《水的电离和溶液的酸碱性》学案.docx

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《水的电离和溶液的酸碱性》学案

第二节水的电离和溶液的酸碱性

（第一课时水的电离）

[学习目标]

1、掌握水的电离和水的离子积常数。

2、掌握溶液的酸碱性与pH值的关系。

3、运用水的离子积常数计算溶液中的H+、OH-的浓度。

[知识回顾]

强电解质

弱电解质

相同点

不同点

键型

电离程度

电离过程

表示方法

存在的微粒

实例

[新授课]

一、水的电离

1.水的电离

水是一种极弱的，能发生微弱的电离：

，

简写为：

。

实验测得：

室温下1LH2O（即55.6mol）中，只有1×10-7mol的H2O电离。

故c（H+）=c（OH-）=。

与化学平衡一样，当电离平衡时，电离产物H+和OH-浓度之积与未电离的H2O的浓度之比也是一个常数K电离：

K电离=。

2.水的离子积

因为水的电离极其微弱，电离前后水的物质的量几乎不变，因此c（H2O）可以视为常数，因此其中常数K电离与常数c（H2O）的积为一新的常数，叫做水的离子积常数。

简称水的，记作。

Kw可由实验测得，也可通过理论计算求得。

不同温度下水的离子积常数

t/℃

0

10

20

25

40

50

90

100

Kw/10-14

0.134

0.292

0.681

1.01

2.92

5.47

38.0

55.0

由上表可看出，随着温度的升高，水的离子积。

一般在室温下，可忽略温度的影响，Kw值为1.0×10-14，即Kw=。

注意：

①Kw与温度有关，随着温度的升高而逐渐增大。

25℃时Kw=，

100℃时Kw=。

②Kw=1.0×10-14不仅适用于纯水（或其他中性溶液），也适用于酸、碱、盐的稀水溶液。

③在不同溶液中，c（H+）、c（OH-）可能不同，但任何溶液中由水电离出的c（H+）、c（OH-）总是，Kw=c（H+）·c（OH-）式中，c（H+）、c（OH-）均表示。

④Kw是有单位的，其单位为mol2L-2（或写成（mol/L）2），因其复杂通常省略。

3.影响水的电离平衡的因素

1促进水的电离的因素：

H2O

H++OH-（正反应吸热）

1升高温度，平衡向方向移动，水的电离程度变，c（H+），c（OH-），Kw。

2加入活泼金属（如Na）

消耗水电出离的离子，水的电离平衡向方向移动，水的电离程度变,Kw。

3加入NH4Cl、Na2CO3等能水解的盐,也能影响水的电离平衡，具体内容下节作详细说明。

⑵抑制水的电离的因素

1加入酸（强、弱）

酸电离产生H+，使c（H+），c（OH-），水的电离平衡向

移动，水的电离程度变，水的电离,Kw。

②加入强酸的酸式盐（如NaHSO4）

酸式盐电离出H+，使c（H+），c（OH-），水的电离平衡向

移动，水的电离程度变，水的电离,Kw。

③加入碱

碱电离出OH-，使c（OH-），c（H+），水的电离平衡向

移动，水的电离程度变，水的电离,Kw。

【推荐作业】

1.往纯水中加入下列物质，能使水的电离平衡发生移动的是（）

A.NaClB.NaOHC.C2H5OHD.CH3COOH

2.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、pH值变小、呈酸性

B.水的离子积不变、pH值变小、呈中性

C.水的离子积变小、pH值变大、呈碱性

D.水的离子积变大、pH值变小、呈中性

第二课时溶液的酸碱性与pH

【知识回顾】

1、水的电离方程式：

2、水的电离常数的表达式：

[新授课]

