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1、1溶液的酸碱性复习溶液的酸碱性复习教学设计教学设计（第一课时）三明一中 严业安一、一、2014 年全国统一考试大纲（理科）年全国统一考试大纲（理科）中的要求中的要求7电解质溶液（3）了解弱电解质在水溶液中的电离平衡。（4）了解水的电离，离子积常数。 （5）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。 二、本节内容的实际应用价值二、本节内容的实际应用价值溶液的酸碱性对工农业生产、科学研究以及日常生活和医疗保健都有重要意义。例如：1在工业生产和科学实验中，溶液的 pH 常常是影响实验结果或产品质量、产量的一个关键因素，人们经常利用酸碱中和反应来调节溶液的 pH。2
2、在农业生产中，不同农作物对土壤酸碱性的要求不同，有不同的最适宜生长的 pH范围，人们常用酸碱中和反应来改良土壤。3在环保领域，酸性（或碱性）废水的处理常常利用中和反应，如向酸性废水中加碱性废渣或通过碱性滤料层使之中和等。中和处理过程中可用 pH 自动测定仪进行监测和控制。4酸碱中和滴定中，溶液的 pH 变化是判断滴定终点的依据。5人体各种体液都有一定的 pH，以保证正常的生理活动。血液的 pH 是诊断疾病的重要参数，而药物调控 pH 则是辅助治疗的重要手段。6生活中，人们洗发时使用的护发素，主要功能是调节头发的 pH 使之达到适宜的酸碱度。三、本节内容的知识点分析三、本节内容的知识点分析1水的
3、电离和水的离子积水的电离和水的离子积 精确的导电性试验表明，水是一种极弱的电解质。实验测得 25时，1 L H2O（即）中只有 110-7 mol H2O 电离，电离出 H3O+（通常简写为 H+）和 OH-mol6 .55molg18g10001，故 c(H+)c(OH-)110-7 molL-1。其电离方程式为：H2O + H2O H3O+ + OH-，可简写为 H2O H+ + OH- 。水达到电离平衡时，电离出的 c(H+)和 c(OH-)之积与未电离的 c(H2O)之比是一个常数，即水的电离平衡常数。因为水的电离极其微弱，电离前后 n(H2O)几乎 O)(H)(OH)H(2-cccK
4、电离不变，在一定温度下，纯水和稀溶液中 c(H2O)可视为一定值，则2，其中这一新的常数称为水的离子积常数，简称O)(H)(OH)H(2-cKcc 电离O)(H2cK电离水的离子积，符号为 Kw，即。)(OH)H(O)(H- 2cccKKw 电离在大学教科书中，在大学教科书中，Kw为一量纲为为一量纲为 1 1 的量（无单位）。的量（无单位）。像其他热力学平衡常数一样，Kw是温度的函数，只要温度一定，无论是纯水还是酸性、碱性或盐的稀水溶液中，c(H+)和 c(OH-)之积总是常数，而与 H+和 OH-的初始浓度无关。式中 c(H+)和)(OH)H(-ccKwc(OH-)均只表示整个溶液中的 c(
5、H+)和 c(OH-)的总物质的量浓度。只有在 25时，Kw 才等于 1.010-14。如图 1 所示，温度变化对 Kw的影响很大。水的电离是吸热反应，因此，随温度升高，Kw显著增大。例如：当温度从 25升高到50，Kw增大 4 倍多；而当温度从 25升高到 100，Kw增大 53 倍多。但无论温度怎样变化，水电离反应达平衡时，总是电离出等浓度的 H+和 OH-。因此，不同温度下的纯水溶液总是呈中性，但 pH 不再是 25下的 7.0。 其实，不仅温度对其实，不仅温度对 Kw有大的影响，而且离子强度（溶液中有强电解质存在时）和压强有大的影响，而且离子强度（溶液中有强电解质存在时）和压强均对均对
