第十章 学案46 水的电离和溶液的酸碱性.docx

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第十章学案46水的电离和溶液的酸碱性

学案46　水的电离和溶液的酸碱性

[考纲要求]　1.了解水的电离、水的离子积常数。

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。

知识点一　水的电离

1．电离方程式

水是一种________的电解质，H2O＋H2O____________________，简写为__________________。

2．水的离子积常数

（1）符号：

__________。

（2）公式：

KW＝______________，25℃时KW＝__________________。

3．影响KW大小的因素

（1）水的电离过程是个________的过程，故温度升高，H2O的KW________。

（2）水的离子积是水电离平衡时的性质，不仅适用于纯水，也适用于稀的________水溶液，只要________不变，KW就不变。

4．影响水的电离平衡的因素

（1）酸、碱均可________水的电离；

（2）升高温度可________水的电离；

（3）易水解的盐均可________水的电离；

（4）活泼金属（Na）可________水的电离。

问题思考

1．常温时，纯水的离子积KW＝1×10－14mol2·L－2，那么酸、碱、盐溶液中，在常温时KW的值如何？

2．在pH＝2的盐酸溶液中由水电离出来的c（H＋）与c（OH－）之间的关系是什么？

知识点二　溶液的酸碱性与pH

1．溶液的酸碱性

溶液的酸碱性是由溶液中c（H＋）与c（OH－）相对大小决定的：

（1）c（H＋）____c（OH－），溶液呈酸性；

（2）c（H＋）____c（OH－），溶液呈中性；

（3）c（H＋）____c（OH－），溶液呈碱性。

问题思考

3．

（1）某溶液的pH＝7，该溶液是否一定为中性？

（2）若已知c（H＋）>c（OH－），该溶液是否一定为酸性？

2．pH

（1）计算公式：

pH＝________________。

（2）适用范围：

________。

（3）表示意义：

表示溶液酸碱性的强弱，pH越小，酸性越强；pH越大，碱性越强。

3．pH试纸的使用

方法：

把一小块pH试纸放在玻璃片（或表面皿）上，用蘸有待测液的玻璃棒点在试纸的中央，试纸变色后，与__________比较来确定溶液的pH。

问题思考

4．用pH试纸测pH时应注意什么问题？

记录数据时又要注意什么？

知识点三　酸碱中和滴定

1．主要仪器

（1）滴定管

滴定管分为________滴定管和________滴定管。

酸性溶液装在________滴定管中，碱性溶液装在________滴定管中。

如图所示：

（2）锥形瓶、烧杯、铁架台、滴定管夹等。

2．主要试剂

标准液、待测液、________、蒸馏水。

3．实验操作（用标准盐酸滴定待测NaOH溶液）

（1）准备

滴定管：

________→洗涤→________→装液→调液面→记录。

锥形瓶：

注碱液→记读数→加指示剂。

（2）滴定

左手__________________，右手__________________，眼睛注视锥形瓶中溶液的颜色变化，滴定至终点，记下读数。

（3）计算

平行滴定________次，取平均值求出结果。

4．常用酸碱指示剂及变色范围

指示剂

变色范围的pH

石蕊

<5红色

5～8________

>8蓝色

甲基橙

<3.1______

3.1～4.4橙色

>4.4黄色

酚酞

<8无色

8～10________

>10____

问题思考

5．KMnO4（H＋）溶液、溴水、Na2CO3溶液、稀盐酸应分别盛放在哪种滴定管中？

6．

（1）中和滴定的关键是什么？

（2）滴定终点就是酸碱恰好中和的点吗？

一、溶液pH的计算

1．总体原则

想方设法求出溶液中c（H＋），然后再对c（H＋）求负对数，即pH＝－lgc（H＋），但注意溶液为碱性溶液时，应先求________，再求c（H＋）＝__________，最后求pH。

2．具体情况

（1）酸、碱溶液pH的计算

①强酸溶液，如HnA，设浓度为cmol·L－1，c（H＋）＝________mol·L－1，pH＝－lgc（H＋）＝－lg________。

②强碱溶液，如B（OH）n，设浓度为cmol·L－1，c（OH－）＝ncmol·L－1，c（H＋）＝______________mol·L－1，pH＝－lgc（H＋）＝______________。

