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水的电离和PH
第2讲 水的电离和溶液的pH
[考纲要求] 1.了解水的电离、离子积常数、影响水电离平衡的因素。
2.了解溶液pH的定义。
3.能进行pH的简单计算。
4.初步掌握测定溶液pH的方法。
考点一 水的电离
深度思考
1.水的离子积常数Kw=c(H+)·c(OH-)中H+和OH-一定是水电离出来的吗?
2.在pH=2的盐酸溶液中由水电离出来的c(H+)与c(OH-)之间的关系是什么?
3.甲同学认为,在水中加入H2SO4,水的电离平衡向左移动,解释是加入H2SO4后
c(H+)增大,平衡左移。
乙同学认为,加入H2SO4后,水的电离平衡向右移动,解释为加入H2SO4后,c(H+)浓度增大,H+与OH-中和,平衡右移。
你认为哪种说法正确?
说明原因。
水的电离平衡移动后,溶液中c(H+)·c(OH-)增大还是减小?
题组一 影响水电离平衡的因素及结果判断
1.25℃时,相同物质的量浓度的下列溶液:
①NaCl ②NaOH③H2SO4 ④(NH4)2SO4,
其中水的电离程度按由大到小顺序排列的一组是( )
A.④>③>②>①B.②>③>①>④
C.④>①>②>③D.③>②>①>④
2.下列操作会促进H2O的电离,且使溶液pH>7的是( )
A.将纯水加热到90℃
B.向水中加少量NaOH溶液
C.向水中加少量Na2CO3溶液
D.向水中加少量FeCl3溶液
3.25℃时,水中存在电离平衡:
H2OH++OH- ΔH>0。
下列叙述正确的是( )
A.将水加热,Kw增大,pH不变
B.向水中加入少量NaHSO4固体,c(H+)增大,Kw不变
C.向水中加入少量NaOH固体,平衡逆向移动,c(OH-)降低
D.向水中加入少量NH4Cl固体,平衡正向移动,c(OH-)增大
题组二 水电离的c(H+)或c(OH-)的计算
4.求算下列溶液中H2O电离的c(H+)和c(OH-)。
(1)pH=2的H2SO4溶液
c(H+)=__________,c(OH-)=__________。
(2)pH=10的NaOH溶液
c(H+)=__________,c(OH-)=__________。
(3)pH=2的NH4Cl溶液
c(H+)=__________。
(4)pH=10的Na2CO3溶液
c(OH-)=__________。
5.下列四种溶液中,室温下由水电离生成的H+浓度之比(①∶②∶③∶④)是( )
①pH=0的盐酸 ②0.1mol·L-1的盐酸
③0.01mol·L-1的NaOH溶液 ④pH=11的NaOH溶液
A.1∶10∶100∶1000B.0∶1∶12∶11
C.14∶13∶12∶11D.14∶13∶2∶3
6.室温下,在pH=12的某溶液中,分别有甲、乙、丙、丁四位同学计算出由水电离出的c(OH-)的数据分别为甲:
1.0×10-7mol·L-1;乙:
1.0×10-6mol·L-1;丙:
1.0×
10-2mol·L-1;丁:
1.0×10-12mol·L-1。
其中你认为可能正确的数据是( )
A.甲、乙B.乙、丙C.丙、丁D.乙、丁
考点二 溶液的酸碱性和pH值
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。
2.pH及其测量
(1)计算公式:
(2)测量方法
(3)溶液的酸碱性与pH的关系
深度思考
1.pH<7的溶液一定是酸性溶液吗?
pH>7的溶液一定是碱性溶液吗?
pH=7的溶液一定是中性吗?
2.下列溶液一定显酸性的是________。
①pH<7的溶液
②c(H+)=c(OH-)的溶液
③c(H+)=1×10-7mol·L-1
④c(H+)>c(OH-)的溶液
⑤0.1mol·L-1的NH4Cl溶液
3.用pH试纸测pH时应注意什么问题?
记录数据时又要注意什么?
是否可用pH试纸测定氯水的pH?
