课时31 水的电离和溶液的pH高二化学选修4精品讲义人教版.docx
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课时31水的电离和溶液的pH高二化学选修4精品讲义人教版
水的电离和溶液的pH
【学习目标】
1、了解水的电离、离子积常数以及影响水电离平衡的因素
2、了解溶液的酸碱性与pH的关系
3、能进行pH的简单计算
【主干知识梳理】
一、水的电离
1、水的电离:
水是极弱的电解质,水的电离方程式为H2O+H2O
H3O++OH-或H2O
H++OH-
2、H2O的电离常数:
在25℃时,实验测得1L纯水(即55.6mol)只有1×10-7molH2O电离,因此纯水中c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L。
电离前后,H2O
的物质的量几乎不变,c(H2O)可以看做是个常数,上式可表示为:
c(H+)·c(OH—)=K电离·c(H2O)。
常数K电离与常数c(H2O)的积作
为一新的常数,叫做水的离子积常数,简称水的离子积,记作KW,即KW=c(H+)·c(OH—)
3、水的离子积常数:
(1)表达式:
Kw=c(H+)·c(OH-);室温下,Kw=1×10-14
(2)影响因素:
只与温度有关,水的电离是吸热过程,升高温度,Kw增大
(3)Kw揭示了在任何水溶液中均存在H+和OH-,只要温度不变,Kw不变
4、影响水电离平衡的因素
(1)温度(升高温度,促进水的电离)
水的电离是吸热过程,升高温度,水的电离平衡向右移动,电离程度增大,c(H+)和c(OH―)同时增大,KW增大,但由于c(H+)和
c(OH-)始终保持相等,故仍呈中性
(2)加入酸、碱或强酸的酸式盐(抑制水的电离)
向纯水中加入酸或NaHSO4、碱,由于酸(碱)电离产生的H+(OH―),使溶液中c(H+)或c(OH―)增大,使水的电离平衡左移,水的
电离程度减小
(3)含有弱酸根离子或弱碱阳离子的盐(促进水的电离)
在纯水中加入含有弱酸根离子或弱碱阳离子的盐,由于它们能跟水电离出的H+和OH―结合生成难电离物,使水的电离平衡右移,
水的电离程度增大
(4)加入活泼金属(促进水的电离)
向纯水中加入金属钠,由于活泼金属能与水电离的H+直接作用,产生氢气,促进水的电离
5、水的离子积适用范围:
KW不仅适用于纯水,还适用于酸性或碱性的稀溶液,不管是哪种溶液均有:
c(H+)H2O=c(OH―)H2O
KW=c(H+)溶液·c(OH―)溶液[任何溶液中由水电离的c(H+)与c(OH–)总是相等的]
6、水的离子积表达式的应用:
在水溶液中,均存在水的电离平衡,因此在表达式中,c(H+)、c(OH―)表示整个溶液总物质的量浓度
【练习1】
1、25℃时,相同物质的量浓度的下列溶液:
①NaCl、②NaOH、③H2SO4,其中水的电离程度按由大到小顺序排列的一组是( )
A.③>②>① B.②>③>①C.①>②>③D.③>②>①
2、纯水在25℃和80℃时的氢离子浓度前后两个量的大小关系是( )
A.大于 B.等于 C.小于 D.不能确定
3、下列关于水的离子积常数的叙述中,正确的是( )
A.因为水的离子积常数的表达式是KW=c(H+)·c(OH-),所以KW随溶液H+和OH-浓度的变化而变化
B.水的离子积常数KW与水的电离平衡常数K电离是同一个物理量
C.水的离子积常数仅仅是温度的函数,随着温度的变化而变化
D.水的离子积常数KW与水的电离平衡常数K电离是两个没有任何关系的物理量
4、关于水的离子积常数KW与水的电离平衡常数Kc的叙述中,正确的是( )
A.KW和Kc都随温度的升高而增大B.KW和Kc数值不同,但单位相同
C.KW和Kc数值相同,但单位不同D.KW和Kc数值和单位都不同
5、已知液氨的性质与水相似,25℃时,NH3+NH3
NH
+NH
,NH
的平衡浓度为1×10-15mol·L-1,则下列说法中正确的是()
A.在液氨中加入NaNH2可使液氨的离子积变大B.在液氨中加入NH4Cl可使液氨的离子积减小
C.在此温度下液氨的离子积为1×10-30D.在液氨中放入金属钠,可生成NaNH2