③弱酸溶液和弱碱溶液的pH求法。

典例导悟1

　已知CH3COOH的电离常数Ka＝1.8×10－5mol·L－1，求0.1mol·L－1CH3COOH溶液的pH＝________。

（2）酸碱混合pH计算

①两强酸混合

c混（H＋）＝

________________________________________________________________________；

②两强碱混合

c混（OH－）＝

________________________________________________________________________；

③强酸、强碱混合（一者过量）：

＝

。

典例导悟2

　某强酸溶液pH＝a，强碱溶液pH＝b，已知a＋b＝12，酸碱溶液混合后pH＝7，则酸溶液体积V（酸）和碱溶液体积V（碱）的正确关系为（　　）

A．V（酸）＝102V（碱）B．V（碱）＝102V（酸）

C．V（酸）＝2V（碱）D．V（碱）＝2V（酸）

听课记录：

（3）酸、碱溶液稀释后pH的计算

①强酸和强碱溶液分别稀释10n倍后，则pH稀和pH原的关系是什么？

②强酸和强碱无限稀释时，为什么其pH值都约为7?

③弱酸或弱碱溶液稀释10n倍后，则pH稀和pH原的关系是什么？

思维升华　溶液中的c（H＋）与水电离出的c（H＋）是否相同，有什么关系？

二、酸碱中和滴定的误差分析

1．原理（以标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例）

cB＝

VB——准确量取的待测液的体积；

cA——标准溶液的浓度。

故有：

cB正比于VA。

2．常见误差

以标准酸溶液滴定未知浓度的碱（酚酞作指示剂）为例，常见的因操作不正确而引起的误差有：

步骤

操作

VA

cB

洗涤

酸式滴定管未用标准溶液润洗

碱式滴定管未用待测溶液润洗

锥形瓶用待测溶液润洗

锥形瓶洗净后还留有蒸馏水

取液

放出碱液的滴定管开始有气泡，放出液体后气泡消失

滴定

酸式滴定管滴定前有气泡，滴定终点时气泡消失

振荡锥形瓶时部分液体溅出

部分酸液滴出锥形瓶外

溶液颜色较浅时滴入酸液过快，停止滴定后反加一滴NaOH溶液无变化

读数

滴定前读数正确，滴定后俯视读数（或前仰后俯）

滴定前读数正确，滴定后仰视读数（或前俯后仰）

典例导悟3

　一定物质的量浓度溶液的配制和酸碱中和滴定是中学化学中两个典型的定量实验。

某研究性学习小组在实验室中配制1mol·L－1的稀硫酸标准溶液，然后用其滴定某未知浓度的NaOH溶液。

下列有关说法中正确的是________。

A．实验中所用到的滴定管、容量瓶，在使用前均需要检漏

B．如果实验中需用60mL的稀硫酸标准溶液，配制时应选用100mL容量瓶

C．容量瓶中含有少量蒸馏水，会导致所配标准溶液的浓度偏小

D．酸式滴定管用蒸馏水洗涤后，即装入标准浓度的稀硫酸，则测得的NaOH溶液的浓度将偏大

E．配制溶液时，定容时俯视读数，则导致实验结果偏大

F．中和滴定时，若在最后一次读数时俯视读数，则导致实验结果偏大

题组一　水的电离

1．判断正误

（1）4℃时，纯水的pH＝7（　　）

（2010·江苏－2B）

（2）由水电离的c（H＋）＝1×10－14mol·L－1的溶液中：

Ca2＋、K＋、Cl－、HCO

能大量共存（　　）

（2010·江苏－6B）

2.（2008·上海，11）常温下，某溶液中由水电离的c（H＋）＝1×10－13mol·L－1，该溶液可能是（　　）

①二氧化硫水溶液　②氯化铵水溶液　③硝酸钠水溶液

④氢氧化钠水溶液

A．①④B．①②C．②③D．③④

题组二　溶液的酸碱性与pH值

3．（2011·上海，19改编）常温下用pH为3的某酸溶液分别与pH都为11的氨水、氢氧化钠溶液等体积混合得到a、b两种溶液，关于这两种溶液酸碱性的描述正确的是（　　）

