高中化学水的电离平衡和pH计算教师版Word文档格式.docx
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取出10mL此溶液,其中含CuSO4多少克?
【答案】0.4mol/L;
0.64g
2.对于反应A+B→C,下列条件的改变一定使化学反应加快的是()
A.增加A的物质的量B.升高体系的温度
C.减少C的物质的量D.增加体系的压强
【答案】B
3.对于是CO2(g)+C(s)
2CO(g)+Q,下列各条件变化时两项均能使平衡向右移动的()
A.加压、升温B.加压、降温C.减压、降温D.减压、升温
【答案】C
4.下列说法正确的是()
A.可逆反应的特征是正反应速率等于逆反应速率
B.在其他条件不改变时,增大压强对溶液间反应几乎无影响
C.温度升高,可以使可逆反应正反应速率加快,但逆反应速率可以不变
D.使用催化剂可以使原来不能发生的反应变为可能发生了
5.下列溶液中,酸性最强的溶液是()
A.pH=3的盐酸溶液B.[H+]=5×
10-5mol/L的溶液
C.[OH-]=1×
10-12mol/L的溶液D.0.01mol/L的硫酸溶液
【答案】D
6.下列电离方程式书写正确的是()
A.NaHSO4→Na++H++SO42-B.Ba(OH)2→Ba2++(OH)2-
C.NH3·
H2O→NH4++OH-D.NaHCO3→Na++H++CO32-
【答案】A
1、水的电离
溶液的酸碱性与水的电离有着密切的关系,根据精确的实验表明,由于水分子的相互作用,水能微弱的电离出水和氢离子(H3O+)和氢氧根离子(OH-)。
水是一种极弱的电解质,常温下大约每5亿个水分子中有1个水分子电离(如下图)
水电离方程式常简写为H2O
H++OH-
1.纯水的离子积(KW)
从纯水的导电试验测得,常温下(25℃),1L纯水中只有1×
10-7molH2O电离,因此纯水中H+浓度和OH-浓度都等于_________,c(H+)×
c(OH-)=_________,这是一个很重要的常数,被称为水的离子积(用Kw表示):
【答案】1×
10-7mol/L1×
10-14
【小结】
a.水的离子积反映了一定温度下水中H+浓度和OH-浓度之间的关系,只与温度有关。
b.Kw不仅适用于纯水,还适用于酸、碱、盐的稀溶液
c.由于水的离子积存在,非中性溶液稀释时,溶液中总有一种浓度增大的离子,比如弱酸稀释时,c(OH-)增大;
弱碱稀释时,c(H+)增大
2.影响水的电离平衡因素
(1)温度
水的电离过程吸热,因此温度越高,水的电离平衡______移动,KW______(填增大、减小或不变)。
此时纯水中,c(H+)=c(OH-)____1×
10-7mol/L,水的离子积KW____1×
10-14,纯水的pH值____7(填>、=、<);
100摄氏度时,c(H+)=c(OH-)=1×
10-6mol/L,KW=1×
10-12。
【答案】正向;
增大;
>;
<
(2)加酸或者碱
①水中存在电离平衡H2O
H++OH-;
a.纯水中,加入少量稀酸溶液,增大溶液中c(H+),使溶液中的c(H+)_____1×
10-7mol/L,从而______水的电离(填抑制、促进或不影响),使水电离平衡______移动(填正向、逆向或不移动);
此时水电离出的c(H+)=c(OH-)_____1×
10-7mol/L,但溶液中c(H+)×
c(OH-)______(填变大、变小或不变),即水的离子积KW______(填变大、变小或不变)。
【答案】>;
抑制;
逆向;
<;
不变;
不变
b.加入少量稀碱溶液,增大溶液中c(OH-),使溶液中的c(OH-)_____1×
10-7mol/L,从而______水的电离,使水电离平衡______移动;
c(OH-)______,即水的离子积KW______。
例如:
常温下pH=2的盐酸,溶液中c(H+)=10-2mol/L,根据KW可知c水(OH-)=10-12mol/L,而水电离出的c(H+)=c(OH-),所以c水(H+)=10-12mol/L;
常温下,pH=12的NaOH溶液,溶液中c水(H+)=10-12mol/L,因水电离出的c(H+)=c(OH-),所以c水(OH-)=10-12mol/L,根据KW可知溶液中c(OH-)=10-2mol/L。
由此可知:
当c水(H+)=c水(OH-)=10-12mol/L<10-7mol/L时,水的电离被抑制,此时溶液pH=2或pH=12。
