H+浓度=,由水电离出的OH-浓度=。

 

[小结]根据上面的计算,填写下表(影响水的电离平衡的因素)

条件变化

平衡移

动方向

c(H+)

(mol/L)

c(OH-)

(mol/L)

水的电

离程度

KW

c(H+)与c(OH-)的关系

升高温度

加入NaCl

加入HCl

加入NaOH

3影响水的电离平衡的因素:

(1)升高温度,促进水的电离KW增大

 

(2)酸、碱抑制水的电离

[思考]:

①上述溶液分别呈什么性?

②决定溶液酸碱性的因素是什么?

二、溶液的酸碱性和pH

1.重要规律:

在一定温度时,稀电解质溶液里C(H+)与C(OH-)的乘积是一个常数。

C(稀)

≤1mol/L

2.溶液的酸碱性常温(25℃)

中性溶液:

C(H+)C(OH-)C(H+)1×10-7mol/L

酸性溶液:

C(H+)C(OH-)C(H+)1×10-7mol/L

碱性溶液:

C(H+)C(OH-)C(H+)1×10-7mol/L

注意:

①水溶液中H+与OH-始终共存

②溶液的酸碱性与C(H+)和C(OH-)的相对大小有关

[思考]:

在稀溶液中,c(H+)和c(OH-)数值很小,表示溶液的酸碱性不方便,还有其它数值可以表示溶液的酸碱性吗?

pH和c(H+)是什么关系呢?

3.溶液的pH

(1)定义:

PH=,

【轻松做答】:

(1)C(H+)=1×10-6mol/LpH=______;C(H+)=1×10-3mol/LpH=_____

C(H+)=1×10-mmol/LpH=______;C(OH-)=1×10-6mol/LpH=______

C(OH-)=1×10-10mol/LpH=______;C(OH-)=1×10-nmol/LpH=______

(2)pH=2C(H+)=________;pH=8c(H+)=________

(3)c(H+)=1mol/LpH=______;c(H+)=10mol/LpH=______

注意:

①当溶液中[H+]或[OH-]大于1mol/L时,不用pH表示溶液的酸碱性。

②广泛pH的范围为0~14。

③C(H+)越大pH越小酸性越强,C(OH-)pH越大越大碱性越强

(2)pH与溶液酸碱性的关系(25℃时)

pH

溶液的酸碱性

pH<7

溶液呈性,pH越小,溶液的酸性

pH=7

溶液呈性

pH>7

溶液呈性,pH越大,溶液的碱性

(3)溶液PH的测定方法

①酸碱指示剂法

 说明:

常用的酸碱指示剂有石蕊、甲基橙、酚酞试液。

            常用酸碱指示剂的pH变色范围

指示剂

    变色范围的pH

石蕊

<5红色

5-8紫色

>8蓝色

甲基橙

<3.1红色

3.1-4.4橙色

>4.4黄色

酚酞

<8无色

8-10浅红色

>10红色

②pH试纸法

使用方法:

③PH计法

小结:

与温度有关的物理量

水的离子积KW.常温(25℃)Kw=1×10-14

中性溶液中C(H+)或C(OH-)常温(25℃)C(H+)=1×10-7mol/L

或C(OH-)=1×10-7mol/L

中性溶液中的pH常温(25℃)pH=7

【反馈练习】

 1.纯水在10℃和50℃的C(H+),前者与后者的关系是()

A.前者大B.后者大C.相等D.不能确定

2.下列措施能使水的电离程度增大的是()

A.加热B.加入硫酸溶液C.加入氢氧化钠溶液D.降温

3.将纯水加热至较高温度,下列叙述正确的是( )  

A.水的离子积变大、C(H+)变小、呈酸性B.水的离子积不变、C(H+)不变、呈中性

C.水的离子积变小、C(H+)变大、呈碱性D.水的离子积变大、C(H+)变大、呈中性

4.100℃时,Kw=1.0×10-12,若100℃某溶液中的c(H+)=1.0×10-7mol/L,则该溶液

A.呈中性  B.呈碱性  C.呈酸性  D.c(OH-)/c(H+)=100

5.室温下,在pH=12的强碱溶液中,由水电离出的c(OH-)为()

