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水的电离和PH

第2讲 水的电离和溶液的pH

[考纲要求] 1.了解水的电离、离子积常数、影响水电离平衡的因素。

2.了解溶液pH的定义。

3.能进行pH的简单计算。

4.初步掌握测定溶液pH的方法。

考点一 水的电离

深度思考

1.水的离子积常数Kw=c(H+)·c(OH-)中H+和OH-一定是水电离出来的吗?

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?

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。

水的电离平衡移动后,溶液中c(H+)·c(OH-)增大还是减小?

 

题组一 影响水电离平衡的因素及结果判断

1.25℃时,相同物质的量浓度的下列溶液:

①NaCl ②NaOH③H2SO4 ④(NH4)2SO4,

其中水的电离程度按由大到小顺序排列的一组是(  )

A.④>③>②>①B.②>③>①>④

C.④>①>②>③D.③>②>①>④

2.下列操作会促进H2O的电离,且使溶液pH>7的是(  )

A.将纯水加热到90℃

B.向水中加少量NaOH溶液

C.向水中加少量Na2CO3溶液

D.向水中加少量FeCl3溶液

3.25℃时,水中存在电离平衡:

H2OH++OH- ΔH>0。

下列叙述正确的是(  )

A.将水加热,Kw增大,pH不变

B.向水中加入少量NaHSO4固体,c(H+)增大,Kw不变

C.向水中加入少量NaOH固体,平衡逆向移动,c(OH-)降低

D.向水中加入少量NH4Cl固体,平衡正向移动,c(OH-)增大

题组二 水电离的c(H+)或c(OH-)的计算

4.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-)=__________。

5.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

6.室温下,在pH=12的某溶液中,分别有甲、乙、丙、丁四位同学计算出由水电离出的c(OH-)的数据分别为甲:

1.0×10-7mol·L-1;乙:

1.0×10-6mol·L-1;丙:

1.0×

10-2mol·L-1;丁:

1.0×10-12mol·L-1。

其中你认为可能正确的数据是(  )

A.甲、乙B.乙、丙C.丙、丁D.乙、丁

考点二 溶液的酸碱性和pH值

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。

2.pH及其测量

(1)计算公式:

(2)测量方法

(3)溶液的酸碱性与pH的关系

深度思考

1.pH<7的溶液一定是酸性溶液吗?

pH>7的溶液一定是碱性溶液吗?

pH=7的溶液一定是中性吗?

2.下列溶液一定显酸性的是________。

①pH<7的溶液

②c(H+)=c(OH-)的溶液

③c(H+)=1×10-7mol·L-1

④c(H+)>c(OH-)的溶液

⑤0.1mol·L-1的NH4Cl溶液

3.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?

是否可用pH试纸测定氯水的pH?

(1)溶液呈现酸、碱性的实质是c(H+)与c(OH-)  的相对大小,不能只看pH,一定温度下pH=6的溶液也可能显中性,也可能显酸性,应注意温度。

(2)使用pH试纸时不能用蒸馏水润湿。

(3)25℃时,pH=12的溶液不一定为碱溶液,pH=2时溶液也不一定为酸溶液,还可能为能水解的盐溶液。

 

题组一 溶液酸、碱性的判断

1.判断下列溶液在常温下的酸、碱性(在括号中填“酸性”、“碱性”或“中性”)。

(1)相同浓度的HCl和NaOH溶液等体积混合(  )

(2)相同浓度的CH3COOH和NaOH溶液等体积混合(  )

(3)相同浓度NH3·H2O和HCl溶液等体积混合(  )

(4)pH=2的HCl和pH=12的NaOH溶液等体积混合(  )

(5)pH=3的HCl和pH=10的NaOH溶液等体积混合(  )

(6)pH=3的HCl和pH=12的NaOH溶液等体积混合(  )

(7)pH=2的CH3COOH和pH=12的NaOH溶液等体积混合(  )

(8)pH=2的HCl和pH=12的NH3·H2O等体积混合(  )

 