所以酸或碱都可以抑制水的电离,而当水的电离被抑制时,溶液可能呈酸性也可能呈碱性。
②常温下两份同条件的水,一份加入酸,另一份加入碱时,看酸碱的pH之和与14的比较
a.若酸碱pH=14,则两者对水抑制程度相同
b.若酸碱pH≠14,则需计算,分析溶液酸碱性,再进行按①规律比较
(3)加可溶性酸式盐
①加入强酸酸式盐比如NaHSO4,可将其视为对应的强酸,其对水的影响规律,可以参考酸对水电离的影响
②加入弱酸酸式盐如NaHCO3,影响比较复杂,在后续学习中,会详细讲解。
(4)加强酸强碱盐
比如NaCl对水电离影响很小,一般在高中阶段,可以忽略不计
(5)弱酸弱碱盐(选讲)
因其弱酸阴离子(A-)或弱碱阳离子(Mn+)能发生如下反应A-+H+
HA
或者Mn++nOH-
M(OH)n,而消耗水电离出的c(H+)或c(OH-),从而促进水的电离平衡正向移动(盐类水解),并由此影响溶液的酸碱性,但溶液的c(H+)×
c(OH-)不变,即水的离子积KW不变。
【练一练】1.水的电离过程为H2O
H++OH-,在不同温度下其平衡常数为K(25℃)=1.0×
10-14,K(35℃)=2.1×
10-14。
则下列叙述中,正确的是()
A.c(H+)随温度的升高而降低B.35℃时,c(H+)>c(OH-)
C.水电离程度随温度的升高而变小D.水电离是吸热的
2.(双选)25℃时,某溶液中由水电离产生的c(H+)·
c(OH-)=1×
10-18,下列说法中,正确的是()
A.该溶液pH一定是9B.该溶液pH可能为5
C.该溶液pH不可能为7D.不会有这样的溶液
【答案】BC
【思考】pH值一定为7的溶液,一定是中性溶液吗?
【答案】不一定,因为Kw随温度变化而变化,比如在100℃时,中性溶液pH=6
【小结】溶液中的c(H+)与水电离的c(H+)是不同的
a.室温下,水电离的c(H+)=1×
10-7mol/L,若某溶液中,水电离的c(H+)<1×
10-7mol/L,则可判断溶液中加入了酸或者碱抑制水的电离。
b.若某溶液中,水电离的c(H+)>1×
10-7mol/L,则可判断出溶液中加入了促进水电离的盐(水解),促进了水的电离
c.用pH判断溶液酸碱性时要注意温度,不能简单的认为pH=7的溶液为中性溶液
2、溶液的pH值
1.溶液酸碱度
任何酸、碱、盐溶液中都存在水的电离平衡,即都同时存在H+和OH-。
溶液的酸碱性取决于c(H+)、c(OH-)的相对大小。
任意温度下,
碱性溶液中,c(H+)_______c(OH-)
中性溶液中,c(H+)_______c(OH-)
酸性溶液中,c(H+)_______c(OH-)
【答案】<;
=;
>
2.pH值及测定
(1)pH定义
pH是常用来表示溶液__________强弱的数值,它是__________物质的量浓度数值的负对数,即__________
【答案】酸碱性氢离子
(2)pH值应用范围
pH表示的是c(H+)或c(OH-)为1mol/L及以内的稀溶液,所以pH范围为0~14,大于1mol/L的溶液,直接用浓度表示。
25℃时,
酸性溶液中,c(H+)>c(OH-),pH<7;
碱性溶液中,c(H+)<c(OH-),pH>7
中性溶液中,c(H+)=c(OH-)=1×
10-7mol/L,pH=7;
(3)酸碱指示剂及pH测定
①酸碱指示剂。
酸碱指示剂一般是弱的有机酸或弱的有机碱,酸碱指示剂通常可以在不同的pH值溶液中显示不同颜色;
化学上把指示剂发生颜色变化的pH范围,叫做酸碱指示剂的变色范围
②pH值测定
a.利用酸碱指示剂,只能大概测定pH值范围,不能测出具体pH
b.pH试纸只能粗略测定溶液pH,试纸使用时不能湿润;
正确操作方法为:
用干燥洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在试纸上,显色后与标准比色卡比对,只读取整数
c.测定溶液pH精确方法为pH计(一般可精确到小数点后两位)
3.pH值计算(对于稀溶液,混合前后液体体积的变化可以忽略不计)
(1)两种强酸溶液混合:
先求c(H+),再求pH
(2)两种强碱溶液混合:
先求c(OH-),再根据Kw求c(H+),最后求pH
(3)强酸和强碱溶液混合
①恰好完全反应:
c(H+)=c(OH-),
②酸过量:
先求混合溶液的c(H+),再求pH
③碱过量:
先求混合溶液的c(OH-),再根据Kw求c(H+),最后求pH
(4)单一溶液稀释的pH计算(指单一溶质加水稀释或相当于水的稀释作用)
【思考】下列情况下的pH分别为多少?