A.1.0×10-7mol•L-1B.1.0×10-6mol•L-1C.1.0×10-2mol•L-1D.1.0×10-12mol•L-1

6.常温下,某溶液中,由水电离出的c(H+)=1.0×10-11mol/L,该溶液pH可能为

A.11     B.3      C.8      D.7

7.在由水电离产生的H+浓度为1×10-13mol·L-1的溶液中,一定能大量共存的离子组是

①K+、Cl-、NO3-、S2-②K+、Fe2+、I-、SO42-③Na+、Cl-、NO3-、SO42-

④Na+、Ca2+、Cl-、HCO3-⑤K+、Ba2+、Cl-、NO3-

A.①③B.③⑤C.③④D.②⑤

8.能说明溶液呈中性的可靠依据是()

A.pH=7B.c(H+)=c(OH-)C.pH试纸不变色D.石蕊试液不变色

9.下列溶液肯定显酸性的是()

A.含H+的溶液B.能使酚酞呈无色的溶液

C.pH<7的溶液D.c(OH-)

10.下列说法中正确的是

A.在25℃的纯水中,c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L,呈中性

B.溶液中若c(H+)>10-7mol/L,则c(H+)>c(OH-),溶液显酸性

C.c(H+)越大,则pH值越大,溶液的碱性越强

D.pH值为0的溶液中c(H+)=0mol/L

11.体积相同、浓度相同的盐酸和醋酸,与碱中和时消耗的量()

A.相同  B.盐酸多  C.醋酸多  D.无法比较

12.体积相同、pH相同的盐酸和醋酸,与碱中和时消耗的量()

A.相同  B.盐酸多  C.醋酸多  D.无法比较

13.25℃、

浓度均为0.1mol/L的下列溶液中CH+由大到小的排列顺序:

①氨水②NaOH③盐酸④醋酸

14.某温度下纯水中C(H+)=2×10-7mol/L,则此时溶液中的C(OH-)=___________。

若温度不变,滴入稀盐酸使C(H+)=5×10-6mol/L,则此时溶液中的C(OH-)=___________。

 

【第二节】水的电离和溶液的酸碱性

第2课时

【课标要求】⒈了解溶液的酸碱性和pH的关系

⒉掌握有关混合溶液pH值的简单计算

3、了解溶液稀释时pH的变化规律

【学习重点】⒈水的离子积,H+浓度、OH-浓度、pH值与溶液酸碱性的关系

⒉有关溶液pH值的计算

【学习难点】pH值的计算

【旧知回顾】

溶液的酸碱性和pH

⒈定义:

PH=,广泛pH的范围为0~14。

⒉意义:

溶液的酸碱性常温(25℃)

中性溶液:

C(H+)C(OH-)C(H+)1×10-7mol/LpH7

酸性溶液:

C(H+)C(OH-)C(H+)1×10-7mol/LpH7

碱性溶液:

C(H+)C(OH-)C(H+)1×10-7mol/LpH7

【练习】

1.用pH试纸测定溶液pH的正确操作是(  )

A.将一小块试纸放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上,再与标准比色卡对照

B.将一小块试纸用蒸馏水润湿后放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量待测点在试纸上,再与标准比色卡对照

C.将一小条试纸在待测液中蘸一下,取出后放在表面皿上,与标准比色卡对照

D.将一小条试纸先用蒸馏水润湿后,在待测液中蘸一下,取出后与标准比色卡对照

三、有关pH的计算

(一)单一溶液的PH计算

[例1]分别求0.05mol/LH2SO4溶液和0.05mol/LBa(OH)2溶液的PH值。

 

(二)酸碱混合溶液的PH计算

[例2]将PH=2的H2SO4溶液与PH=4的H2SO4溶液等体积混合后,求溶液的PH值。

 

[例3]将PH=8的NaOH溶液与PH=10的NaOH溶液等体积混合后,求溶液的PH值。

 

[例4]常温下PH=4的HCl和PH=10的NaOH分别按体积比为1:

