高中化学人教版特色专题9酸与碱的表白水的电离和溶液pH值《讲义教师版》.docx
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高中化学人教版特色专题9酸与碱的表白水的电离和溶液pH值《讲义教师版》
第9讲酸与碱的表白—水的电离和溶液pH值
学习目标
1.了解水的电离、离子积常数。
2.了解溶液pH的定义。
3.了解测定溶液pH的方法,能进行pH的简单计算。
4.能根据实验试题要求,分析处理实验数据,得出合理结论。
入门测
单选题
练习1.
(2021秋∙平遥县校级期中)判断下列说法正确的是( )
A.强电解质溶液的导电能力一定比弱电解质溶液强
B.中和等体积、等物质的量浓度的盐酸和醋酸溶液,盐酸所需氢氧化钠等于醋酸
C.将NaOH和氨水溶液各稀释一倍,两者的OH-浓度均减少到原来的
D.物质的量相同的磷酸钠溶液和磷酸溶液中所含的PO43-量相同
【答案】B
【解析】
题干解析:
A.电解质溶液导电性与离子浓度成正比,与电解质强弱无关,所以强电解质溶液的导电性不一定比弱电解质溶液强,故A错误;
B.一元酸与NaOH反应时,消耗氢氧化钠的量与酸的物质的量成正比,中和等体积、等物质的量浓度的盐酸和醋酸溶液,两种酸的物质的量相等,则两种酸消耗的NaOH一样,故B正确;
C.NaOH是强电解质完全电离,一水合氨是弱电解质,部分电离,加水稀释促进一水合氨电离,所以将NaOH和氨水溶液各稀释一倍,前者的OH-浓度减少到原来的
,后者的OH-浓度减少到大于原来的
,故C错误;
D.磷酸钠是强电解质,在水溶液中完全电离,磷酸根离子水解但是其程度较小;磷酸是弱酸,在水溶液中部分电离,所以物质的量相同的磷酸钠溶液和磷酸溶液中所含的PO43-量:
磷酸钠>磷酸,故D错误;
练习2.
(2021春∙兴宁区校级月考)下列物质在水溶液中的电离或水解方程式书写正确的是( )
A.CH3COO-+H2O=OH-+CH3COOH
B.HF+H2O⇌H3O++F-
C.H3PO4⇌3H++PO43-
D.NaHCO3⇌Na++H++CO32-
【答案】B
【解析】
题干解析:
A.CH3COO-部分水解生成醋酸和氢氧根离子,正确的水解反应为:
CH3COO-+H2O⇌OH-+CH3COOH,故A错误;
B.HF为弱酸,存在电离平衡,其电离方程式为:
HF+H2O⇌H3O++F-,故B正确;
C.磷酸的电离主要以第一步为主,正确的电离方程式为:
H3PO4⇌H++H2PO4-,故C错误;
D.NaHCO3为强电解质,在溶液中完全电离,正确的电离方程式为:
NaHCO3=Na++HCO3-,故D错误;
练习3.
(2021秋∙静宁县校级月考)下列描述或表达式正确的是( )
A.不溶于水的盐(CaCO3、BaSO4等)都是弱电解质
B.NaHSO4在稀溶液中的电离方程式:
NaHSO4═Na++H++SO42-
C.电解、电泳、电离、电化腐蚀等过程均需要通电才进行
D.对于反应MnO2+ZnS+2H2SO4═MnSO4+ZnSO4+S+2H2O,每有1molMnO2被氧化,转移2mol电子
【答案】B
【解析】
题干解析:
A.电解质的强弱与溶解性无关,不溶于水的盐可能是强电解质,CaCO3、BaSO4熔融状态完全电离均是强电解质,故A错误;
B.NaHSO4在稀溶液中完全电离成钠离子、氢离子和硫酸根离子,电离方程式:
NaHSO4═Na++H++SO42-,故B正确;
C.电解、电泳等过程均需要通电才进行,电离、电化腐蚀不需要通电,故C错误;
D.反应MnO2+ZnS+2H2SO4═MnSO4+ZnSO4+S+2H2O中Mn元素的化合价降低,被还原,则1molMnO2被还原转移2mol电子,故D错误;
情景导入
追求健康长寿是人类共同的愿望。
人们首先要拥有健康,才有可能获得财富、地位和
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它的诞生,在全世界掀起了一场饮水领域的革命,善待生命,从水开始。
你知道水中有哪些
粒子吗?
