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1、学案30 水的电离和溶液的酸碱性,轻松学教材,一水的电离,1.水的电离 水的电离方程式:H2O+H2O H3O+OH-常温下纯水中c(OH-)=10-7 mol/L,c(H+)=10-7 mol/L 100 时纯水c(H+)=110-6 mol/L,KW=110-12,pH=6,此时溶液显中性 影响KW的因素是温度,温度升高,KW增大,原因是水的电离吸热 下列可使水的电离程度变大的是 加H2SO4 加NaOH 加NaCl 加热 加氨水 加纯碱,2.水电离出的c(H+)与c(OH-) 在酸性或碱性的稀溶液中,由水电离出的c(H+)和c(OH-)总相等,即c(H+)水=c(OH-)水如0.1 mo
2、l/LHCl或NaOH溶液中,c(H+)水=c(OH-)水=110-13 mol/L 酸中c(OH-)很小,但完全是由水电离出来的,不能忽略同样,碱溶液中的c(H+)也不能忽略,3.水的电离平衡的移动,说明:“()”表示平衡向右(左)移动,“()”表示离子浓度 增大(减小),“-”表示不变,二溶液的酸碱性及pH 1.溶液的酸碱性 溶液的酸碱性是由溶液中c(H+)与c(OH-)的相对大小决定的 (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,2.pH (1)计算公式:pH=-lgc(H+) (2)适用范围:014
3、 (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 (1)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,与标准比色卡比较来确定溶液的pH (2)注意:pH试纸使用前不能用蒸馏水润湿,否则将可能产生误差,三中和滴定 1.主要仪器 滴定管分为酸式滴定管和碱式滴定管酸性溶液装在酸式滴定管中,碱性溶液装在碱式滴定管中如图所示:,2.中和滴定操作(以标准盐酸滴定NaOH溶液为例) (1)准备 滴定管 a.检验酸式滴定管是否漏水; b.洗涤滴定管后要用标准液润洗23次,并排除滴定管尖嘴处的气泡; c.用漏斗注入
4、标准液至“0”刻度上方23 cm处 d.将液面调节到“0”或“0”以下某一刻度处,记下读数 锥形瓶:只用蒸馏水洗涤,不能用待测液润洗,(2)滴定 用碱式滴定管取一定体积待测液于锥形瓶中,滴入23滴指示剂(甲基橙或石蕊) 用左手握活塞旋转开关,右手不断旋转摇动锥形瓶,眼睛注视锥形瓶中溶液的颜色变化至橙色或粉红色消失,记下读数 (3)计算 每个样品做23次,取平均值求出结果,体验热身,1.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变小呈酸性 B.水的离子积不变pH不变,呈中性 C.水的离子积变小pH变大呈碱性 D.水的离子积变大pH变小呈中性,答案:D,解析:H2O H+
5、OH- H0,升高温度,平衡右移,c(H+)c(OH-)增大,KW=c(H+)c(OH-)增大,pH=-lgc(H+)减小,但溶液中c(H+)=c(OH-),溶液呈中性,2.下列溶液肯定是酸性的是( ) A.含H+的溶液 B.能使酚酞显无色的溶液 C.pH7的溶液 D.c(OH-)c(H+)的溶液,答案:D,解析:任何水溶液中均含H+和OH-,故A错使酚酞显无色的溶液,其pH8,该溶液可能显酸性,也可能呈中性或碱性,B错以纯水在100 为例,KW=10-12,c(H+)=10-6mol/L,pH=6,但溶液为中性,故pH7的溶液可能显酸性,也可能呈中性或碱性,3.取浓度相同的NaOH和HCl溶
6、液,以32体积比相混合,所得溶液的pH等于12,则原溶液的浓度为( ) A.0.01 mol/L B.0.017 mol/L C.0.05 mol/L D.0.50 mol/L,答案:C,解析:设原溶液的浓度为c,则混合后溶液中 c(OH-)=10-2mol/L,即 ,解得c=0.05 mol/L,故选C,4.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液点在试纸上,再与标准比色卡对照 C.将一小块试纸在待测液中蘸一下,取出后放在表面皿上,与标准比色
7、卡对照 D.将一小块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,答案:A,解析:用pH试纸测定溶液的pH时应将一小块试纸放在表面皿或玻璃片上,用玻璃棒蘸取待测液点在试纸上,再与标准比色卡对照试纸在使用前不能用蒸馏水润湿,否则待测液被稀释可能产生误差,5.(2009山东师大附中模拟)室温下,在pH=11的某溶液中,由水电离出的c(OH-)为( ) 1.010-7mol/L 1.010-6 mol/L 1.010-3mol/L 1.010-11 mol/L A. B. C. D.,答案:D,解析:pH=11的溶液可能是碱溶液或盐溶液,若为碱溶液,则抑制水的电离,水电离出的c(O
8、H-)=1.010-11 mol/L;若为盐溶液,即该盐水解使溶液pH=11,则由水电离出的 c(OH-)=1.010-3 mol/L,6.(2009黄冈模拟)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1 mol/L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_,ABD,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60 mL的稀硫酸标准溶液,配制时应选用100 mL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