二、溶液的酸碱性与pH

（一）溶液显酸、碱性的本质

在酸、碱溶液中，水的电离平衡被破坏，但H+与OH-的关系仍符合乘积是。

当加酸时，水的电离平衡，c（H+）c（OH-）；当加碱时，道理也是如此，只是c（OH-）c（H+）。

所以说，溶液酸、碱性的实质是溶液中的c（H+）和c（OH-）的相对大小问题。

（二）溶液酸碱性的表示方法-----pH

1.定义pH=

2.意义pH大小能能反映出溶液中c（H+）的大小，即能表示溶液的酸碱性强弱。

常温下，pH﹤7，溶液呈，pH越，溶液的性越；

pH每减小1个单位，c（H+）就增大倍。

pH﹥7，溶液呈，pH越，溶液的性越；

pH每增大1个单位，c（OH-）就增大倍。

3.pH的适用范围

当溶液的酸碱性用pH表示时，其c（H+）的大小范围一般为：

1.0×10-14mol/L﹤c（H+）﹤1mol/L,即pH范围为：

注意：

当c（H+）≥1mol/L、c（OH-）≥1mol/L时，一般不用pH表示溶液的酸碱性，

用物质的量浓度直接表示溶液的酸碱性更方便。

4.溶液酸碱性的判断

①利用c（H+）和c（OH-）的相对大小判断

若c（H+）﹥c（OH-），则溶液呈性；

若c（OH-）﹥c（H+），则溶液呈性；

若c（H+）=c（OH-），则溶液呈性。

②利用pH判断

常温下，若溶液的pH﹤7，则溶液呈性；若pH﹥7，则溶液呈性；

若pH=7，则溶液呈性。

注意：

①是无条件的，任何温度、浓度都适用

②是有条件的，适用温度为25℃。

在100℃时Kw=1.0×10-12，

pH为中性，pH为碱性，pH为酸性。

5．溶液pH的测定方法

（a）酸碱指示剂（定性测量范围）

（b）pH试纸（定量粗略测量）

使用方法：

直接把待测液滴在干燥的pH试纸上，跟标准比色卡相对比

注意：

①不能用水润湿

②要放在玻璃片（或表面皿）上

③用玻璃棒蘸待测液滴于试纸上

（c）pH计（定量精确测量）

6.有关溶液的pH值的几个注意问题：

①pH值是溶液酸碱性的量度。

常温下，pH=7溶液呈中性；pH值减小，溶液的酸性增强；pH值增大，溶液的碱性增强。

②pH值范围在0-14之间。

pH=0的溶液并非没有H+，而是c（H+）=1mol/L；

pH=14的溶液并非没有OH-，而是c（OH-）=1mol/L。

pH改变一个单位，c（H+）就改变10倍，即pH每增大一个单位，c（H+）就减小到原来的1/10；pH每减小一个单位，c（H+）就增大到原来的10倍。

2当c（H+）>1mol/L时，pH值为负数，当c（OH-）>1mol/L时，pH>14。

对于c（H+）或C（OH-）大于1mol/L的溶液，用pH值表示反而不方便，所以pH值

仅适用于c（H+）或c（OH）小于等于1mol/L的稀溶液。

④也可用pOH来表示溶液的酸碱性，pOH=-lgC（OH--），因为C（H+）·C（OH-）=10-14，

若两边均取负对数，得pH+pOH=14。

⑤可用 pH试纸来测定溶液的pH值。

方法：

用洁净的干玻璃棒直接蘸取少许待测液，滴在pH试纸上，将pH试纸

显示的颜色随即（半分钟内）与标准比色卡对照，确定溶液的pH值。

（因为时间长了，试纸所显示的颜色会改变，致使测得的pH不准。

）

（注意！

！

！

不能将pH试纸先用水沾湿或用湿的玻璃棒，因为这样做，实际上已将溶液稀释，导致所测定的pH不准确）

（三）有关溶液pH的求算

pH=-lgc（H+）

1．强酸强碱溶液的pH求算

强酸c（H+）→pH

强碱c（OH-）→c（H+）→pH

2．强酸强碱混合求pH

强酸c1:

c（H+）1

强酸c2:

c（H+）2

强碱c1:

c（OH-）1

强碱c2:

c（OH-）2

3．强酸强碱混合

①强酸与强碱恰好完全反应溶液呈中性，pH=7

3酸过量，先求c（H+）余,再求pH

③碱过量，先求c（OH-）余，再求c（H+），最后求pH

4．强酸（强碱）、弱酸（弱碱）加水稀释后的pH的计算

①把强酸溶液每稀释为原来的10倍，pH将增大1，把强碱溶液每稀释为

原来的10倍，pH将减小1。

若强酸pH=a，加水稀释10n倍，则pH=

若强碱pH=b，加水稀释10n倍，则pH=

②把弱酸溶液每稀释为原来的10倍，pH的增大值小于1，把弱碱溶液每稀释为原来的10倍，pH的减小值也小于1。

若弱酸pH=a，加水稀释10n倍，则pH

若弱碱pH=b，加水稀释10n倍，则pH

溶液酸碱性pH计算经验规律

（a）两强酸等体积混合混合后的pH=小的+0.3

（b）两强碱等体积混合混合后的pH=大的—0.3

（c）当按所给反应物质的量之比计算时，酸碱不论强弱，谁大谁过剩，溶液呈谁性。

（d）酸碱等体积混合：

①pH=2某酸与pH=12某碱混合pH难定

②pH=4某酸与pH=10NaOH混合pH≤7

③pH=4H2SO4与pH=10某碱混合pH≥7

④0.01mol/LpH=2一元酸与0.1mol/LpH=12一元碱混合pH=7

（e）pH减小一个单位，[H+]扩大为原来的10倍。

PH增大2个单位，[H+]减为原来的1/100

（f）稀释规律：

分别加水稀释m倍时，溶液的物质的量的浓度均变为原来的1/m,

强酸中c（H+）变为原来的1/m,但弱酸中c（H+）减小小于m倍，

故稀释后弱酸酸性强于强酸。

【推荐作业】

1.对室温下pH相同、体积相同的醋酸和盐酸两种溶液分别采取下列措施，有关叙述正确的是（）

A.加适量的醋酸钠晶体后，两溶液的pH均增大

B.使温度升高20℃后，两溶液的pH均不变

C.加水稀释2倍后，两溶液的pH均减小

D.加足量的锌充分反应后，两溶液产生的氢气一样多

2.60mL0.5mol/LNaOH溶液和40mL0.4mol/L硫酸相混合后，溶液的pH约为（）

A.0.5B.1.7C.2D.13.2

3.25℃时，某溶液中由水电离产生的c（H＋）和c（OH－）的乘积为1×10－18，则下列说法正确的是（）

A．该溶液的pH一定是9B．该溶液的pH可能为5

C．该溶液的pH可能是7D．不会有这样的溶液

4.室温下，在pH=12的某溶液中，由水电离出来的c（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

5.25℃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

6.下列叙述中，正确的是（）

A.中和10mL0.1mol·L-1醋酸与中和100mL0.01mol·L-1的醋酸所需同种碱

溶液的量不同

B.等体积pH=3的酸溶液pH=11的碱溶液相混合后，溶液的pH=7

C.体积相等,pH相等的盐酸和硫酸溶液中,H+离子的物质的量相等

D.pH=3的甲酸溶液的[H+]与pH=11的氨水溶液的[OH-]相等

7.在常温下，将pH＝8的NaOH溶液与pH＝10的NaOH溶液等体积混合后，溶液的pH最接近于：

（）

A．8.3B．8.7C．9D．9.7

8.有关pH计算结果一定正确的是（　　）

①强酸pH＝a，加水稀释到10n倍，则pH＝a＋n

②弱酸pH＝a，加水稀释到10n倍，则pH

③强碱pH＝b，加水稀释到10n倍，则pH＝b－n

④弱碱pH＝b，加水稀释到10n倍，则pH>b－n（b－n>7）

A．①②B．②③C．③④D．②④

9．今有a.盐酸b.硫酸c.醋酸三种酸：

（1）在同体积，同pH的三种酸中，分别加入足量的碳酸钠粉末，在相同条件下产生CO2的体积由大到小的顺序是____________

（2）在同体积、同浓度的三种酸中，分别加入足量的碳酸钠粉末，在相同条件下产生CO2的体积由大到小的顺序是_________。

（3）物质的量浓度为0.1mol·L-1的三种酸溶液的pH由大到小的顺序是___________；

如果取等体积的0.1mol·L-1的三种酸溶液，用0.1mol·L-1的NaOH溶液中和，

当恰好完全反应时，消耗NaOH溶液的体积由大到小的顺序是______________

（以上均用酸的序号填写）。

第三课时pH的应用

学习目标：

酸碱中和滴定（强酸强碱）

学习重点、难点：