7、常温下0.01mol/LNaOH溶液中的c(H+)是0.0005mol/LBa(OH)2溶液中c(H+)的( )
A.10倍B.20C.1/10倍D.1/20倍
8、常温下,在0.1mol·L-1的CH3COOH溶液中,水的离子积是( )
A.1×10-14B.1×10-13C.1.32×10-14D.1.32×10-15
8、求算下列溶液中由H2O电离出的c(H+)和c(OH-)(25℃)
(1)pH=2的H2SO4溶液,c(H+)=__________,c(OH-)=____________
(2)pH=10的NaOH溶液,c(H+)=__________,c(OH-)=___________
二、溶液的酸碱性和pH的计算
1、溶液的酸碱性:
溶液的酸碱性取决于溶液中c(H+)和c(OH-)的相对大小
酸性溶液中
中性溶液中
碱性溶液中
c(H+)>c(OH-)
c(H+)=c(OH-)
c(H+) 2、pH及其测量 (1)定义: pH是c(H+)的负对数, (2)意义: pH大小能反映出溶液中c(H+)的大小,即能表示溶液酸碱性的强弱。 pH越大,溶液的碱性越强;反之,则酸性越强 (3)溶液在25℃时,c(H+)、c(OH–)、pH与酸碱性的关系 中性溶液: c(H+)=c(OH–)=1×10-7mol/L,此时pH=7 酸性溶液: c(H+)>c(OH–);c(H+)>1×10-7mol/L,此时pH<7 碱性溶液: c(H+) (4)适用范围: 当溶液的c(H+)或c(OH–)>1mol/L时,用pH表示溶液的酸碱性并不简便,因此当溶液的c(H+)>1mol/L时,一般 不用pH表示溶液的酸碱性,而是直接用H+浓度来表示 (5)溶液pH的测定方法 ①酸碱指示剂法: 酸碱指示剂一般是弱有机酸或弱有机碱,它们的颜色变化在一定的pH范围内发生的,因此,可以用这些弱酸、 弱碱来测定溶液的pH。 但只能测出pH的范围,一般不能准确测定pH。 说明: 常用的酸碱指示剂有石蕊、甲基橙、酚酞试液 常用酸碱指示剂的pH变色范围 指示剂 变色范围的pH 石蕊 <5红色 5-8紫色 >8蓝色 甲基橙 <3.1红色 3.1-4.4橙色 >4.4黄色 酚酞 <8无色 8-10浅红色 >10红色 ②pH试纸法(粗略测): 只能读整数 使用方法: 取一片pH试纸,放在洁净的玻璃片上,用洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在试纸的中部,半分钟内与标准比色卡对照,确定溶液的pH ③pH计法: 通过仪器pH计来精确测定溶液的pH,pH计的精确度为0.01 【难点点拨】 ①酸性(碱性)溶液并不一定是酸类(碱类)物质 ②判断溶液的酸碱性不能根据c(H+)和c(OH–)绝对大小,而应比较二者相对大小 ③溶液的酸碱性也不能根据pH来判断。 如pH=7的溶液不一定为中性溶液,100℃时,pH=6为中性溶液 ④使用pH试纸测溶液pH时不能用蒸馏水润湿 ⑤pH试纸不能测漂白性的物质的pH(如: 氯水、次氯酸盐、浓硝酸),pH试纸不能测脱水性的物质的pH(如: 浓硫酸) 【练习2】 1、用“酸性”、“碱性”、“中性”或“不确定”填空 (1)pH<7的溶液( ) (2)pH=7的溶液( ) (3)c(H+)=c(OH-)的溶液( )(4)c(H+)=1×10-7mol·L-1的溶液( ) (5)c(H+)>c(OH-)的溶液( )(6)0.1mol·L-1的NH4Cl溶液( ) (7)0.1mol·L-1的NaHCO3溶液( )(8)0.1mol·L-1的NaHSO3溶液( ) 2、判断溶液的酸碱性有多种方法。 下列溶液中,一定呈碱性的是( ) A.能够使甲基橙呈现黄色B.溶液的pH>7 C.溶液中: c(H+) c(H+)>1×10-7mol·L-1 3、在某温度时,水的离子积为1×10-12,若该温度下某溶液中H+浓度为1×10-7mol·L-1,则该溶液( ) A.呈碱性B.呈酸性C.呈中性D.c(OH-)=100c(H+) 4、为更合理地表示溶液的酸碱性,科学家提出“酸度”(用AG表示)概念,AG=1g[c(H+)/c(OH-)]。 