9、酸,则测得的NaOH溶液的浓度将偏小 E.配制溶液时,若在最后一次读数时俯视读数,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,解析:A项,滴定管容量瓶都为带塞容器,使用前需要检漏,正确;B项,实验室无60 mL容量瓶,选择容积比60 mL大而与之更接近的容量瓶配制,B正确;C项,容量瓶内有少量水对所配标准液浓度无影响;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,最后一次读数时俯视,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,7.已知水在25 和95 时,其电离平衡曲线如图所示:,(1)25 时水的电离平衡曲线应为
10、_(填“A”或 “B”),请说明理由:_ (2)25 时,将pH=9的NaOH溶液与pH=4的H2SO4溶液混合,若所得混合溶液的pH=7,则NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比为_,A,水的电离是吸热过程,温度低时,电离程度小,c(H+)c(OH-)小,101,(3)95 时,若100体积pH1=a的某强酸溶液与1体积pH2=b的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则混合前该强酸的pH1与强碱的pH2之间应满足的关系是_ (4)曲线B对应温度下,pH=2的某HA的溶液和pH=10的NaOH溶液等体积混合后,混合溶液的pH=5请分析原因:_,a+b=14或pH1+pH2=14,曲线B对应95 ,此时水
11、的离子积为10-12,HA为弱酸,HA中和NaOH后,混合溶液中还剩余较多的HA分子,可继续电离出H+,使溶液pH=5,解析:(1)水的电离是吸热过程,温度低时,电离程度小,c(H+)c(OH-)小,所以25 时水的电离平衡曲线应为A (2)25 时所得混合溶液的pH=7,溶液呈中性即酸碱恰好中和,即n(OH-)=n(H+), 则V(NaOH)10-5 mol/L=V(H2SO4)10-4mol/L, 得V(NaOH)V(H2SO4)=101,(3)混合后溶液呈中性,有10010-a=110b-12,即: 10-a+2=10b-12,所以,有以下关系:a+b=14或pH1+pH2=14 (4)
12、在曲线B对应温度下,因pH(酸)+pH(碱)=2+10=12,可得酸碱两溶液中c(H+)=c(OH-),如果是强酸强碱,两溶液等体积混合后溶液应呈中性;现混合溶液的pH=5,即等体积混合后溶液显酸性,说明H+与OH-完全反应后又有新的H+产生,即酸过量,所以说HA是弱酸,重点探究,水的电离及有关pH的问题,1.水的离子积 (1)KW随温度的变化而变化,温度升高,KW增大;温度降低,KW减小(100 时,KW=110-12) (2)水的离子积常数揭示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡,都有H+和OH-共存在酸性或碱性的稀溶液中,当温度为25 时,KW=c(H+)c(OH-)=110-14始终为同
13、一常数,2.有关溶液的pH的注意问题 (1)pH是溶液酸碱性的量度,常温下pH=7的溶液呈中性,pH减小,溶液的酸性增强;pH增大,溶液的碱性增强 (2)pH范围在014之间,pH=0的溶液并非无H+,而是c(H+)=1 mol/L;pH=14的溶液并非无OH-,而是c(OH-)=1 mol/LpH每增大1个单位,c(H+)减小到原来的1/10,而c(OH-)增大到原来的10倍pH改变n个单位,c(H+)或c(OH-)增大到原来的10n倍或缩小到原来的1/10n,(3)当c(H+)1 mol/L时,pH为负数;当c(OH-)1 mol/L时,pH14对于c(H+)或c(OH-)大于1 mol/
14、L的溶液,用pH表示反而不方便,所以pH仅适用于c(H+)或c(OH-)1 mol/L的稀溶液 (4)也可以用pOH来表示溶液的酸碱性,pOH是OH-浓度的负对数 pOH=-lgc(OH-),因为c(OH-)c(H+)=10-14,若两边均取对数得:pH+pOH=14,【例1】已知NaHSO4在水中的电离方程式为NaHSO4=Na+H+ 某温度下,向pH=6的蒸馏水中加入NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液的pH为 2对于该溶液,下列叙述不正确的是( ) A.该溶液的温度高于25 B.由水电离出来的c(H+)=110-10 mol/L C.c(H+)=c(OH-)+c( ) D.该温度下加
15、入等体积pH为12的NaOH溶液可使反应后的溶液恰好呈中性,解析:蒸馏水是中性的,c(H+)=c(OH-)=110-6mol/L,则该温度下KW=c(H+)c(OH-)=110-610-6=110-12110-14,所以该溶液的温度高于25 ;在蒸馏水中加入NaHSO4,相当于加入强酸,水的电离被抑制,溶液中的c(H+)=c酸(H+)+cH2O(H+)而cH2O(H+)=c溶液中(OH-)= mol/L=110-10mol/L,又因为c酸(H+)=c( ),所以c(H+)=c(OH-)+c( );pH=12的NaOH溶液中c(OH-)=1 mol/L,当向pH=2的溶液中加入等体积的1 mol/L的NaOH溶液后,OH-过量,所得溶液呈碱性,答案:D,【方法归纳】 该题关键是判断pH=6的溶液不是常温,在该条件下KW应为1.010-12,由此进行有关的计算与判断,类比迁移,1.(2009天津模拟)下列溶液一定呈中性的是( ) A.由等体积等物质的量浓度的一元酸跟氢氧化钠溶液混合所形成的溶液 B.c(H+)=110-7mol/L的溶液