知识元
水的电离平衡和影响因素
知识讲解
1.水电离平衡:
水的离子积:
KW= c[H+]·c[OH-]
25℃时,[H+]=[OH-]=10-7mol/L ;KW=[H+]·[OH-]=1*10-14
注意:
KW只与温度有关,温度一定,则KW值一定
KW不仅适用于纯水,适用于任何溶液(酸、碱、盐)
2.水电离特点:
(1)可逆
(2)吸热(3)极弱
3.影响水电离平衡的外界因素:
①酸、碱:
抑制水的电离
②温度:
促进水的电离(水的电离是吸热的)
③易水解的盐:
促进水的电离
例题精讲
水的电离平衡和影响因素
例1.
(2021∙全国模拟)下列说法正确的是( )
A.水的电离方程式:
H2O═H++OH-
B.升高温度,水的电离程度增大
C.在NaOH溶液中没有H+
D.在HCl溶液中没有OH-
【答案】B
【解析】
题干解析:
A、水是弱电解质,不能完全电离,应用可逆号,正确写法是:
H2O⇌H++OH-,故A错误;
B、水电离属于吸热反应液,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,平衡常数变大,故B正确;
C、任何水溶液中均存在氢离子和氢氧根离子,故C错误;
D、任何水溶液中均存在氢离子和氢氧根离子,故D错误,
例2.
(2021春∙惠州期末)下列说法中正确的是( )
A.将纯水加热的过程中,Kw变大,pH变小
B.保存FeSO4溶液时,加入稀HNO3抑制Fe2+水解
C.FeCl3溶液蒸干、灼烧至恒重,最终得到FeCl3固体
D.向0.1mol∙L-1氨水中加入少量水,pH减小,
减小
【答案】A
【解析】
题干解析:
A、纯水电离是吸热反应,加热促进电离,Kw增大,PH减小,故A正确;
B、保存FeSO4溶液时,加入稀HNO3氧化亚铁离子,不能抑制Fe2+水解,故B错误;
C、FeCl3溶液蒸干、灼烧至恒重,蒸干过程中氯化氢挥发,促进水解生成氢氧化铁沉淀分解生成氧化铁,故C错误;
D、向0.1mol∙L-1氨水中加入少量水,氨水加水稀释促进电离氢氧根离子浓度减小,溶液PH减小,氢氧根离子浓度和氨水浓度比值增大,故D错误;
例3.
(2021∙陆良县一模)25℃时,pH=5的NH4Cl溶液中,由水电离出的OH-浓度是( )
A.1×10-5mol/L
B.1×10-7mol/L
C.1×10-9mol/L
D.1×10-14mol/L
【答案】A
【解析】
题干解析:
氯化铵溶液中氢离子就是水电离出的,则氯化铵溶液中由水电离出的c(H+)=10-5mol∙L-1,由H2O⇌H++OH-可知,由水电离出的OH-等于氢离子浓度,为1×10-5mol/L,
例4.
(2021∙西湖区校级模拟)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.水的离子积变大、pH变小、呈中性
C.水的离子积变小、pH变大、呈碱性
D.水的离子积不变、pH不变、呈中性
【答案】B
【解析】
题干解析:
水的电离是吸热过程,将纯水加热至较高温度,促进了水的电离,生成的氢离子和氢氧根离子浓度增大,pH减小,水的离子积增大,水的离子积只随温度的改变而改变;
但电离出的氢离子和氢氧根离子相等,所以水仍是中性。
综上所述,给纯水加热时水的离子积增大、pH减小、呈中性;
二、多选题(共1小题)
例5.