①pH=2的HCl溶液稀释1000倍,所得溶液的pH__________
②pH=2的CH3COOH溶液稀释1000倍,所得溶液的pH__________
③pH=2的HCl溶液稀释100倍,所得溶液的pH__________
④pH=11的NaOH溶液稀释100倍,所得溶液的pH__________
⑤pH=11的NH3·
H2O溶液稀释100倍,所得溶液的pH__________
⑥pH=10的NaOH溶液稀释100倍,所得溶液的pH__________
⑦pH=10的NaOH溶液稀释10000倍所得溶液pH__________
【答案】①5;
②2<pH<5;
③4;
④9;
⑤9<pH<11;
⑥8;
⑦约为7
稀释前后酸或碱的物质的量不变。
一般计算公式:
c1V1=c2V2,据此求出稀释后酸或碱的物质的量浓度。
(1)酸的稀释:
①若为强酸,pH=a,稀释10n倍,pH=__________;
②若为弱酸,pH=a,稀释10n倍,由于电离平衡正向移动,使a<pH<a+n;
③若酸的溶液无限稀释,则无论酸的强弱,pH一律接近于__________
(2)碱的稀释:
①强碱,pH=a,稀释10n倍,pH=__________;
②弱碱,pH=a,稀释10n倍,由于电离平衡正向移动,使a-n<pH<a;
③若碱的溶液无限稀释,则无论碱的强弱,pH一律接近于__________。
【答案】a+n;
7;
a-n;
7
【练一练】1.将45mL0.1mol/LHCl和5mL0.5mol/L的Ba(OH)2溶液混合并稀释至500mL所得溶液pH为()
A.2.6B.3C.11D.12
2.有pH为12的氢氧化钠溶液100mL,要使其pH变为11,应该加入pH=10的氢氧化钠溶液的体积为多少?
【答案】1000mL
3.把氢氧化钠固体分别加入到下列液体中,溶液导电能力变化最小的是()
A.自来水B.0.5mol/L盐酸
C.0.5mol/L醋酸溶液D.0.5mol/L氯化钾溶液
“红色”的紫罗兰
波义耳买了一束紫罗兰插在花瓶里,这时,他的助手拿了几瓶盐酸进来,在花瓶附近,助手将盐酸倒进小玻璃瓶里,只见一股烟雾立即在室内弥漫开来,波义耳见状害怕浓雾会腐蚀花儿,就把花儿放在清水里洗了一下,忽然,他发现一种有趣的现象:
紫罗兰变成了红色的。
“会不会是在盐酸的作用下才改变颜色的呢?
