课时25 水的电离 溶液的pH.docx
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课时25水的电离溶液的pH
课时25水的电离 溶液的pH
(本课时对应学生用书第108~111页)
【课时导航】
复习目标
1.了解水的电离和水的离子积常数。
2.了解溶液pH的定义。
3.能进行溶液pH的简单计算。
知识网络
问题思考
问题1 pH<7的溶液一定显酸性吗?
问题2 用湿润的pH试纸测溶液的pH,一定会产生误差吗?
【自主学习】
考点1 水的电离
【基础梳理】
1.水的电离:
水是一种 ,能发生微弱的电离,其电离方程式为 。
2.水的离子积常数Kw
(1)表达式:
Kw= = (25℃)。
(2)影响因素:
Kw只是温度的函数,温度不变,Kw ,温度升高,Kw 。
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
3.影响水电离平衡H2O
H++OH- ΔH>0的因素
条件
平衡移动方向
电离程度
c(H+)
c(OH-)
pH
酸碱性
升温
正
增大
增大
增大
减小
中性
降温
逆
减小
减小
减小
增大
中性
加HCl或醋酸
逆
减小
增大
减小
减小
酸性
加NaOH或氨水
逆
减小
减小
增大
增大
碱性
加FeCl3
正
增大
增大
减小
减小
酸性
加CH3COONa
正
增大
减小
增大
增大
碱性
加NaHSO4
逆
减小
增大
减小
减小
酸性
加NaHSO3
逆
减小
增大
减小
减小
酸性
加NaHCO3
正
增大
减小
增大
增大
碱性
【举题说法】
例题1 (2015·淮安期中)25℃时,水的电离达到平衡:
H2O
H++OH- ΔH>0,下列叙述正确的是( )
A.向水中加入少量固体NaHSO4,c(H+)增大,Kw不变
B.向水中加入稀氨水,平衡逆向移动,c(OH-)降低
C.增加水的量,平衡正向移动
D.将水加热,Kw增大,pH不变
【答案】 A
【解析】 向水中加入少量硫酸氢钠,导致溶液中氢离子浓度增大,但温度不变,水的离子积常数不变,A正确;向水中加入稀氨水,导致溶液中氢氧根离子浓度增大,抑制水的电离,B错误;增加水的量,氢离子和氢氧根离子浓度不变且相等,平衡不移动,C错误;将水加热促进水电离,离子积常数增大,氢离子浓度增大,pH减小,D错误。
变式1 (2015·安徽二模)水的电离平衡曲线如下图所示,下列说法不正确的是( )
A.图中五点Kw间的关系:
B>C>A=D=E
B.若从A点到D点,可采用在水中加入少量酸的方法
C.若从A点到C点,在温度不变时向水中加入适量NH4Cl固体
D.若处在B点时,将pH=2的硫酸与pH=10的KOH溶液等体积混合,溶液显中性
【答案】 C
【解析】 温度升高,Kw增大,故五点间Kw间的关系:
B>C>A=D=E,A正确;加酸,c(H+)变大,c(OH-)变小,但温度不变,Kw不变,B正确;若从A点到C点,c(H+)变大,c(OH-)变大,Kw增大,应升高温度,C错误;B点Kw=1×10-12,pH=2的硫酸中c(H+)=10-2mol·L-1,pH=10的KOH中c(OH-)=10-2mol·L-1,等体积混合,恰好中和,溶液显中性,D正确。
关于水的电离的几个规律
1.在任意温度、任意物质的水溶液中(含纯水),由水本身电离出的c(H+)水=c(OH-)水。
2.酸或碱对水的电离均起抑制作用。
(1)只要酸的pH相等(不论强弱、不论几元)对水的抑制程度相等,碱也同理。
(2)若酸溶液的pH与碱溶液的pOH相等,则两种溶液中水的电离程度相等。
3.酸式盐对水的电离的影响
举例
盐的酸碱性
对水电离的影响
NaHSO4、KHSO4
酸性
抑制
NaHSO3、KHC2O4
酸性
抑制
NaHCO3、KHS
碱性
促进
4.由水电离出的c(H+)或c(OH-)与溶液中的c(H+)或c(OH-)的大小规律
(1)酸溶液中c(OH-)等于由水电离出的c(H+)。
(2)碱溶液中c(H+)等于由水电离出的c(OH-)。
(3)强酸弱碱盐溶液中的c(H+)等于由水电离出的c(H+)。
(4)强碱弱酸盐溶液中的c(OH-)等于由水电离出的c(OH-)。
考点2 溶液的pH及其计算