酸碱中和滴定原理、操作及误差分析

三、pH的应用

（一）酸碱指示剂

1.酸碱指示剂：

一般是有机酸或有机碱，它们可以在不同的酸碱性溶液中显示不同的颜色，可以借助其颜色的变化来指示溶液的pH

2.常用的酸碱指示剂及变化范围

指示剂

pH变色范围

酸色

碱色

甲基橙

3.1→4.4（）

pH﹤3.1（）

pH>4.4（）

甲基红

4.4→6.2（）

pH﹤4.4（）

pH>6.2（）

石蕊

5.0→8.0（）

pH﹤5.0（）

pH>8.0（）

酚酞

8.2→10.0（）

pH﹤8.2（）

pH>10.0（）

（二）pH的应用：

1.人体健康

2.生活中

3.环保领域

4.农业生产

5.科学实验和工业生产

（三）酸碱中和滴定

1.概念

（1）定性分析和定量分析

当我们对物质进行研究时，常常需要鉴定物质是由哪些成分组成的，这在化学上叫做；若已知物质的组成成分，需要测定物质中各成分的含量，这在化学上叫做。

（2）酸碱中和滴定是指，

是中学化学中最重要的定量实验方法。

（3）原理：

其实质为。

n元酸与n′元碱恰好完全中和时：

nc酸V酸＝n′c碱V碱。

如果用A代表一元酸，

用B代表一元碱，可以利用下列关系式来计算未知碱（或酸）的物质的量浓度：

cB＝

（4）滴定过程中的pH变化及终点判断

酸碱滴定过程中，溶液的pH发生了很大的变化。

若用标准的强酸溶液滴定未知浓度的强碱溶液，则反应开始时溶液的pH很

（填“大”或“小”），随着强酸的滴入，溶液的pH逐渐；当二者恰好中和

时溶液的pH7；当酸过量一滴时，溶液立即变为性。

若用强碱滴定强酸

则恰恰相反。

根据滴定过程中的pH变化及酸碱指示剂在酸性或碱性溶液中的颜色变化，只要选择合适的指示剂（滴定终点尽可能与变色范围一致），即可准确判断中和反应是否恰好进行。

在实验室里选用的指示剂一般为，当用酸滴定碱时，恰好中和时颜色由色刚好褪去；当用碱滴定酸时，恰好中和时颜色由无色变为色。

（5）酸碱中和滴定的关键：

准确测定参加反应的两种溶液的，

以及准确判断中和反应。

指示剂的选用：

选择指示剂时，一般要求变色明显（所以一般不选用），

指示剂的变色范围与恰好中和时的pH要吻合。

加入的量不易多，一般只能加

2~3滴。

滴定时一般选用、作指示剂。

三、中和滴定的操作过程

1、药品：

2、仪器：

酸式滴定管碱式滴定管铁架台烧杯锥形瓶

1.准备过程：

滴定管查漏——水洗——润洗——注液——调液（读数并记录）——水洗锥形瓶

2.滴定操作过程：

①移液：

移取25mL的NaOH溶液到锥形瓶

②滴加指示剂：

2—3滴、不可太多（最佳指示剂为甲基橙；也可用酚酞）

③开始滴定：

锥形瓶移到管下，下垫一白纸；左手、右手、眼睛；滴速要先快后慢，当接近终点时，应一滴一摇。

操作时左手，右手，

眼睛。

（注意：

眼睛始终注视锥形瓶内液体颜色变化，滴定中绝对禁止左手

离开活塞、眼睛看别的地方。

）

④终点判断：

当看到加入1滴盐酸后，溶液变色，静止半分钟颜色不变，说明已经达到滴定终点

⑤读数并记录：

⑥重复实验2—3次：

⑦计算：

C碱==C酸·V酸/V碱（求实验的平均值）

移取待测溶液，加指示剂2～3滴，滴定，判断终点，读数，重复实验，计算。

〖注意〗

一般锥形瓶盛放待测液不需用待测液润洗，有水不影响结果，若润洗瓶反而会结果偏。

滴定管（盛放标准液）一定要用标准液润洗，如不润洗，结果会偏。

滴定管（移液管）在量取待测液时要润洗，否则结果会偏。

（另：

配制一定浓度溶液时，容量瓶不需用待配液润洗，否则浓度会偏高。

）

〖针对性训练〗

1、

（1）图I表示10mL量筒中液面的位置，A与B,B与C刻度间相差1mL,

如果刻度A为4，量简中液体的体积是________mL。

（2）图II表示50mL滴定管中液画的位置，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amL　　B.是（50-a）mLC.一定大于amL　D.一定大于（50-a）mL

2、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）记录液面刻度的读数，（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2滴酚酞试液，（i）开始滴定，边滴边摇荡，