①b不可能显碱性　②a可能显酸性或碱性　③a不可能显酸性　④b可能显碱性或酸性

A．①②B．③④C．①③D．②④

4．判断正误

（1）25℃时，某物质的溶液pH＜7，则该物质一定是酸或强酸弱碱盐（　　）

（2010·天津理综－4A）

（2）25℃时，pH＝4.5的番茄汁中c（H＋）是pH＝6.5的牛奶中c（H＋）的100倍（　　）

（2010·天津理综－4B）

5．（2010·海南，2）常温下，将0.1mol·L－1氢氧化钠溶液与0.06mol·L－1硫酸溶液等体积混合，该混合溶液的pH等于（　　）

A．1.7B．2.0C．12.0D．12.4

6．（2010·全国理综Ⅰ，9）下列叙述正确的是（　　）

A．某醋酸溶液的pH＝a，将此溶液稀释1倍后，溶液的pH＝b，则a>b

B．在滴有酚酞溶液的氨水中，加入NH4Cl至溶液恰好无色，则此时溶液的pH<7

C．1.0×10－3mol·L－1盐酸的pH＝3.0,1.0×10－8mol·L－1盐酸的pH＝8.0

D．若1mLpH＝1的盐酸与100mLNaOH溶液混合后，溶液的pH＝7，则NaOH溶液的pH＝11

题组三　酸碱中和滴定

7．（2011·安徽理综，13）室温下，将1.000mol·L－1盐酸滴入20.00mL1.000mol·L－1氨水中，溶液pH和温度随加入盐酸体积变化曲线如下图所示。

下列有关说法正确的是（　　）

A．a点由水电离出的c（H＋）＝1.0×10－14mol·L－1

B．b点：

c（NH

）＋c（NH3·H2O）＝c（Cl－）

C．c点：

c（Cl－）＝c（NH

）

D．d点后，溶液温度略下降的主要原因是NH3·H2O电离吸热

8．（2009·全国理综Ⅰ，10）用0.10mol·L－1的盐酸滴定0.10mol·L－1的氨水，滴定过程中不可能出现的结果是（　　）

A．c（NH

）>c（Cl－），c（OH－）>c（H＋）

B．c（NH

）＝c（Cl－），c（OH－）＝c（H＋）

C．c（Cl－）>c（NH

），c（OH－）>c（H＋）

D．c（Cl－）>c（NH

），c（H＋）>c（OH－）

题号

2

3

5

6

7

8

答案

题组一　水的电离

1．下列四种溶液中，室温下由水电离生成的H＋浓度之比（①∶②∶③∶④）是（　　）

①pH＝0的盐酸　②0.1mol·L－1的盐酸　③0.01mol·L－1的NaOH溶液　④pH＝11的NaOH溶液

A．1∶10∶100∶1000B．0∶1∶12∶11

C．14∶13∶12∶11D．14∶13∶2∶3

2.

在不同温度下的水溶液中c（H＋）＝10xmol·L－1，c（OH－）＝10ymol·L－1，x与y的关系如右图所示。

请回答下列问题：

（1）曲线Ⅰ代表的温度下，水的离子积为________，曲线Ⅰ所代表的温度________（填“高于”、“低于”或“等于”）曲线Ⅱ所代表的温度。

你判断的依据是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）曲线Ⅰ所代表的温度下，0.01mol·L－1的NaOH溶液的pH为__________。