(2021春∙台州期中)在不同温度下,水溶液中c(H+)与c(OH-)关系如图所示。
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.在温度不变的水中,加入适量的NH4Cl的,无法实现从A点变到C点
C.D点对应的水溶液中,可能有NH4+、Fe3+、Cl-、NO3-大量同时存在
D.若处在B点时,将pH=2的硫酸溶液与pH=10的KOH溶液等体积混合,所得溶液呈中性
【答案】
【解析】
题干解析:
A.由图象可知,A、E、D都为25℃时的曲线上,水的Kw只与温度有关,温度相同时Kw相同,温度升高,促进水的电离,Kw增大,则B>A=D=E,由C点c(OH-)×c(H+)可知,C点的Kw大于A点小于B,所以图中五点Kw间的关系为:
B>C>A=D=E,故A正确;
B.由于A点和C点c(OH-)=c(H+),溶液显示中性,而加入氯化铵后溶液显示酸性,所以通过加入氯化铵溶液,无法实现从A点到C点,故B正确;
C.D点c(OH-)>c(H+),溶液呈碱性,碱性条件下,NH4+、Fe3+不能大量共存,故C错误;
D.B点时,Kw=1×10-13,pH=2的硫酸中c(H+)=0.01mol/L,与pH=10的KOH溶液中c(OH-)=0.001mol/L,等体积混合后,溶液显酸性,故D错误;
溶液的酸碱性与pH的计算
知识讲解
一、溶液pH的定义:
1.pH=-lgc[H+]
2.pH的测定方法:
酸碱指示剂——甲基橙、石蕊、酚酞。
变色范围:
甲基橙3.1~4.4(橙色)石蕊5.0~8.0(紫色)酚酞8.2~10.0(浅红色)
pH试纸—操作 玻璃棒蘸取未知液体在试纸上,然后与标准比色卡对比即可。
注意:
①事先不能用水湿润PH试纸;②广泛pH试纸只能读取整数值或范围
二、混合液的pH值计算方法公式
1.强酸与强酸的混合:
(先求[H+]混:
将两种酸中的H+离子物质的量相加除以总体积,再求其它)
[H+]混=([H+]1V1+[H+]2V2)/(V1+V2)
2.强碱与强碱的混合:
(先求[OH-]混:
将两种酸中的OH离子物质的量相加除以总体积,再求其它)
[OH-]混=([OH-]1V1+[OH-]2V2)/(V1+V2) (注意:
不能直接计算[H+]混)
3.强酸与强碱的混合:
(先据H++OH-=H2O计算余下的H+或OH-,①H+有余,则用余下的H+数除以溶液总体积求[H+]混;OH-有余,则用余下的OH-数除以溶液总体积求[OH-]混,再求其它)
三、稀释过程溶液pH值的变化规律:
1.强酸溶液:
稀释10n倍时,pH稀=pH原+n(但始终不能大于或等于7)
2.弱酸溶液:
稀释10n倍时,pH稀〈pH原+n(但始终不能大于或等于7)
3.强碱溶液:
稀释10n倍时,pH稀=pH原-n(但始终不能小于或等于7)
4.弱碱溶液:
稀释10n倍时,pH稀〉pH原-n(但始终不能小于或等于7)
5.不论任何溶液,稀释时pH均是向7靠近(即向中性靠近);任何溶液无限稀释后pH均接近7
6.稀释时,弱酸、弱碱和水解的盐溶液的pH变化得慢,强酸、强碱变化得快。
四、强酸(pH1)强碱(pH2)混和计算规律
1.若等体积混合
pH1+pH2=14 则溶液显中性pH=7
pH1+pH2≥15 则溶液显碱性pH=pH2-0.3
pH1+pH2≤13 则溶液显酸性pH=pH1+0.3
2.若混合后显中性
pH1+pH2=14 V酸:
V碱=1:
1
pH1+pH2≠14 V酸:
V碱=1:
10〔14-(pH1+pH2)〕
例题精讲
溶液的酸碱性与pH的计算
例1.
(2021春∙遂宁期末)现有pH=a和pH=b的两种强碱溶液,已知b=a+2,将两种溶液等体积混合后,所得溶液的pH接近于( )
A.a-1g2
B.b-1g2
C.a+1g2
D.b+1g2
【答案】B
【解析】
题干解析:
pH=a的强碱溶液中c(OH-)=
mol/L=10a-14mol/L,pH=b的强碱溶液中c(OH-)=
mol/L=10b-14mol/L,b=a+2,则混合溶液中c(OH-)=
mol/L=
mol/L=
mol/L,混合溶液中c(H+)=
×2,则混合溶液的pH=-lg
×2=-lg
≈b-lg2,
例2.