6、 Kw有较大的影响。因此经常用到的有较大的影响。因此经常用到的 Kw= 1. 010-14数据，仅适用于数据，仅适用于 25，100 kPa 下下的稀的水溶液。的稀的水溶液。2影响水的电离平衡的因素影响水的电离平衡的因素水的电离平衡：H2O H+ + OH- 。常温下，水电离的热效应为H+57 kJmol-1。外界条件改变时，对水的电离平衡有较大影响。常见的影响因素有：（1）温度；（2）酸、碱；（3）能水解的盐；（4）其他因素，如往水中加入活泼金属。【思考题思考题 1】 往蒸往蒸馏馏水中加酸一定是抑制水的水中加酸一定是抑制水的电电离离吗吗？【解答解答】蒸馏水中存在水的电离平衡：H2O H+ +
7、 OH-，若往其中加入醋酸等质子酸，由于醋酸的电离能力远强于水的电离能力，醋酸电离出较多的 H+，促使水的电离平衡向结合成水分子的方向移动，抑制了水的电离。硼酸（H3BO3）是一个一元弱酸，Ka5.810-10，它在水中表现出来的弱酸性，并不是3H3BO3本身电离出 H+离子所致，而是水分子中氧原子的孤对电子填入中心 B 原子的 2p 空轨道，加合而生成 B(OH)4-离子，给出 H+的结果。这种结合方式充分体现了硼化合物的缺电子特征，因此硼酸为路易斯酸。从这个角度分析，往蒸馏水中加入少量硼酸晶体，由于 H3BO3加合了水电离的 OH-，生成 B(OH)4-离子，促使水的电离平衡向电离的方向移
8、动，促进了水的电离。3溶液酸碱性的实质和用溶液酸碱性的实质和用 pH 表示溶液的酸碱性表示溶液的酸碱性水溶液酸碱性判据：当溶液中水溶液酸碱性判据：当溶液中 H+和和 OH-的平衡浓度相等时的平衡浓度相等时【c(H+)c(OH-)】 ，呈中性；，呈中性；当当 c(H+)c(OH-)时，溶液呈酸性；当时，溶液呈酸性；当 c(H+)c(OH-)时，溶液呈碱性。时，溶液呈碱性。当溶液中 c(H+)和 c(OH-)较小时，直接用 c(H+)和 c(OH-)的大小关系表示溶液酸碱性强弱很不方便，于是引进 pH 概念【pHlg c(H+)】 。当溶液 H+和 OH-浓度相等时，则有Kwc(H+)c(OH-)
9、c2(H+)，即 c(H+)(Kw)1/2，此时，pHlg c(H+) lg(Kw)1/2 pKw/2。溶液酸碱性的溶液酸碱性的 pH 判据为：当判据为：当 pHpKw/2 呈中性；呈中性；pHpKw/2 呈酸性；呈酸性；pHpKw/2呈碱性。呈碱性。不同温度下的 Kw和溶液呈中性时 pH 数据表示于表 1。例如：在 25时，Kw=1.010-14。溶液呈中性的 pHpKw(25)/27.00，此时 c(H+)c(OH-)Kw1/2 (25)1.010-7 molL-1。而在 0时，溶液呈中性的 pHpKw(0)/27.47，此时 c(H+)c(OH-)3.3910-8 molL-1，即如果当
10、溶液 pH7.30 时，溶液呈酸性而不是碱性。50溶液呈中性的 pHpKw(50)/26.64，此时 c(H+)c(OH-)Kw1/2 (50)2.3410-7 molL-1，即如果当溶液 pH = 6.80 时，溶液呈碱性而不是酸性。需注意的是，当需注意的是，当 c(H+)或或 c(OH-)1)1 molL-1时，一般不用时，一般不用 pH 表示溶液的酸碱性，用表示溶液的酸碱性，用物质的量浓度直接表示溶液的酸碱性更方便。物质的量浓度直接表示溶液的酸碱性更方便。4溶液溶液 pH 的测定的测定（定性半定量定量）测定溶液的酸碱性有多种方法。我们可以使用酸碱指示剂（石蕊 58、酚酞 810、甲基橙
11、3.14.4 等）测出溶液 pH 的范围，粗略判断溶液的酸碱性，还可以用 pH 试纸粗略地测定溶液的酸碱性。常用的 pH 试纸有广泛 pH 试纸（pH 范围 114，可识别的差值为41）和精密 pH 试纸（pH 范围较窄，可以判断的 pH 差值为 0.5）。pH 试纸在用于测定溶液 pH 时不能预先用水润湿，否则非中性溶液的 pH 测定值比实际 pH 或大或小。使用使用 pH 试纸测定溶液试纸测定溶液 pH 时，通常方法是：取一片时，通常方法是：取一片 pH 试纸，用剪刀剪试纸，用剪刀剪成成 23 段，放在洁净干燥的表面皿或玻璃片上，用洁净的玻璃棒蘸取待测液点在段，放在洁净干燥的表面皿或玻璃片