【基础梳理】
定义
pH=
意义
粗略表示稀溶液酸碱性的强弱
范围
一般在 之间
规律
pH越小,溶液的酸性越 ;pH越大,溶液的碱性越
测定方法
把一小片pH试纸放在 ,用洁净的玻璃棒蘸取溶液点在pH试纸中心,变色后,与标准比色卡对比即可读出溶液的pH
注意:
使用pH试纸测溶液的pH时,试纸 (填“能”或“不能”)用蒸馏水润湿,记录数据时只能是整数。
若需精确测定溶液的pH,则应使用
【举题说法】
例题2 (2015·淮安模拟)下列叙述正确的是( )
A.95℃纯水的pH<7,说明加热可导致水呈酸性
B.常温下,pH=3的醋酸溶液稀释至10倍后pH=4
C.常温下,0.2mol·L-1盐酸与等体积水混合后pH=1
D.常温下,pH=3的醋酸溶液与pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合后pH=7
【答案】 C
【解析】 水的电离为吸热过程,温度升高,促进电离,溶液中c(H+)增大,pH减小,但仍存在c(H+)=c(OH-),溶液呈中性,A错;醋酸为弱酸,加水稀释促进电离,将pH=3的醋酸溶液稀释至10倍后,3 c(H+)=c(OH-)=1×10-3mol·L-1,但醋酸为弱酸,不完全电离,醋酸浓度大,与pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合后,醋酸过量,溶液pH<7,D错。 变式2 (2015·海淀期中)常温下,pH=2的强酸溶液与pH=13的强碱溶液混合后,所得溶液的pH=11,则强酸和强碱的体积比为( ) A.1∶9 B.9∶1C.1∶11 D.11∶1 【答案】 B 【解析】 常温下,pH=2的强酸溶液中c(H+)=0.01mol·L-1,pH=13的强碱溶液中c(OH-)=0.1mol·L-1,混合溶液的pH=11,溶液呈碱性,混合溶液中c(OH-)= =0.001mol·L-1,则V(酸)∶V(碱)=9∶1。 有关pH计算的一般思维模型 考点3 溶液的酸碱性及酸碱中和滴定 【基础梳理】 1.溶液酸碱性的判断标准是 与 的相对大小。 2.常温下,溶液的酸碱性与c(H+)、c(OH-)和pH的关系 溶液的酸碱性 c(H+)/mol·L-1 c(OH-)/mol·L-1 pH Kw(25℃) 中性溶液 1×10-7 1×10-7 7 1×10-14 酸性溶液 1×10-7 1×10-7 7 碱性溶液 1×10-7 1×10-7 7 3.酸碱中和滴定 (1)概念: 用已知物质的量浓度的酸(或碱)来测定未知物质的量浓度的碱(或酸)的方法,叫做酸碱中和滴定。 (2)原理: c(测)= (以一元酸、一元碱为例) (3)酸碱中和滴定的关键 ①准确测定待测液的体积; ②选择合适的指示剂,准确判断滴定的终点。 (4)中和滴定操作 ①主要仪器: 、 、铁架台(带滴定管夹)、 、大烧杯。 ②试剂: 标准液、待测液、酸碱指示剂。 ③滴定前准备 (5)滴定 (6)终点判断: 滴入最后一滴反应液,指示剂变色,且在半分钟内不能恢复原来的颜色,停止滴定,并记录标准溶液的体积,重复上述操作2~3次。 (7)数据处理: 求出消耗标准溶液的平均值,根据原理进行计算。 【举题说法】 例题3 (2015·镇江一模)常温下,用0.1mol·L-1NaOH溶液滴定20mL0.1mol·L-1CH3COOH溶液的滴定曲线如右图所示。 下列说法正确的是( ) A.点①所示溶液中: c(Na+)>c(CH3COO-)>c(CH3COOH)>c(H+)>c(OH-) B.点②所示溶液中: c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)+c(OH-) C.点③所示溶液中: c(CH3COO-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+) D.