(2021∙浙江模拟)在常温下的下列溶液中,有关叙述正确的是( )
A.某物质的溶液pH<7,则该物质一定是强碱弱酸盐
B.pH=5.6的CH3COOH与CH3COONa混合溶液中,c(Na+)>c(CH3COO-)
C.pH=10的NH3∙H2O溶液和pH=4的HCl溶液等体积混合后的溶液呈中性
D.pH=4.5的番茄汁中c(H+)是pH=6.5的牛奶中c(H+)的100倍
【答案】D
【解析】
题干解析:
A.常温下溶液pH<7,溶液显酸性,为酸或强酸弱碱盐,或强酸的酸式盐等,故A错误;
B.pH=5.6的CH3COOH与CH3COONa混合溶液中,溶液显酸性,可知酸的电离大于盐的水解,则c(Na+) C.pH=10的NH3∙H2O溶液和pH=4的HCl溶液等体积混合后,一水合氨过量,溶液显碱性,故C错误; D.pH=4.5的番茄汁中c(H+)是pH=6.5的牛奶中c(H+)分别为10-4.5mol/L、10-6.5mol/L,为100倍的关系,故D正确; 例3. (2021春∙忻府区校级月考)向体积均为1mL,pH=2的盐酸中分别加入V1mL水和V2mLpH=5的盐酸后,两溶液的pH均变为3,则V1: V2为( ) A.9: 10 B.1: 99 C.1: 9 D.99: 100 【答案】D 【解析】 题干解析: 加V1mL水稀释后,c(H+)= ;V2mLpH=5的盐酸后,c(H+)= ,因为氢离子浓度相等,故有 = ;得出V1: V2=99: 100, 例4. (2021秋∙唐山期末)下列溶液一定为中性的是( ) A.pH=7 B.c(H+)=c(OH-) C. =10-7mol∙L-1 D.酚酞作指示剂,用NaOH标准溶液滴定未知浓度醋酸达到终点时的溶液 【答案】A 【解析】 题干解析: A.温度未知时不能根据溶液的pH判断溶液酸碱性,如100℃时,pH=6的溶液呈中性,则该温度下pH=7的溶液呈碱性,故A错误; B.中性溶液中c(H+)=c(OH-),所以c(H+)=c(OH-)的溶液一定呈中性,故B正确; C.温度未知导致离子积常数未知,所以无法判断c(H+)、c(OH-)相对大小,导致无法判断溶液酸碱性,故C错误; D.酚酞试液变色范围为8-10,所以酚酞作指示剂,用NaOH标准溶液滴定未知浓度醋酸达到终点时的溶液呈碱性,故D错误; 冚 例5. (2021春∙桂林期末)下列溶液一定呈碱性的是( ) A.溶液的pH=8 B.溶液中c(H+) C.溶液中含有OH- D.KW>1.0×10-14 【答案】C 【解析】 题干解析: A.温度未知,不能由pH=8判断酸碱性,故A不选; B.溶液中c(H+) C.任何水溶液中均含OH-,不能判断酸碱性,故C不选; D.温度未知,不能由Kw判断酸碱性,故D不选; 冚 例6. (2021秋∙东安区校级期中)下列判断正确的是( ) A.pH=6的溶液一定呈酸性 B.c(H+)水电离产生=c(OH-)水电离产生的溶液一定呈中性 C.使石蕊试液显红色的溶液一定呈酸性 D.强酸和强碱等物质的量混合后溶液一定呈中性 【答案】A 【解析】 题干解析: A.pH=6的溶液不一定呈酸性,可能呈中性,如95℃的水中存在c(H+)=c(OH-)=10-6mol/L,溶液的pH=6且溶液呈中性,故A错误; B.任何电解质水溶液中都存在c(H+)水电离产生=c(OH-)水电离产生,但存在c(H+)水电离产生=c(OH-)水电离产生的溶液不一定呈中性,可能呈酸性或碱性,故B错误; C.石蕊试液变色范围是5-8,常温下pH<5的溶液能使石蕊试液变红色,为酸性溶液,故C正确; D.