题组二　溶液的酸碱性与pH

3．对于常温下pH为1的硝酸溶液，下列叙述正确的是（　　）

A．该溶液1mL稀释至100mL后，pH等于2

B．向该溶液中加入等体积、pH为13的氢氧化钡溶液恰好完全中和

C．该溶液中硝酸电离出的c（H＋）与水电离出的c（H＋）之比为10－12

D．该溶液中水电离出的c（H＋）是pH为3的硝酸中水电离出的c（H＋）的100倍

4．室温时，将xmLpH＝a的稀NaOH溶液与ymLpH＝b的稀盐酸充分反应。

下列关于反应后溶液pH的判断，正确的是（　　）

A．若x＝y，且a＋b＝14，则pH>7

B．若10x＝y，且a＋b＝13，则pH＝7

C．若ax＝by，且a＋b＝13，则pH＝7

D．若x＝10y，且a＋b＝14，则pH>7

题组三　酸碱中和滴定

5．右图是向100mL的盐酸中逐渐加入NaOH溶液时，溶液pH变化的图象，根据

图象所得结论正确的是（　　）

A．原来盐酸的物质的量浓度为0.1mol·L－1

B．x为0.1mol的NaOH

C．原来盐酸的物质的量浓度为1mol·L－1

D．x为1mol的NaOH

题号

1

3

4

5

答案

6.实验室中有一未知浓度的稀盐酸，某学生在实验室中进行测定盐酸的浓度的实验。

请完成下列填空：

（1）配制100mL0.10mol·L－1NaOH标准溶液。

①主要操作步骤：

计算→称量→溶解→______（冷却后）→洗涤（并将洗涤液移入容量瓶）→______→______→将配制好的溶液倒入试剂瓶中，贴上标签。

②称量________g氢氧化钠固体所需仪器有：

托盘天平（带砝码、镊子）、________、________。

（2）取20.00mL待测盐酸放入锥形瓶中，并滴加2～3滴酚酞作指示剂，用自己配制的NaOH标准溶液进行滴定。

重复上述滴定操作2～3次，记录数据如下。

实验

编号

NaOH溶液的浓度（mol·L－1）

滴定完成时，NaOH溶液滴入的体积（mL）

待测盐酸的体积（mL）

1

0.10

22.62

20.00

2

0.10

22.72

20.00

3

0.10

22.80

20.00

①滴定达到终点的标志是

________________________________________________________________________。

②根据上述数据，可计算出该盐酸的浓度约为

________________________________________________________________________

（保留两位有效数字）。

③排去碱式滴定管中气泡的方法应采用如图所示操作中的________，然后轻轻挤压玻璃球使尖嘴部分充满碱液。

④在上述实验中，下列操作（其他操作正确）会造成测定结果偏高的有________（填字母序号）。

A．滴定终点读数时俯视

B．酸式滴定管使用前，水洗后未用待测盐酸润洗

C．锥形瓶水洗后未干燥

D．称量NaOH固体中混有Na2CO3固体

E．碱式滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后消失

题组四　实验探究

7．某校化学兴趣小组的同学对一含有少量Na2SO4的NaOH样品中NaOH的含量进行测定。

回答下列问题：

（1）甲同学运用沉淀法测定样品中NaOH的含量。

甲同学选用的药品除样品外，还应用__________；实验中应测定的数据有

________________________________________________________________________。

（2）乙同学运用滴定法测定样品中NaOH的含量。

①用分析天平准确称取该样品5.0000g，全部溶于水配制成1000.0mL的溶液。

用碱式滴定管取其中20.00mL放在锥形瓶中，滴加几滴指示剂，待测。

滴定管在使用前除洗涤外，还应__________________________。

②用浓度为0.1000mol·L－1的盐酸标准溶液进行滴定。

开始滴定前的一步操作是________________________________________________________________________。

③滴定过程中用pH计测定锥形瓶中溶液的pH，临近滴定终点时测定pH应每滴一滴测一次。

④滴定过程中，锥形瓶中溶液的pH变化如下：

V（HCl）/mL

0.00

12.00

18.00

22.00

23.00

23.96

24.00

24.04

25.00

26.00

30.00

pH

13.1

12.6

12.2

11.7

11.4

9.9

7.0

4.0

2.7

2.4

1.9

请在下面坐标图中绘制出上述中和滴定的曲线。

⑤下表是几种酸碱指示剂的变色范围，根据你作出的中和滴定曲线分析，上述中和滴定中应选用的指示剂是____________。

指示剂

变色范围

（pH）

颜色

酸色

碱色

甲基橙

3.1～4.4

红

黄

石蕊

5.0～8.0

红

蓝

酚酞

8.2～10.0

无

红

⑥样品中，NaOH的质量百分含量为______________。

学案46　水的电离和溶液的酸碱性

【课前准备区】

知识点一

1．极弱　H3O＋＋OH－　H2O

H＋＋OH－

2．

（1）KW　

（2）c（H＋）·c（OH－）　1×10－14mol2·L－2

3．

（1）吸热　增大

（2）电解质　温度

4．

（1）抑制　

（2）促进　（3）促进　（4）促进

知识点二

1．

（1）>　

（2）＝　（3）<

2．

（1）－lgc（H＋）　

（2）0～14

3．标准比色卡

知识点三

1．

（1）酸式　碱式　酸式　碱式

2．指示剂

3．

（1）检漏　润洗

（2）握活塞旋转开关　不断旋转摇动锥形瓶

（3）2～3

4.