1、11:

9、9:

11混合,分别求三种情况下溶液的PH值。

 

[小结]有关pH计算的解题规律

(1)单一溶液的pH计算

强酸溶液,如HnA,设浓度为cmol·L-1,则

c(H+)=ncmol·L-1,pH=—lg{c(H+)}=—lgnc

强碱溶液,如B(OH)n,设浓度为cmol·L-1,则

c(H+)=10—14/ncmol·L-1,pH=—lg{c(H+)}=14+lgnc

(2)酸碱混合pH计算

适用于两种强酸混合c(H+)混=[c(H+)1V1+c(H+)2V2]/(V1+V2)。

适用于两种强碱混合c(OH—)混=[c(OH—)1V1+c(OH—)2V2]/(V1+V2)

适用于酸碱混合,一者过量时:

c(OH—)混|c(H+)酸V酸—c(OH—)碱V碱|

c(H+)混V酸+V碱

恰好完全反应,则c(H+)酸V酸=c(OH—)碱V碱

说明:

若两种强酸(pH之差大于2)等体积混合,混合液pH=pH小+0.3

若两种强碱(pH之差大于2)等体积混合,混合液pH=pH大—0.3

(三)酸、碱加水稀释后溶液的PH值

[例5]常温下,将PH=4的H2SO4溶液和PH=10的NaOH溶液分别稀释10,100,1000,10n倍,无限稀释,求所得溶液的PH值。

 

[例6]若在常温下,将PH=4的CH3COOH溶液和PH=10的NH3·H2O溶液分别稀释10,100,1000,10n倍,无限稀释,则所得溶液的PH值在什么范围之内。

 

[例7]画出酸溶液在稀释过程中pH的变化图,画出碱溶液在稀释过程中pH的变化图

 

[小结]稀释后溶液pH的变化规律

弱酸

强酸

弱减

强碱

稀释10n倍

<pH+n

pH+n

>pH-n

pH-n

无限稀释

pH趋向于7

说明:

(1)对于物质的量浓度相同的强酸和弱酸稀释相同倍数,强酸pH变化程度比弱酸的大(强碱和弱碱也类似)

(2)弱酸、弱碱在稀释过程中有浓度的变化,又有电离平衡的移动,不能求得具体的数值,只能确定其pH范围。

(四)酸,碱等体积混合

[例8]室温下,下列混和溶液的pH一定小于7的是()

A.pH=3的盐酸溶液,与pH=11的氨水等体积混合

B.pH=3的盐酸溶液,与pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合

C.pH=3的硫酸溶液,与pH=11的氨水等体积混合

D.pH=3的醋酸溶液,与pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合

小结:

酸,碱等体积混合时,若酸和碱的pH之和为14

(1)若为强酸与强碱,则pH=7

(2)若为强酸与弱碱,则pH>7

(3)若为弱酸与强碱,则pH<7

规律:

谁弱谁过量,谁弱显谁性

(五)强酸,强碱恰好反应时的体积比的关系

[例9]25℃时,水的离子积为10-14,将pH=11的NaOH溶液aL与pH=2的H2SO4溶液bL混合,所得溶液为中性,则a∶b=_______;

小结:

因为H+)酸V酸=c(OH—)碱V碱

所以

=

=

[例10]100℃时,水的离子积为10-12,将pH=11的NaOH溶液aL与pH=2的H2SO4溶液bL混合,所得溶液为中性,则a∶b=_______;

【反馈练习】

1.求下列溶液混合后的pH:

(1)把pH=2和pH=4的两种强酸溶液等体积混合,其pH=。

(2)把pH=12和pH=14的两种强碱溶液等体积混合,其pH=。

(3)把pH=5的H2SO4溶液和pH=8的NaOH溶液等体积混合,其pH=。

2.室温时,将PH=5的H2SO4溶液稀释10倍,则C(H+):

C(SO42-)=;

若再将稀释后的溶液再稀释100倍,则C(H+):