（j）边注视滴定管内液面变化，

（k）当小心滴到溶液由无色变成粉红色时，即停止滴定。

（l）记录液面刻度的读数。

（m）根据滴定管的两次读数得出NaOH溶液的体积为22mL。

指出上述实验过程中的错误之处（用编号表示）。

3、下列实验中，直接采用沾有水滴的仪器，对实验结果没有影响的是（）

A.氨的喷泉实验：

烧瓶B.实验制取氧气：

试管

C.中和滴定：

锥形瓶D.中和滴定：

滴定管

四、中和滴定误差分析

下面是用标准酸滴定待测碱而引起的结果变化情况：

实验操作情况

对c碱的影响

①开始滴定时滴定管尖嘴处留有气泡

偏

②读数开始时仰视，终止时俯视

偏

③到滴定终点时尚有一滴酸挂在滴定管尖嘴外而未滴入锥瓶

偏

④洗净的酸管未用标准液润洗

偏

⑤洗净的锥瓶用待测碱润洗

偏

⑥不小心将标准液滴至锥瓶外

偏

⑦不小心将待测碱液溅至锥瓶外

偏

⑧滴定前向锥形瓶中加入10mL蒸馏水，其余操作正常

【课后推荐作业】

1、刻度“0”在上方的用于测量液体体积的仪器是（）

A.滴定管B.量筒C.移液管D.量杯

2、下列溶液一定是碱性的是（）

A.溶液中c（OH－）＞c（H＋）B.滴加甲基橙后溶液显红色

C.溶液中含有OH－D.滴加甲基橙后溶液显黄色

3、中和滴定中，视线应注视（）

A.滴定管内液面变化B.液滴滴出速度C.滴定管刻度D.锥形瓶中溶液颜色变化

4、要准确量取25.00mL稀盐酸，可用的仪器是（）

A.25mL移液管B.25mL量筒C.25mL酸式滴定管D.25mL碱式滴定管

5、中和滴定时，用于量取待测液体积的仪器是（）

A.胶头滴管B.量筒C.滴定管D.移液管

6、进行中和滴定时，事先不应该用所盛溶液洗涤的仪器是（）

A.酸式滴定管B.碱式滴定管C.锥形瓶D.移液管

7、用氢氧化钠溶液来滴定硫酸溶液，当达到滴定终点时，消耗氢氧化钠溶液的体积等于锥形瓶中硫酸溶液的体积，则说明（）

A.NaOH和H2SO4溶液的质量分数相等

B.NaOH和H2SO4溶液的物质的量浓度相等

C.NaOH的物质的量浓度等于H2SO4物质的量浓度的两倍

D.氢氧化钠溶液的pH和硫酸溶液的pH之和等于14

8.下列叙述仪器“0”刻度位置正确的是（　　）

A．在量筒的上端B．在滴定管的上端

C．在托盘天平标尺的正中D．在托盘天平标尺的右边

9.下列实验操作不会引起误差的是（　　）

A．酸碱中和滴定时，用待测液润洗锥形瓶

B．酸碱中和滴定时，用冲洗干净的滴定管盛装标准溶液

C．用NaOH标准溶液测定未知浓度的盐酸溶液时，选用酚酞作指示剂，

实验时不小心多加了几滴

D．用标准盐酸测定未知浓度NaOH结束实验时，酸式滴定管尖嘴部分有气泡，

开始实验时无气泡

10、某烧碱样品含有少量不与酸作用的杂质，为了滴定其纯度，进行以下滴定操作：

A.在250mL的容量瓶中配制250mL烧碱溶液；

B.用移液管移取25mL烧碱溶液于锥形瓶中并滴加几滴酚酞做指示剂；

C.在天平上准确称取烧碱样品W　g，在烧杯中用蒸馏水溶解；

D.将物质的量浓度为c的标准硫酸溶液装入酸式滴定管。

调整液面记下开始读数为V1mL；

E.在锥形瓶下垫一张白纸，滴定至红色刚好消失为止，记下读数V2　mL。

就此实验完成下列填空：

（1）正确操作步骤的顺序是：

（用编号字母填写）→→→D→。

（2）观察滴定管里液面的高度时应注意：

。

（3）E步骤的操作中在锥形瓶下垫一张白纸的作用是。

（4）D步骤的操作中液面应调节到，尖嘴部分应。

（5）某学生实验时把锥形瓶用烧碱样品洗涤，使测定的浓度偏高还是偏低?

原因是。

（6）该烧碱样品纯度的计算式为。