”波义耳想,并且又连续做了几次试验,结果依旧,于是他依此发明了检验酸溶液的石蕊试纸。
酸碱指示剂是一类在其特定的pH值范围内,随溶液pH值改变而变色的化合物,通常是有机弱酸或有机弱碱。
当溶液pH值发生变化时,指示剂可能失去质子,由酸色成分变为碱色成分。
在转变过程中,由于指示剂本身结构的改变,从而引起溶液颜色的变化。
指示剂的酸色成分和碱色成分是一对共轭酸碱。
例题解析
知识点1:
水的电离与Kw
【例1】下列叙述中,不正确的是()
A.无论在纯水中,还是在稀溶液中,由水电离出的c(H+)与c(OH-)相等
B.pH=7的溶液不一定呈中性,c(H+)=c(OH-)的溶液才是中性溶液
C.无论是酸溶液还是碱溶液中,由水电离出的c(H+)小于纯水电离出的c(H+)
D.常温下,在1mol/L盐酸中,水的离子积Kw>
1×
【难度】★★
变式1:
某溶液中,由水电离产生的c(OH-)=1×
10-14mol/L,满足此条件的溶液中一定可以大量共存的离子组是()
A.Al+Na+NO3-Cl-B.K+Na+Cl-NO3-
C.K+Na+Cl-CO32-D.K+NH4+SO42-NO3-
【难度】★★★
变式2:
(双选)室温下,在pH=12某溶液中,由水电离产生的c(OH-)为()
A.1×
10-7mol/LB.1×
10-6mol/LC.1×
10-2mol/LD.1×
10-12mol/L
【答案】CD
知识点2:
影响水电离平衡的因素
【例1】将纯水从20℃加热至100℃,下列叙述正确的是()
A.水的Kw变大、pH变小、溶液显酸性
B.水的Kw不变、pH不变、溶液显中性
C.水的Kw变小、pH变大、溶液显碱性
D.水的Kw变大、pH变小、溶液显中性
【难度】★
水中加入下列物质,对水的电离平衡不产生影响的是()
A.NaHSO4溶液B.二氧化碳C.NaI溶液D.CaO
液氨与水的电离相似,存在微弱的电离:
NH3+NH3
NH4++NH2-。
对该体系的说法中错误的是()
A.液氨中c(NH4+)与c(NH2-)的乘积为一常数
B.液氨电离未达到平衡时,c(NH4+)≠c(NH2-)
C.降低体系温度,平衡逆向移动
D.液氨中存在NH3、NH4+、NH2-粒子
知识点3:
pH值的计算
【例1】取0.05mL0.1mol/L的盐酸,加水至500mL,求稀释后溶液的pH
【答案】pH=5
若将上述稀释后溶液取出1体积,再用水稀释1000倍,溶液的pH是多少?
【答案】pH≈7
【解析】水是弱电解质也电离出H+,此时纯水中的[H+]=10-7mol/L已接近10-5mol/L,不可忽略,注意答案不可为pH=8;
c(H+)=
≈1.1×
10-7mol/L。
pH=7-lg1.1≈7。
【思考】
上述题目若将盐酸溶液更改为同体积与同浓度的硫酸溶液,pH值如何计算;
若是改为pH=5的硫酸溶液,稀释1000倍,又该如何计算?
【答案】
(1)pH=4.7;
(2)pH≈7
【例2】取pH=11的NaOH溶液与水按1:
99的体积比混合后,溶液的pH变为多少?
【答案】pH=9
25℃时,10mL0.1mol/LNaOH和10mL0.05mol/LBa(OH)2混合,计算混合溶液的pH值
【答案】pH=13
【思考】计算下列溶液的pH:
(1)pH=2和pH=5的两种盐酸溶液等体积混合。
(2)pH=8和pH=10的两种氢氧化钡溶液等体积混合。
【答案】pH=2.3pH=9.7
【规律小结】
等体积强酸溶液混合,混合后pH为强酸的pH值向酸性减弱的方向加0.3
等体积强碱溶液混合,混合后pH为强碱的pH值向碱性减弱的方向减0.3
【例3】把pH=3的H2SO4溶液和pH=10的NaOH溶液混合,两者恰好中和,则两种溶液的体积比应是()
A.10∶1B.1∶10C.1∶100D.1∶2
25℃时,向VmLpH=a的盐酸溶液中,滴加pH=b的NaOH溶液10VmL,此时,溶液中
Cl-物质的量恰好等于Na+物质的量,则a+b的值为()
A.13B.14C.15D.无法确定
室温下,pH=2的盐酸与pH=11的NaOH溶液恰好完全反应时,两者的体积比为多少?
若是pH=3的盐酸与pH=11的NaOH溶液,体积比又为多少?
【答案】1:
10;
1:
1.水的离子积含义及表达式
2.温度、酸、碱对水电离平衡的影响
3.溶液酸碱性的本质
4.pH数字表达式与计算,稀释规律
5.归纳酸碱稀释时pH变化规律?