强酸和强碱等物质的量混合后溶液可能呈中性,也可能呈酸性或碱性,如: 元数相同的强酸强碱等物质的量的混合溶液呈中性,如果酸的元数大于碱的元数,二者等物质的量混合后溶液呈酸性,如果酸的元数小于碱的元数,二者等物质的量混合后溶液呈碱性,故D错误; 冚 酸碱中和滴定 知识讲解 1.中和滴定的原理 实质: H++OH—=H2O 即酸能提供的H+和碱能提供的OH-物质的量相等。 2.中和滴定的操作过程: (1)仪②滴定管的刻度,O刻度在上,往下刻度标数越来越大,全部容积大于它的最大刻度值,因为下端有一部分没有刻度。 滴定时,所用溶液不得超过最低刻度,不得一次滴定使用两滴定管酸(或碱),也不得中途向滴定管中添加。 ②滴定管可以读到小数点后一位。 (2)药品: 标准液;待测液;指示剂。 (3)准备过程: 准备: 检漏、洗涤、润洗、装液、赶气泡、调液面。 (洗涤: 用洗液洗→检漏: 滴定管是否漏水→用水洗→用标准液洗(或待测液洗)→装溶液→排气泡→调液面→记数据V(始) 4.(4)试验过程 3.酸碱中和滴定的误差分析 误差分析: 利用n酸c酸V酸=n碱c碱V碱进行分析 式中: n——酸或碱中氢原子或氢氧根离子数;c——酸或碱的物质的量浓度; V——酸或碱溶液的体积。 当用酸去滴定碱确定碱的浓度时, 则: c碱= 上述公式在求算浓度时很方便,而在分析误差时起主要作用的是分子上的V酸的变化,因为在滴定过程中c酸为标准酸,其数值在理论上是不变的,若稀释了虽实际值变小,但体现的却是V酸的增大,导致c酸偏高;V碱同样也是一个定值,它是用标准的量器量好后注入锥形瓶中的,当在实际操作中碱液外溅,其实际值减小,但引起变化的却是标准酸用量的减少,即V酸减小,则c碱降低了;对于观察中出现的误差亦同样如此。 综上所述,当用标准酸来测定碱的浓度时,c碱的误差与V酸的变化成正比,即当V酸的实测值大于理论值时,c碱偏高,反之偏低。 同理,用标准碱来滴定未知浓度的酸时亦然。 例题精讲 酸碱中和滴定 例1. (2021∙浦东新区二模)用标准盐酸滴定待测NaOH溶液时,相关说法正确的是( ) A.可用石蕊作指示剂 B.滴定时眼睛注视滴定管中液面下降 C.需做平行实验2~3次 D.当溶液颜色变化时立即读数 【答案】C 【解析】 题干解析: A.滴定终点时石蕊变色不明显,通常不用石蕊作指示剂,故A错误; B.滴定时眼睛不需要注视滴定管中液面,应该注视锥形瓶中溶液颜色变化,以便及时判断滴定终点,故B错误; C.滴定时需做平行实验2~3次,可减少滴定误差,故C正确; D.当溶液颜色变化且半分钟不褪色时再读数,否则反应没有结束,影响滴定结果,故D错误; 例2. (2021∙普陀区模拟)不影响滴定结果准确性的操作是( ) A.滴定前,用水洗净的滴定管装标准液 B.滴定前,用待测液润洗锥形瓶 C.滴定时,用少量蒸馏水冲洗锥形瓶内壁 D.滴定时,停止振荡锥形瓶 【答案】C 【解析】 题干解析: A、在中和滴定实验中,滴定管用蒸馏水洗涤后,再用标准液润洗,再加进标准液,标准液浓度变小,所以影响滴定结果准确性,故A错误; B、滴定前,用待测液润洗锥形瓶,导致等测液物质的量偏大,所以影响滴定结果准确性,故B错误; C、用蒸馏水冲洗锥形瓶对测定结果无影响,所以不影响滴定结果准确性,故C正确; D、滴定时,停止振荡锥形瓶,导致侍测液不能充分反应,所以影响滴定结果准确性,故D错误; 例3. (2021∙金山区一模)用标准盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液操作正确的是( ) A.用蒸馏水洗净滴定管后,装入标准盐酸 B.锥形瓶用蒸馏水洗净后,装入待测液 C.滴定时始终注视滴定管内液面的变化 D.