12、上，用洁净的玻璃棒蘸取待测液点在 pH 试纸试纸中部，静置片刻后与标准比色卡对照，即可读出溶液的中部，静置片刻后与标准比色卡对照，即可读出溶液的 pH。精确测定溶液的精确测定溶液的 pH 应使用应使用 pH 计（酸度计）。计（酸度计）。5关于溶液关于溶液 pH 的计算的计算（1）单一溶液的 pH 计算强酸溶液：c(强酸) c(H+) pH强碱溶液：c(强碱) c(OH-)c(H+) pH弱酸或弱碱溶液（拓展视野，不做要求）（2）溶液混合后的 pH 计算强酸与强酸溶液混合，先求 c(H+)混，再求 pH。强碱与强碱溶液混合，先求 c(OH-)混，然后通过 Kw求 c(H+)混和 pH。强酸与强碱
13、溶液混合，要先判断谁过量，后求 c(H+)或 c(OH-)，未标明酸、碱的强弱，等体积混合 pH 之和为 14 的酸碱溶液时，谁弱谁过量，混合液则显谁性。（见教辅 100 页）【思考题思考题 2】常温下常温下 pH=11 和和 pH=12 的两种强碱溶液等体积混合，溶液的两种强碱溶液等体积混合，溶液 pH 为多少？为多少？（ ） （A）11.50 （B）11.70 （C）11.26 （D）11.74 思路思路：先分别求出两种溶液的 c(OH-) 浓度，利用c(OH-)1 + c(OH-)2 / 2 求出混合溶液5的 c(OH-)混浓度，再利用公式 c(H+)混 = Kw / c(OH-)混算出
14、溶液的 c(H+)混 浓度，最后利用公式 pH =lg c(H+)混 求出混合溶液的 pH 为 11.74。若直接利用H+浓度来计算溶液的 pH，得到的答案为 11.26。 错误解法错误解法：c(H+)混（10-11 +10-12）/ 2 = 5.510-12，pH = lg c(H+)混 = lg (5.510-12) = 11.26 问题所在问题所在：此时未考虑溶液中水自身电离出来的 c(H+)浓度原因分析原因分析：不论在什么情况下，水的电离平衡总是存在的。上述两种强碱溶液等体积不论在什么情况下，水的电离平衡总是存在的。上述两种强碱溶液等体积混合，改变了溶液的混合，改变了溶液的 pH，水的
15、电离平衡会发生移动。我们可通过简单的计算来加以说明。，水的电离平衡会发生移动。我们可通过简单的计算来加以说明。假设两种强碱溶液等体积混合后，水的电离平衡不发生移动则：pH11 的强碱溶液，c(H+)110-11 molL-1，c(OH-)1Kw/ c(H+)110-3 molL-1pH12 的强碱溶液，c(H+)210-12 molL-1，c(OH-)2Kw / c(H+)210-2 molL-1混合后：c(H+)混（10-11 +10-12）/ 2 = 5.510-12 molL-1c(OH-)混（10-2 +10-3）/ 2 = 5.510-3 molL-1Q = c(H+)混c(OH-)混5.510-35.510-12 = 3.010-14 Kw 可见，混合后溶液处于非平衡状态，水的电离平衡要向生成可见，混合后溶液处于非平衡状态，水的电离平衡要向生成 H2O 的方向移动。的方向移动。平衡移动结果所消耗的 c(H+)和 c(OH-)浓度可计算如下：设平衡移动所消耗的 c(H+)或 c(OH-)浓度为 x（molL-1） ，则（5.510-3x） （5.510-12x）= 1.010-14。由于 x c(A)c(OH)c(H+)B实验反应后的溶液中：c(OH) = c(K+)c(A) = molL-1 9101