在整个滴定过程中: 溶液中 始终不变 【答案】 D 【解析】 点①所示溶液中含有等物质的量的CH3COOH和CH3COONa,由于溶液呈酸性,故CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,故c(CH3COO-)>c(Na+),A错误;B项考查溶液中的电荷守恒式,该式子中多了c(CH3COOH),B错误;点③所示溶液显碱性,c(OH-)>c(H+),根据电荷守恒,则c(Na+)>c(CH3COO-),C错误;D项中的式子是CH3COOH的电离平衡常数的倒数,由于温度在滴定过程中未变,CH3COOH的电离常数不变,故该比值不变,D正确。 变式3 (2015·南通三模)常温下,用0.10mol·L-1NaOH溶液分别滴定20.00mL浓度均为0.10mol·L-1的CH3COOH溶液和HCN溶液,所得滴定曲线如右图。 下列说法正确的是( ) A.点①和点②所示溶液中: c(CH3COO-) B.点③和点④所示溶液中都有: c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+) C.点①和点②所示溶液中: c(CH3COO-)-c(CN-)=c(HCN)-c(CH3COOH) D.点②和点③所示溶液中都有: c(CH3COO-)+c(OH-)=c(CH3COOH)+c(H+) 【答案】 C 【解析】 由两条图像起点的纵坐标可知,酸性: CH3COOH>HCN,在点①溶液中相当于含有等物质的量的HCN和NaCN,由于该点所示溶液显碱性,故CN-的水解程度大于HCN的电离程度,故c(Na+)>c(CN-),在点②溶液中相当于含有等物质的量的CH3COOH和CH3COONa,该点溶液显酸性,故CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,故c(Na+) 酸碱中和滴定 (1)酸碱反应曲线 在酸碱反应过程中,溶液的pH会发生变化,对于强酸、强碱的反应,开始时由于被中和的酸或碱浓度较大,加入少量的酸或碱对其pH的影响不大。 当反应接近反应终点(pH≈7)时,很少量(一滴,约0.04mL)的酸或碱就会引起溶液pH突变(如下图所示),酸、碱的浓度不同,pH突变范围不同。 (2)选择指示剂要考虑的主要因素 ①变色范围与终点pH吻合或接近。 ②指示剂变色范围越窄越好。 ③指示剂在滴定终点时颜色变化明显,容易观察,所以中和滴定时,一般选用酚酞或甲基橙,不用石蕊试液,因其颜色变化不明显。 中和滴定的指示剂及颜色变化见下表: 滴定种类 选用的指示剂 达滴定终点时颜色变化 滴定终点的判断标准 强酸滴定强碱 甲基橙 黄色→橙色 当指示剂刚好变色,并在半分钟内不褪色,即认为已达滴定终点 酚酞 红色→无色 强酸滴定弱碱 甲基橙 黄色→橙色 强碱滴定强酸 甲基橙 红色→橙色 酚酞 无色→粉红色 强碱滴定弱酸 酚酞 无色→粉红色 说明: 若生成的盐显酸性用甲基橙(3.1~4.4);若生成的盐显碱性用酚酞(8.2~10.0);若生成的盐显中性两种指示剂都可以。 (3)恰好反应=酸碱恰好完全反应≠溶液呈中性≠滴定终点(生成强酸强碱盐显中性、强酸弱碱盐显酸性、强碱弱酸盐显碱性) (4)酸式滴定管与碱式滴定管的区别及使用。 ①两者构造不同,不能混用,酸式滴定管能盛装酸性、中性或强氧化性溶液,碱式滴定管只能盛装碱性溶液。 ②除用蒸馏水洗净外,使用前还必须用待盛装溶液润洗。 ③注意滴定管的刻度、读数与量筒的区别。 ④学会从滴定管中赶走气泡的方法及实验时的使用方法。 【随堂检测】 1.(2015·常州期末)下列溶液一定呈中性的是( ) A.pH=7的溶液 B.c(H+)=c(OH-)=10-6mol·L-1的溶液 C.使酚酞试液呈无色的溶液 D.由强酸与强碱等物质的量反应得到的溶液 【答案】 B 【解析】 pH=7的溶液,不一定是常温下,水的离子积不一定是1×10-14,溶液中c(H+)、c(OH-)不一定相等,A错误;溶液的酸碱性取决于溶液中c(H+)与c(OH-)的相对大小,溶液中氢离子浓度等于氢氧根离子浓度,溶液一定显中性,B正确;酚酞的变色范围是8.2~10.0,酚酞显示无色,溶液有可能显酸性、中性或碱性,C错误;强酸与强碱物质的量相等,但氢离子与氢氧根离子的物质的量不一定相等,反应后溶液不一定显中性,D错误。 2.