C(SO42-)=。

3.20mL0.01mol/LKOH溶液的pH为;30mL0.005mol/LH2SO4溶液的pH为;两溶液混合后,溶液的pH为。

4.设水的电离平衡线如右图所示。

(1)若以A点表示25°时水在电离平衡时的粒子浓度,当温

度升高到100°时,水的电离平衡状态到B点,则此时水的离子10-6

积从_________增加到____________;10-7

(2)将PH=8的Ba(OH)2溶液与PH=5的稀盐酸混合,并保持

在100°的恒温,欲使混合溶液的PH=7,则Ba(OH)2溶液和盐

酸的体积比为__________。

5.下列叙述正确的是()

A.95℃纯水的pH<7,说明加热可导致水呈酸性

B.pH=3的醋酸溶液,稀释至10倍后pH=4

C.0.2mol•L-1的盐酸,与等体积水混合后pH=1

D.pH=3的醋酸溶液,与pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合后pH=7

625℃时,向VmlPH=a的盐酸中滴加PH=b的NaOH溶液10Vml,反应后的溶液中

(Cl-)=nc(Na+),则此时a+b的值为

A.12B.13C.14D.15

第3课时:

酸碱中和滴定

【学习目标】

1、理解酸碱中和滴定的基本原理。

2、初步学会中和滴定的基本操作方法。

3、掌握酸碱中和的有关计算和简单误差分析。

【学法指导与知识提要】

中和滴定是化学分析中的一种重要方法,滴定操作技术要求比较严格。

本节重点是掌握中和滴定的方法,难点是中和滴定的操作技术和实验误差分析。

【旧知回顾】

测定溶液酸碱性的方法有哪些?

定性测定:

定量测定:

【新知讲解】

一、酸碱中和滴定的原理

1、实质:

H++OH-=H2O

酸、碱有强弱之分,但酸、碱中和反应的实质不变。

例:

HCl+NaOH=NaCl+H2OCH3COOH+NaOH=CH3COONa+H2O

H2SO4+2NH3·H2O=(NH4)2SO4+2H2O

反应中,起反应的酸、碱物质的量之比等于它们的化学计量数之比。

例如:

2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O

由H2SO4---------NaOH

1mol2mol

C酸·V酸C碱·V碱

则C碱=

2、概念:

________________________________________________________________________叫“中和滴定”。

二、中和滴定操作

1、仪器:

酸式滴定管、碱式滴定管、烧杯、滴定管夹、锥形瓶、铁架台。

酸式滴定管可盛装________________

碱式滴定管不能盛装__________________

 

2、试剂:

标准浓度的溶液,待测浓度的溶液,指示剂。

3、滴定前准备

(1)检查滴定管是否漏液

(2)玻璃仪器洗涤:

①水洗②用标准液润洗装标准液的滴定管

③用待测液润洗装待测液的滴定管

(3)向用标准液润洗过的滴定管中装入标准液。

调整液面到0刻度或0刻度以下(注意O刻度在上方),排除滴定管尖嘴部分气泡,记下刻度读数。

(4)往锥形瓶中加入一定体积(一般为20.00mL)的待测液

注意:

锥形瓶只能用蒸馏水洗,一定不能用待测液润洗,否则结果会偏高,锥形瓶取液时要用滴定管(或用相应体积规格的移液管),不能用量筒。

(5)向锥形瓶中加入2-3滴指示剂。

[指示剂的选择]

指示剂的颜色变化要灵敏,变色范围最好接近等当点,且在滴定终点由浅色变深色,即:

碱滴定酸宜用酚酞作指示剂,酸滴定碱宜用甲基橙作指示剂(滴定过程中一般不能用石蕊作指示剂)。

注意:

指示剂用量不能过多,因指示剂本身也具有弱酸性或弱碱性,会使滴定中耗标准液量增大或减小,造成滴定误差。

4、滴定操作

左手操作滴定管,右手摇动锥形瓶,眼睛注意观察锥形瓶中溶液颜色变化,到最后一滴刚好使指示剂颜色发生改变,且半分钟不再变化为止,记下刻度读数。

再重复上述操作一次或两次。

(定量分析的基本要求)

终点的判断方法:

最后一滴刚好使指示剂颜色发生改变,半分钟不再变化。

滴定终点不是酸碱恰好完全反应,但是由于在酸碱恰好完全反应前后,少加一点标准液或多加一滴标准液,会使pH发生很大的变化,可以使酸碱指示剂变色,对于结果影响不大。

5、数据的处理

取两次操作或叁次操作所耗实际试液体积的平均值进行计算。

(如果有偏差太大的要舍去)

注意:

用滴定管的精确度为0.01mL,故无论用滴定管取待测液或用标准液滴定达终点计数时,待测液和标准液体积都必须精确到小数点后第二位数。

三、中和滴定误差分析

造成滴定误差的关键因素是:

①标准液浓度是否准确②待测液体积

③滴定时耗标准液的体积。

因此,滴定时引起误差的错误操作常有以下几点:

1、锥形瓶水洗后,又用待测液润洗,再取液,待测液实际用量增大造成测定结果是浓度偏高。

2、不能用量筒取待测液,因量筒为粗略量具,分度值为最大量度的1/50,精度低,要用移液管取液。

3、滴定管水洗后未用标准液润洗就直接装入标准液,造成标准液稀释,滴定中耗体积增大,测定结果是使待测液浓度偏高。

4、滴定前滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后气泡消失,气泡作标准液体积计算,造成测定结果浓度偏高。

5、滴定过程中,标准液滴到锥形瓶外,或盛标准液滴定管漏液,读数时,V标偏大,造成测定结果是待测液浓度偏大。

6、盛待测液滴定管水洗后,未用待测液润就取液入锥形瓶,造成待测液被稀释,测定结果浓度偏低。

7、读数不准确,例如,盛标准液的滴定管,滴定前仰视,读数偏大,滴定后俯视,读数偏小。

造成计算标准液体积差偏小,待测液测定结果浓度偏低。

8、待测液溅到锥形瓶外或在瓶壁内上方附着未被标准液中和,测定结果待测液浓度偏低。

9、标准液滴入锥形瓶后未摇匀,出现局部变色或刚变色未等待半分钟观察变色是否稳定就停止滴定,造成滴定未达终点,测定结果待测液浓度偏低。

注意:

(1)酸式滴定管可以盛装酸性或强氧化性等液体,但一定不能盛装碱液,

碱式滴定管只能盛装碱性或对橡胶无腐蚀性液体,一定不能盛装酸性或强氧化性液体。

(2)滴定管使用时,下端没有刻度部分液体不能用于滴定。

(3)滴定管规格常有25.00mL和50.00mL两种。

(4)滴定完成后,应即时排除滴定管中废液,用水洗净,倒夹在滴定管架上。

(5)中和滴定的终点是指示剂变色点,故溶液一定不是中性。

而酸、碱恰刚巧完全中和时,溶液不一定呈中性。

【反馈练习】

1下列仪器中,没有“0”刻度线的是()

A、温度计B、量筒C、滴定管D、容量瓶

2一支25mL滴定管,内盛溶液液面在15.00mL刻度处,当将滴定管内液体全部排出时,所得液体的体积是()

A、10.00mLB、15.00mLC、小于10.00mLD、大于10.00mL

3准确量取25.00mLKMnO4溶液可以选用的仪器是()

A、50mL量筒   B、10mL量筒C、50mL酸式滴定管D、50mL碱式滴定管

4如图

(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4,量筒中液体体积是mL。

(2)图II表示50mL滴定管中液面的位置,如果液面处

的读数是a,则滴定管中液体的体积(填代

号)。

A.是amLB.是(50-a)mL

C.一定大于amLD.一定大于(50-a)mL

5室温下0.lmol·L-1NaOH溶液滴定amL某浓度的HCl溶液,达到终点时消耗NaOH溶液bmL,此时溶液中氢离子的浓度c(H+)/mol·L-1是

A.0.la/(a+b)B.0.1b/(a+b)C.1×107D.1×10-7

6在一支25mL的酸式滴定管中盛入0.1mol/LHCl溶液,其液面恰好在5mL刻度处。

若把滴定管内溶液全部

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