1.能影响水的电离平衡,并使溶液中的c(H+)>c(OH-)的操作是()
A.向水中通入二氧化碳气体B.将水加热煮沸
C.向水中投入一小块金属钠D.向水中加食盐晶体
2.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.pH=3的醋酸溶液,稀释至10倍后pH=4
C.0.2mol•L-1的盐酸,与等体积水混合后pH=1
D.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
3.某酸溶液的pH=1,此酸溶液的物质的量浓度()
A.0.1mol·
L-1
B.一定大于0.1mol·
C.若为强酸一定等于0.1mol·
L-1,若为弱酸一定大于0.1mol·
D.若为强酸一定≤0.1mol·
L-1,若为弱酸一定>0.1mol·
4.(双选)常温时,下列溶液最终的pH等于8或大于8的是()
A.pH=5的盐酸溶液稀释1000倍
B.pH=6的醋酸用水稀释100倍
C.pH=10的氢氧化钠溶液稀释100倍
D.0.1mol·
L-1的硫酸100mL跟0.2mol·
L-1NaOH溶液150mL完全反应
5.将pH=10的氨水溶液加水稀释100倍后,所得溶液的pH值为()
A.=8B.>
8C.<
8D.8<
pH<
10
6.常温下,若10体积盐酸恰好与1体积pH=12的氢氧化钡溶液完全反应,则二者物质的量浓度之比应为()
A.1:
5B.5:
1C.10:
1D.1:
7.现有温度相同,pH=a和pH=b的两种NaOH溶液,已知b=a+2,将两种溶液等体积混合后,所得溶液pH约为()
A.a-lg2B.b-lg2C.a+lg2D.b+lg2
8.室温时,将xmlpH=a的NaOH稀溶液与ymlpH=b的稀盐酸充分反应,下列关于反应后溶液pH判断正确的是()
A.若x=y,且a+b=14,则pH>7B.若10x=y,且a+b=13,则pH=7
C.若ax=by,且a+b=13,则pH=7D.若x=10y,且a+b=14,则pH>7
9.99℃时,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=2。
下列叙述中不正确的是()
A.此时水的离子积Kw=1×
10-14B.水电离出的c(H+)=1×
10-10mol•L-1
C.水的电离程度随温度升高而增大D.c(Na+)=c(SO42-)
10.下水的电离过程为H2O
A.c(H+)随温度的升高而降低
B.25℃时水成中性,35℃时水成酸性
C.一定温度下,向水中加入少量氢氧化钠固体或盐酸,水的离子积会变化
D.水电离是吸热的
11.在由水电离产生的H+浓度为1×
10-13mol・L-1的溶液中,一定能大量共存的离子组是()
①K+、Cl-、NO3-、S2-②K+、Fe2+、I-、SO42-③Na+、Cl-、NO3-、SO42-
④Na+、Ca2+、Cl-、HCO3-⑤K+、Ba2+、Cl-、NO3-
A.①③B.③⑤C.③④D.②⑤
12.室温下,在pH=12的强碱溶液中,由水电离出的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
13.能说明溶液呈中性的可靠依据是()
A.pH=7B.c(H+)=c(OH-)C.pH试纸不变色D.石蕊试液不变色
14.下列溶液肯定呈酸性的是()
A.含H+的溶液B.加酚酞显无色的溶液
C.c(OH-)<
c(H+)的溶液D.pH<
7的溶液
15.下列关于溶液酸碱性的说法,正确的是()
A.pH=7溶液是中性
B.中性溶液一定有c(H+)=1.0×
10-7
C.在100℃时,纯水pH<7,所以溶液显酸性
D.c(H+)=c(OH-)的溶液显中性
16.在25℃时,若10体积的某强酸溶液与1体积的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则混合之前,该强酸与该强碱pH应满足的关系式是__________
【答案】pH(酸)+pH(碱)=15
17.下列说法正确的是()
A.水的离子积常数仅表示由水电离的H+与OH-物质的量浓度的乘积
B.水的离子积是个固定不变的数值
C.pH=7的溶液一定是中性溶液
D.判断溶液酸碱性的标准是c(H+)与c(OH-)相对大小
18.纯水在10℃和50℃的pH,前者与后者的关
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- 高中化学 电离 平衡 pH 计算 教师版