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

>10红色

问题思考

1．不变，因为KW仅与温度有关，温度不变，则KW不变。

与外加酸、碱、盐无关。

2．外界条件改变，水的电离平衡发生移动，但任何时候水电离出的c（H＋）和c（OH－）总是相等的。

3．

（1）因温度不确定，pH＝7的溶液不一定显中性。

（2）只要c（H＋）>c（OH－），溶液一定呈酸性。

4．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。

5．强氧化性溶液、酸性溶液应盛放在酸式滴定管中，碱性溶液盛放在碱式滴定管中。

即酸性KMnO4溶液、稀盐酸、溴水应盛放在酸式滴定管中，Na2CO3溶液盛放在碱式滴定管中。

6．

（1）中和滴定的关键：

①准确测定两种反应物溶液的体积；②确保标准液、待测液浓度的准确；③滴定终点的准确判定（包括指示剂的合理选用）。

（2）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。

【课堂活动区】

一、1.c（OH－）　

2．

（1）①nc　（nc）　②

　14＋lg（nc）

（2）①

②

（3）①强酸溶液每稀释10n倍，c（H＋）减小为原来的

，pH稀＝pH原＋n；

强碱溶液每稀释10n倍，c（OH－）减小为原来的

，pH稀＝pH原－n。

②强酸或强碱溶液无限稀释时，由于水的电离平衡不能忽略，故pH只能接近于7（或约等7）。

③弱酸溶液稀释时c（H＋）减小的程度比强酸小，每稀释10n倍，pH稀

弱碱溶液稀释时c（OH－）减小的程度比强碱小，pH稀>pH原－n。

思维升华　溶液中的c（H＋）和水电离出来的c（H＋）是不同的：

（1）室温下水电离出的c（H＋）＝1×10－7mol·L－1，若某溶液中水电离出的c（H＋）<1×10－7mol·L－1，则可判断出该溶液中加入了酸或碱抑制了水的电离；若某溶液中水电离出的c（H＋）>1×10－7mol·L－1，则可判断出该溶液中加入可以水解的盐或活泼金属促进了水的电离。

（2）室温下，溶液中的c（H＋）>1×10－7mol·L－1，说明该溶液是酸溶液或水解显酸性的盐溶液；溶液中的c（H＋）<1×10－7mol·L－1，说明该溶液是碱溶液或水解显碱性的盐溶液。

二、2.变大　偏高　变小　偏低　变大　偏高　不变　无影响　变小　偏低　变大　偏高　变小　偏低　变大　偏高　变大　偏高　变小　偏低　变大　偏高

典例导悟

1．2.9

解析　电离平衡是化学平衡的一种，该题实质是知道平衡常数，可求物质的平衡浓度，然后再对平衡浓度进行负对数运算。

　　　CH3COOH　

　CH3COO－＋H＋

c（初始）0.1mol·L－100

c（电离）c（H＋）c（H＋）c（H＋）

c（平衡）0.1－c（H＋）c（H＋）c（H＋）

则Ka＝

＝1.8×10－5

解得c（H＋）＝1.3×10－3mol·L－1，所以pH＝－lgc（H＋）＝－lg（1.3×10－3）＝2.9。

2．B　[强酸中c（H＋）＝10－amol·L－1，强碱中c（OH－）＝

mol·L－1＝10－14＋bmol·L－1＝10－14＋12－amol·L－1＝10－2－amol·L－1，混合后pH＝7，即n（H＋）＝n（OH－），故V（碱）＝102V（酸）。

]

3．ABD　[A项，滴定管、容量瓶都为带塞仪器，使用前需检漏，正确；B项，实验室无60mL容量瓶，选择容积比60mL大而与之接近的容量瓶配制，B正确；C项，容量瓶内有少量蒸馏水对所配标准溶液浓度无影响；D项，酸式滴定管不润洗，使所测NaOH浓度偏大，正确；E项，配制溶液时，定容时俯视，所配溶液浓度偏高，导致实验结果偏小；F项，导致实验结果偏小。

]

【课后练习区】

高考集训

1．

（1）×

解析　25℃时，纯水的pH＝7，温度降低，H2O

H＋＋OH－平衡向左移动，c（H＋）减小，pH增大。

（2）×

解析　由水电离的c（H＋）＝1×10－14mol·L－1，此时溶液显强酸性或显强碱性，HCO

在两种溶液中都不能大量共存。

2．A　3.A

4．

（1）×

解析　25℃时，pH＜7还有可能为酸式盐，如NaHSO4。

（2）√

解析　pH＝4.5的溶液c（H＋）＝10－4.5mol·L－1，pH＝6.5的溶液c（H＋）＝10－6.5mol·L－1。

5．B　[假设溶液为1L，n（H＋）＝0.12mol、n（OH－）＝0.1mol，酸过量，反应后溶液中c（H＋）＝

＝0.01mol·L－1，所以pH＝2.0。

]

6．D　7.C

8．C　[向氨水中逐滴滴加盐酸，得到溶液的成分可能有①NH3·H2O和NH4Cl　②NH4Cl　③NH4Cl和HCl，A符合①，由电中性原理知B正确，C中电荷不守恒错误，D符合③。

]

考点集训

1．A　[①中c（H＋）＝1mol·L－1，由水电离出的c（H＋）与溶液中c（OH－）相等，等于1.0×10－14m