指示剂变色后停止滴定立即读数 【答案】B 【解析】 题干解析: A.用蒸馏水洗净滴定管后,应该先用盐酸润洗滴定管,再装入标准盐酸,否则标准液被稀释,影响滴定结果,故A错误; B.锥形瓶用蒸馏水洗净后,不能用待测液润洗,可直接装入待测液,故B正确; C.滴定时应该始终注视锥形瓶内液面的变化,便于及时判断滴定终点,故C错误; D.指示剂变色后停止滴定立即读数,导致消耗标准液体积偏小,测定结果偏低,该操作不合理,故D错误; 例4. (2021∙长宁区一模)用NaOH标准溶液滴定盐酸,以下操作导致测定结果偏高的是( ) A.滴定管用待装液润洗 B.锥形瓶用待测液润洗 C.滴定结束滴定管末端有气泡 D.滴定时锥形瓶中有液体溅出 【答案】B 【解析】 题干解析: A.滴定管用待装液润洗,对实验无影响,故A错误; B.锥形瓶用待测液润洗,n(HCl)偏大,则消耗V(碱)增大,则导致所测溶液浓度偏高,故B正确; C.滴定结束后滴定管末端出现气泡,使V(碱)减小,则导致所测溶液浓度偏低,故C错误; D.锥形瓶振荡时有少量液体溅出,使V(碱)减小,则导致所测溶液浓度偏低,故D错误; 例5. (2021∙长宁区二模)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 【答案】D 【解析】 题干解析: 滴定过程中,左手控制活塞,右手振荡锥形瓶,眼睛应注视锥形瓶中溶液颜色的变化,从而判断滴定终点,与A、B、C无关, 例6. (2021∙乐山自主招生)下列关于中和滴定的操作错误的是( ) A.滴定前需要检查滴定管是否漏水 B.用对应加入的溶液润洗的仪器有: 酸式滴定管、锥形瓶 C.用标准盐酸测定氨水的浓度,最适宜使用的指示剂是甲基橙 D.已知浓度滴定未知碱液,终点读数时俯视滴定管的刻度,会造成计算值偏低 【答案】B 【解析】 题干解析: A、滴定管是带有旋塞的仪器,使用前需要检查是否漏水,故A正确; B、对应加入的溶液润洗的仪器有: 酸式滴定管,锥形瓶度不能使用待测液润洗,否则待测液的物质的量偏大,引起误差,故B错误; C、用标准盐酸测定氨水的浓度,滴定终点时溶液呈酸性,最适宜使用的指示剂是甲基橙,故C正确; D、知浓度滴定未知碱液,终点读数时俯视滴定管的刻度,造成V(标准)偏小,根据c(待测)= 分析,c(待测)偏小,故D正确; 例7. (2021春∙兴庆区校级期中)下列实验符合要求的是( ) A.滴定管洗净后经蒸馏水润洗,即可注入标准液进行滴定 B.用托盘天平称取NaOH固体时需先在左右两盘中各放上大小相同的纸片 C.若25mL滴定管中液面的位置在刻度为10mL处,则滴定管中液体的体积一定大15mL D.用玻璃棒蘸取溶液滴在表面皿上润湿的pH试纸上测得其pH为12 【答案】C 【解析】 题干解析: A.滴定管需要用待测液润洗,不润洗会使浓度变小,故A错误; B.称量易潮解固体药品时,要放在玻璃器皿中称量,如NaOH固体,故B错误; C.滴定管刻度值从上到下刻度逐渐增大,由于滴定管最大刻度下方无刻度,25mL滴定管中实际盛放液体的体积大于25ml,如果液面处的读数是10,则滴定管中液体的体积大于15mL,故C正确; D.用玻璃棒蘸取溶液滴在表面皿上润湿的pH试纸上测得其pH为12,说明溶液呈碱性,用水湿润pH试纸,稀释了待测溶液,则原来溶液的碱性小于12,故D错误; 当堂练习 单选题 练习1. (2021∙泸州模拟)25℃时,向20mL0.1mol/LH2R溶液中滴加0.1mol/LNaOH溶液
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