(1)等体积等浓度的一元强酸,一元强碱混合呈中性。

(2)等体积等浓度的一元弱酸,一元强碱混合呈碱性。

(3)强酸、强碱等体积混合

①pH之和等于14呈中性;②pH之和小于14呈酸性;③pH之和大于14呈碱性。

(4)pH之和等于14时一元强酸和一元弱碱等体积混合呈碱性;一元弱酸和一元强碱等体积混合呈酸性。

题组二 pH的稀释规律及一强一弱的比较

(一)pH的稀释规律

2.1mLpH=5的盐酸,加水稀释到10mLpH=______;加水稀释到100mL,pH________7。

3.1mLpH=9的NaOH溶液,加水稀释到10mL,pH=________;加水稀释到100mL,pH________7。

4.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__________。

答案 

解析 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

 

(1)强酸溶液,被稀释10n倍,溶液的pH增大n(溶液的pH不会大于7)。

(2)强碱溶液,被稀释10n倍,溶液的pH减小n(溶液的pH不会小于7)。

(二)一强一弱的比较

5.在体积均为1L、pH均等于2的盐酸和醋酸溶液中,分别投入0.23gNa,则图中比较符合反应事实的曲线是(  )

6.物质A~E都是由下表中的离子组成的,常温下将各物质的溶液从1mL稀释到1000mL,pH的变化关系如图甲所示,其中A与D反应得到E。

请回答下列问题。

阳离子

NH

、H+、Na+

阴离子

OH-、CH3COO-、Cl-

(1)根据pH的变化关系,写出物质的化学式:

B__________,C__________。

(2)写出A与C反应的离子方程式:

___________________________________。

 加水稀释时pH值的变化规律

(1)等物质的量浓度的盐酸(a)与醋酸(b)

物质的量浓度相同的强酸和弱酸稀释相同倍数,溶液的pH变化不同,强酸的pH增大快;若加水稀释到相同pH,强酸加水多。

(2)等pH的盐酸(a)与醋酸(b)

pH相同的强酸与弱酸,加水稀释相同倍数,溶液的pH变化不同,强酸的pH变化大;若加水稀释到相同pH,弱酸加水多。

题组三 溶液pH的计算

7.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-1NH3·H2O溶液(NH3·H2O的电离度为α=1%,电离度=

×100%)

(4)将pH=8的NaOH与pH=10的NaOH溶液等体积混合

(5)常温下,将pH=5的盐酸与pH=9的NaOH溶液以体积比11∶9混合

(6)将pH=3的HCl与pH=3的H2SO4等体积混合

(7)0.001mol·L-1的NaOH溶液

(8)pH=2的盐酸与等体积的水混合

(9)pH=2的盐酸加水稀释到1000倍

8.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=_______________________。

 1.单一溶液的pH计算

强酸溶液:

如HnA,设浓度为cmol·L-1,c(H+)=ncmol·L-1,pH=-lgc(H+)=-lgnc。

强碱溶液(25℃):

如B(OH)n,设浓度为cmol·L-1,c(H+)=

mol·L-1,pH=-lgc(H+)=14+lgnc。

2.混合溶液pH的计算类型

(1)两种强酸混合:

直接求出c(H+)混,再据此求pH。

c(H+)混=

(2)两种强碱混合:

先求出c(OH-)混,再据Kw求出c(H+)混,最后求pH。

c(OH-)混=

(3)强酸、强碱混合:

先判断哪种物质过量,再由下式求出溶液中H+或OH-的浓度,最后求pH。

c(H+)混或c(OH-)混=

将强酸、强碱溶液以某体积之比混合,若混合液呈中性,则c(H+)∶c(OH-)、V碱∶

V酸、pH酸+pH碱有如下规律(25℃):

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

现举例如下:

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

4.常用酸碱指示剂及变色范围

指示剂

变色范围的pH

石蕊

<5.0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浅红色

>10.0红色

5.中和滴定的误差分析

(1)原理

(2)常见误差

深度思考

1.酸式滴定管怎样查漏?

2.容量为25mL的滴定管,滴定过程中用去10.00mL的液体,此时滴定管中剩余液体的体积为15mL吗?

3.

(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?

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

5.滴定管盛标准溶液时,其液面一定要在0刻度吗?

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?

7.右图为室温时向25mL某浓度的NaOH溶液中逐滴滴

加0.2mol·L-1的CH3COOH溶液的过程中pH的变化

曲线。

(1)图中NaOH的物质的量浓度为__________

mol·L-1。

(2)G点溶液呈中性,则二者恰好完全反应的点是在FG区间还是GH区间?