用0.2mol·L-1盐酸滴定0.2mol·L-1NaOH,如果到达滴定终点时不慎多加了1滴盐酸(1滴溶液的体积约为0.05mL),继续加水至100mL,所得溶液的pH是( ) A.4 B.1 C.10 D.3.3 【答案】 A 【解析】 终点时不慎多加了1滴盐酸,即0.05mL,继续加水至100mL,反应后溶液中c(H+)= ×0.2mol·L-1=10-4mol·L-1,pH=-lgc(H+)=4,故选A。 3.(2015·新课标Ⅰ卷)浓度均为0.10mol·L-1、体积均为V0的MOH和ROH溶液,分别加水稀释至体积V,pH随lg 的变化如右图所示,下列叙述错误的是( ) A.MOH的碱性强于ROH的碱性 B.ROH的电离程度: b点大于a点 C.若两溶液无限稀释,则它们的c(OH-)相等 D.当lg =2时,若两溶液同时升高温度,则 增大 【答案】 D 【解析】 c(MOH)=0.10mol·L-1,pH=13,说明MOH是强碱,c(ROH)=0.10mol·L-1,pH<13,说明ROH是弱碱,A正确;b点加水稀释的倍数大于a点,弱电解质的浓度越小电离程度越大,则ROH的电离程度: b点大于a点,B正确;若两溶液无限稀释,则它们的c(OH-)约等于水中的c(OH-),C正确;MOH是强碱,在水溶液中完全电离,不存在电离平衡,升高温度c(M+)不变,ROH是弱碱,在水溶液中存在电离平衡: ROH R++OH-,升高温度平衡正向移动,c(R+)增大,则 减小,D错。 4.(2015·淮阴模拟)水的电离平衡曲线如右图所示。 (1)若以A点表示25℃时水的电离平衡的离子浓度,当温度升高到100℃时,水的电离平衡状态移动到B点,则此时水的离子积从 变化到 。 (2)将pH=8的Ba(OH)2溶液与pH=5的稀盐酸混合,并保持100℃的恒温,致使混合溶液的pH=7,则Ba(OH)2和盐酸的体积比为 。 【答案】 (1)10-14 10-12 (2)2∶9 【解析】 (1)25℃时纯水中c(H+)=c(OH-)=10-7mol·L-1,Kw=c(H+)·c(OH-)=10-14,当温度升高到100℃,纯水中c(H+)=c(OH-)=10-6mol·L-1,Kw=c(H+)·c(OH-)=10-12。 (2)pH=8的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=10-4mol·L-1,pH=5的稀盐酸中c(H+)=10-5mol·L-1,设氢氧化钡的体积为xL,盐酸的体积为yL,混合溶液的pH=7,溶液呈碱性,c(OH-)= mol·L-1=10-5mol·L-1,x∶y=2∶9。 【问题思考和基础梳理答案】 【参考答案】 问题思考 问题1 溶液的酸碱性取决于溶液中c(H+)、c(OH-)的相对大小;pH的大小取决于溶液中的c(H+)的大小。 25℃时pH=7的溶液显中性,pH<7的溶液显酸性;但温度不为25℃时,pH=7的溶液不显中性,故pH<7的溶液不一定显酸性。 问题2 不一定。 若待测液显酸性、碱性,则用湿润的pH试纸测溶液的pH相当于稀释溶液,会产生误差;若所测溶液为中性,则不会产生误差。 基础梳理 考点1 1.弱电解质 H2O H++OH- 2. (1)c(H+)·c(OH-) 1×10-14 (2)不变 增大 考点2 -lgc(H+) 0~14 强 强 表面皿或玻璃片上 不能 pH计 考点3 1.c(H+) c(OH-) 2.= = = > < < < > > 1.(4)酸式滴定管 碱式滴定管 锥形瓶 (5)滴定管的活塞 锥形瓶 趁热打铁,事半功倍。 请老师布置同学们完成《配套检测与评估》中的练习第41~42页。 【课后检测】 课时25 水的电离 溶液的pH 1.(2015·徐州期末)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 2.室温下,在pH=12的某溶液中,由水电离产生的c(OH-)可能为( ) A.1.0×10-7mol·L-1 B.1.0×10-6mol·L-1 C.1.0×10-12mol·L-1 D.1.0×10-14mol·L-1 3.相同条件下,在①pH=2的CH3COOH溶液、②pH=2的稀盐酸、③pH=12的氨水、④pH=12的NaOH溶液中,下列说法不正确的是( ) A.水电离的c(H+): ①=②=③=④ B.等体积的①、②溶液分别与足量铝粉反应,生成H2的量: ②>① C.