下列叙述中正确的是( ) ①任何温度下,纯水的AG等于0 ②溶液的AG越小,酸性越强 ③常温下,0.1mol·L-1盐酸的AG=12 ④25℃时,某溶液的AG=-10,其pH=10 A.①③ B.②④ C.①② D.③④ 5、关于pH的测定下列说法正确的是( ) A.pH试纸在使用之前应用蒸馏水润湿B.用广泛pH试纸测得某盐酸的pH=2.3 C.利用酸碱指示剂可以测溶液的pHD.pH计是精确测定溶液pH的仪器 6、能影响水的电离平衡,并使溶液中的c(H+)>c(OH-)的操作是( ) A.向水中投入一小块金属钠B.将水加热煮沸 C.向水中通入二氧化碳气体D.向水中加食盐晶体 三、有关pH的计算 1、单一溶液的pH计算 (1)求强酸溶液的pH: 已知强酸HnA溶液,物质的量的浓度为cmol/L,则c(H+)=ncmol/L, 【巩固练习】 ①计算1×10-3mol/LHCl溶液的pH? ②计算1×10-3mol/LH2SO4溶液的pH? ③pH=1的HCl溶液的物质的量浓度为多少? ④pH=1的H2SO4溶液的物质的量浓度为多少? (2)求强碱溶液的pH(注意转换): 已知强碱B(OH)n溶液,物质的量浓度为cmol/L,则有c(OH–)=ncmol/L, 【巩固练习】 ①计算0.1mol/LNaOH溶液的pH? ②计算0.1mol/LBa(OH)2溶液的pH? ③pH=12的NaOH溶液的物质的量浓度为多少? ④pH=12的Ba(OH)2溶液的物质的量浓度为多少? (3)求一元弱酸溶液的pH ①已知常温下浓度为0.01mol/L的CH3COOH溶液的电离度为1%,求该溶液的pH值? ②已知常温下浓度为0.1mol/L的CH3COOH溶液的电离常数为1.75x10-5,求该溶液的pH值? (4)求弱碱溶液的pH ①已知常温下浓度为0.01mol/L的氨水溶液的电离度为1%,求该溶液的pH值? ②已知常温下浓度为0.1mol/L的氨水溶液的电离常数为1.75x10-5,求该溶液的pH值? 2、混合强酸(强碱)溶液pH的计算 (1)求强酸与强酸混合溶液的pH 两强酸混合,先求混合后的c(H+)混, ,再由 求pH值 速算规律: pH相差2个单位以上的强酸等体积混合,混合后的pH混==pH小+0.3 【巩固练习】 ①1L0.1mol/LHCl与2L0.2mol/LHCl混合,求该混合溶液的pH值 ②将pH=1和pH=3的盐酸溶液等体积混合,求该混合溶液的pH值 ③将pH=2的H2SO4溶液与pH=4的H2SO4溶液等体积混合后,求溶液的pH值 (2)求强碱与强碱混合溶液的pH 两强碱混合: 先求混合后c(OH―)混, ,再由 , 求pH值。 速算规律: pH相差2个单位以上的强碱等体积混合,混合后的pH混=pH大—0.3 【巩固练习】 ①1L0.1mol/LNaOH与2L0.2mol/LBa(OH)2混合,求该混合溶液的pH值。 ②将pH=11和pH=13的NaOH溶液等体积混合,求该混合溶液的pH值 ③将pH=8的NaOH溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合后,求溶液的pH值 3、强酸溶液与强碱溶液混合混合后pH的计算 强酸与强碱溶液混合: 根据n(H+)与n(OH―)的相对大小先判断酸、碱的过量情况 (1)若酸过量n(H+)>n(OH―), (2)若碱过量n(OH―)>n(H+), (3)若酸碱恰好完全反应n(H+)==n(OH―),混合后溶液呈中性 【巩固练习】 ①常温下pH=4的HCl和pH=10的NaOH分别按体积比为1: 1,11: 9,9: 11混合,分别求三种情况下溶液的pH值 4、常温下,酸与碱pH之和为14,等体积混合 : (1)若为强酸与强碱,则混合后pH=7 (2)若为强酸与弱碱,则混合后pH>7 (3)若为弱酸与强碱,则混合后pH<7 5、强酸(强碱)、弱酸(弱碱)加水稀释后的pH的计算 (1)强酸pH=a,加水稀释10n倍,则pH=a+n
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