________区间。

题组一 中和滴定仪器及指示剂的选择

1.用已知浓度的NaOH溶液测定某H2SO4溶液的浓度,参考如图所示从下表中选出正确选项(  )

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

石蕊

B

酚酞

C

甲基橙

D

酚酞

2.实验室现有3种酸碱指示剂,其pH变色范围如下:

甲基橙:

3.1~4.4 石蕊:

5.0~8.0 酚酞:

8.2~10.0

用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定未知浓度的CH3COOH溶液,反应恰好完全时,下列叙述中正确的是(  )

A.溶液呈中性,可选用甲基橙或酚酞作指示剂

B.溶液呈中性,只能选用石蕊作指示剂

C.溶液呈碱性,可选用甲基橙或酚酞作指示剂

D.溶液呈碱性,只能选用酚酞作指示剂

 指示剂选择的基本原则

变色要灵敏,变色范围要小,使变色范围尽量与滴定终点溶液的酸碱性一致。

(1)不能用石蕊作指示剂。

(2)滴定终点为碱性时,用酚酞作指示剂,例如用NaOH溶液滴定醋酸。

(3)滴定终点为酸性时,用甲基橙作指示剂,例如用盐酸滴定氨水。

(4)强酸滴定强碱一般用甲基橙,但用酚酞也可以。

(5)并不是所有的滴定都须使用指示剂,如用标准的Na2SO3滴定KMnO4溶液时,KMnO4颜色褪去时即为滴定终点。

题组二 酸、碱中和滴定的误差分析及数据处理

3.实验室中有一未知浓度的稀盐酸,某学生用0.10mol·L-1NaOH标准溶液进行测定盐酸的浓度的实验。

请完成下列填空:

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

4.某学生用已知物质的量浓度的盐酸来测定未知物质的量浓度的NaOH溶液时,选择甲基橙作指示剂。

请填写下列空白:

(1)用标准的盐酸滴定待测的NaOH溶液时,左手握酸式滴定管的活塞,右手摇动锥形瓶,眼睛注视________,直到因加入一滴盐酸后,溶液由黄色变为橙色,并______为止。

(2)下列操作中可能使所测NaOH溶液的浓度数值偏低的是________。

A.酸式滴定管未用标准盐酸润洗就直接注入标准盐酸

B.滴定前盛放NaOH溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥

C.酸式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失

D.读取盐酸体积时,开始仰视读数,滴定结束时俯视读数

(3)若滴定开始和结束时,酸式滴定管中的液面如图所示,则起始读数为________mL,终点读数为________mL,

所用盐酸溶液的体积为________mL。

(4)某学生根据3次实验分别记录有关数据如下表:

滴定次数

待测NaOH溶液的体积/mL

0.1000mol·L-1盐酸的体积/mL

滴定前刻度

滴定后刻度

溶液体积/mL

第一次

25.00

0.00

26.11

26.11

第二次

25.00

1.56

30.30

28.74

第三次

25.00

0.22

26.31

26.09

依据上表数据列式计算该NaOH溶液的物质的量浓度。

 1.滴定终点的判断答题模板

当滴入最后一滴××××××标准溶液后,溶液变成××××××色,且半分钟内不恢复原来的颜色。

说明:

解答此类题目注意三个关键点:

(1)最后一滴:

必须说明是滴入“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的颜色”。

2.图解量器的读数方法

(1)平视读数(如图1):

实验室中用量筒、移液管或滴定管量取一定体积的液体;读取液体体积时,视线应与凹液面最低点保持水平,视线与刻度的交点即为读数(即凹液面定视线,视线定读数)。

(2)俯视读数(如图2):

俯视:

当用量筒测量液体的体积时,由于俯视视线向下倾斜,寻找切点的位置在凹液面的上侧,读数高于正确的刻度线位置,即读数偏大。

(3)仰视读数(如图3):

读数时,由于视线向上倾斜,寻找切点的位置在液面的下侧,因滴定管刻度标法与量筒不同,这样仰视读数偏大。

至于俯视和仰视的误差,还要结合具体仪器进行分析,因为量筒刻度从下到上逐渐增大;而滴定管刻度从下到上逐渐减小,并且滴定管中液体的体积是两次体积读数之差,在分析时还要看滴定前读数是否正确,然后才能判断实际量取的液体体积是偏大还是偏小。