若将②、③溶液混合后,pH=7,则消耗溶液的体积: ②>③ D.将四种溶液分别稀释100倍后,溶液的pH: ③>④>②>① 4.(2015·如皋模拟)水的电离过程为H2O H++OH-,在不同温度下其平衡常数为Kw(25℃)=1.0×10-14,Kw(35℃)=2.1×10-14。 则下列叙述正确的是( ) A.水的电离是一个放热过程 B.35℃时,c(H+)>c(OH-) C.25℃时,pH=3的盐酸中由水电离产生的c(OH-)=1.0×10-3mol·L-1 D.25℃时,向水中加入稀氨水,平衡逆向移动,Kw不变 5.(2015·常州期中)用标准NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸,选用酚酞为指示剂,下列操作会造成测定结果偏高的是( ) A.未用标准液润洗碱式滴定管 B.滴定终点读数时,俯视滴定管的刻度 C.盛装未知液的锥形瓶用蒸馏水洗过,未用待测液润洗 D.滴定到终点读数时发现滴定管尖嘴处悬挂一滴溶液 6.(2015·无锡模拟)25℃时,水的电离达到平衡: H2O H++OH-,下列叙述正确的是( ) A.将纯水加热到95℃时,Kw变大,pH不变,水仍呈中性 B.向纯水中加入稀氨水,平衡逆向移动,c(OH-)增大,Kw变小 C.向纯水中加入少量碳酸钠固体,c(H+)减小,Kw不变,影响水的电离平衡 D.向纯水中加入醋酸钠或盐酸,均可抑制水的电离,Kw不变 7.(2015·连云港模拟)25℃时,水的电离达到平衡: H2O H++OH- ΔH>0,下列叙述正确的是( ) A.向水中加入稀氨水,平衡逆向移动,c(OH-)降低 B.向水中加入少量固体硫酸氢钠,c(H+)增大,Kw不变 C.升高温度,Kw变大,水显酸性 D.向水中加入少量氢氧化钠,c(OH-)增大,25℃时Kw增大 8.(2015·安徽高考)25℃时,在10mL浓度均为0.1mol·L-1的NaOH和NH3·H2O混合溶液中滴加0.1mol·L-1盐酸,下列有关溶液中粒子浓度关系正确的是( ) A.未加盐酸时: c(OH-)>c(Na+)=c(NH3·H2O) B.加入10mL盐酸时: c(N )+c(H+)=c(OH-) C.加入盐酸至溶液pH=7时: c(Cl-)=c(Na+) D.加入20mL盐酸时: c(Cl-)=c(N )+c(Na+) 9.(2015·泰州二模)常温下,一元酸HA溶液和NaOH溶液等体积混合(忽略体积变化),实验数据如下表: 实验编号 起始浓度/mol·L-1 反应后溶液的pH c(HA) c(NaOH) ① 0.1 0.1 9 ② x 0.2 7 ③ 0.2 0.1 4.8 ④ 0.1 0.2 y 下列判断正确的是( ) A.实验①反应后的溶液中: c(HA)约为 mol·L-1 B.实验②反应后的溶液中: c(HA)>c(Na+)=c(A-)>c(H+)=c(OH-) C.实验③反应后的溶液中: c(HA)+c(H+)=c(OH-)+c(A-) D.实验④反应后的溶液中: c(OH-)-c(H+)-c(HA)=0.05mol·L-1 10.(2015·无锡模拟)常温下,0.1mol·L-1一元酸HA与0.1mol·L-1NaOH溶液等体积混合后,所得溶液pH>7,下列说法正确的是( ) A.混合前一元酸HA的c(H+)=0.1mol·L-1 B.该混合溶液中: c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+) C.HA在水溶液中的电离方程式: HA H++A- D.该混合溶液中: c(A-)+c(HA)=0.1mol·L-1 11.已知NaHSO4在水中的电离方程式为NaHSO4 Na++H++S 。 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。 下列对该溶液的叙述不正确的是( ) A.该温度高于25℃ B.由水电离出的H+浓度是1.0×10-12mol·L-1 C.加入NaHSO4晶体抑制了水的电离 D.该溶液与等体积pH=
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