题组三 中和滴定的拓展应用

5.莫尔法是一种沉淀滴定法,以K2CrO4为指示剂,用标准硝酸银溶液滴定待测液,进行测定溶液中Cl-的浓度。

已知:

银盐

性质

AgCl

AgBr

AgCN

Ag2CrO4

AgSCN

颜色

浅黄

砖红

溶解度(mol·L-1)

1.34×10-6

7.1×10-7

1.1×10-8

6.5×10-5

1.0×10-6

(1)滴定终点的现象是________________________________________________。

(2)若用AgNO3溶液滴定NaSCN溶液,可选为滴定指示剂的是__________。

A.NaClB.BaBr2C.Na2CrO4

刚好达到滴定终点时,发生的离子反应方程式为_________________________。

6.KMnO4溶液常用作氧化还原反应滴定的标准液,由于KMnO4的强氧化性,它的溶液很容易被空气中或水中的某些少量还原性物质还原,生成难溶性物质MnO(OH)2,因此配制KMnO4标准溶液的操作如下所示:

①称取稍多于所需量的KMnO4固体溶于水中,将溶液加热并保持微沸1h;②用微孔玻璃漏斗过滤除去难溶的MnO(OH)2;③过滤得到的KMnO4溶液贮存于棕色试剂瓶并放在暗处;④利用氧化还原滴定方法,在70~80℃条件下用基准试剂(纯度高、相对分子质量较大、稳定性较好的物质)溶液标定其浓度。

请回答下列问题:

(1)准确量取一定体积的KMnO4溶液需要使用的仪器是____________。

(2)在下列物质中,用于标定KMnO4溶液的基准试剂最好选用________(填序号)。

A.H2C2O4·2H2OB.FeSO4

C.浓盐酸D.Na2SO3

(3)若准确称取Wg你选的基准试剂溶于水配成500mL溶液,取25.00mL置于锥形瓶中,用KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液VmL。

KMnO4溶液的物质的量浓度为________mol·L-1。

(4)若用放置两周的KMnO4标准溶液去测定水样中Fe2+的含量,测得的浓度值将________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。

 

1.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”

(1)“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

(2)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(3)已知一定温度下,醋酸溶液的物质的量浓度为c,电离度为α,Ka=

若加入少量CH3COONa固体,则电离平衡CH3COOHCH3COO-+H+向左移动,α减小,Ka变小

(4)常温下,将pH=3的醋酸溶液稀释到原体积的10倍后,溶液的pH=4

(5)25℃与60℃时,水的pH相等

(6)中和等体积、等物质的量浓度的盐酸和醋酸所消耗的n(NaOH)相等

(7)25℃时NH4Cl溶液的Kw大于100℃时NaCl溶液的Kw

(8)100℃时,将pH=2的盐酸与pH=12的NaOH溶液等体积混合,溶液显中性

(9)中和滴定实验时,用待测液润洗锥形瓶

2.(2012·上海,7)水中加入下列溶液对水的电离平衡不产生影响的是(  )

A.NaHSO4溶液B.KF溶液

C.KAl(SO4)2溶液D.NaI溶液

3.(2011·四川理综,9)25℃时,在等体积的①pH=0的H2SO4溶液、②0.05mol·L-1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∶109

D.1∶10∶104∶109

4.(2012·新课标全国卷,11)已知温度T时水的离子积常数为Kw,该温度下,将浓度为amol·L-1的一元酸HA与bmol·L-1的一元碱BOH等体积混合,可判定该溶液呈中性的依据是(  )

A.a=b

B.混合溶液的pH=7

C.混合溶液中,c(H+)=

mol·L-1

D.混合溶液中,c(H+)+c(B+)=c(OH-)+c(A-)

5.(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

(  )

A.b可能显碱性B.a可能显酸性或碱性

C.a不可能显酸性D.b可能显碱性或酸性

6.[2012·浙江理综,26(3)]已知:

I2+2S2O

===S4O

+2I-。

某学习小组用“间接碘量法”测定含有CuCl2·2H2O晶体的试样(不含能与I-发生反应的氧化性杂质)的纯度,过程如下:

取0.36g试样溶于水,加入过量KI固体,充分反应,生成白色沉淀。

用0.1000mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定,到达滴定终点时,消耗Na2S2O3标准溶液20.00mL。

①可选用________作滴定指示剂,滴定终点的现象是_____________________。

②CuCl

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