(1)溶液呈现酸、碱性的实质是c(H+)与c(OH-) 的相对大小,不能只看pH,一定温度下pH=6的溶液也可能显中性,也可能显酸性,应注意温度。
(2)使用pH试纸时不能用蒸馏水润湿。
(3)25℃时,pH=12的溶液不一定为碱溶液,pH=2时溶液也不一定为酸溶液,还可能为能水解的盐溶液。
题组一 溶液酸、碱性的判断
1.判断下列溶液在常温下的酸、碱性(在括号中填“酸性”、“碱性”或“中性”)。
(1)相同浓度的HCl和NaOH溶液等体积混合( )
(2)相同浓度的CH3COOH和NaOH溶液等体积混合( )
(3)相同浓度NH3·H2O和HCl溶液等体积混合( )
(4)pH=2的HCl和pH=12的NaOH溶液等体积混合( )
(5)pH=3的HCl和pH=10的NaOH溶液等体积混合( )
(6)pH=3的HCl和pH=12的NaOH溶液等体积混合( )
(7)pH=2的CH3COOH和pH=12的NaOH溶液等体积混合( )
(8)pH=2的HCl和pH=12的NH3·H2O等体积混合( )
(1)等体积等浓度的一元强酸,一元强碱混合呈中性。
(2)等体积等浓度的一元弱酸,一元强碱混合呈碱性。
(3)强酸、强碱等体积混合
①pH之和等于14呈中性;②pH之和小于14呈酸性;③pH之和大于14呈碱性。
(4)pH之和等于14时一元强酸和一元弱碱等体积混合呈碱性;一元弱酸和一元强碱等体积混合呈酸性。
题组二 pH的稀释规律及一强一弱的比较
(一)pH的稀释规律
2.1mLpH=5的盐酸,加水稀释到10mLpH=______;加水稀释到100mL,pH________7。
3.1mLpH=9的NaOH溶液,加水稀释到10mL,pH=________;加水稀释到100mL,pH________7。
4.pH=5的H2SO4溶液,加水稀释到500倍,则稀释后c(SO
)与c(H+)的比值为__________。
答案
解析 稀释前c(SO
)=
mol·L-1;稀释后c(SO
)=
=10-8mol·L-1;
c(H+)接近10-7mol·L-1,所以
=
=
。
(1)强酸溶液,被稀释10n倍,溶液的pH增大n(溶液的pH不会大于7)。
(2)强碱溶液,被稀释10n倍,溶液的pH减小n(溶液的pH不会小于7)。
(二)一强一弱的比较
5.在体积均为1L、pH均等于2的盐酸和醋酸溶液中,分别投入0.23gNa,则图中比较符合反应事实的曲线是( )
6.物质A~E都是由下表中的离子组成的,常温下将各物质的溶液从1mL稀释到1000mL,pH的变化关系如图甲所示,其中A与D反应得到E。
请回答下列问题。
阳离子
NH
、H+、Na+
阴离子
OH-、CH3COO-、Cl-
(1)根据pH的变化关系,写出物质的化学式:
B__________,C__________。
(2)写出A与C反应的离子方程式:
___________________________________。
加水稀释时pH值的变化规律
(1)等物质的量浓度的盐酸(a)与醋酸(b)
物质的量浓度相同的强酸和弱酸稀释相同倍数,溶液的pH变化不同,强酸的pH增大快;若加水稀释到相同pH,强酸加水多。
(2)等pH的盐酸(a)与醋酸(b)
pH相同的强酸与弱酸,加水稀释相同倍数,溶液的pH变化不同,强酸的pH变化大;若加水稀释到相同pH,弱酸加水多。
题组三 溶液pH的计算
7.求下列溶液的pH(常温条件下)(已知lg2=0.3)
(1)0.005mol·L-1的H2SO4溶液
(2)已知CH3COOH的电离常数
Ka=1.8×10-5,0.1mol·L-1的CH3COOH溶液
(3)0.1mol·L-1NH3·H2O溶液(NH3·H2O的电离度为α=1%,电离度=
×100%)
(4)将pH=8的NaOH与pH=10的NaOH溶液等体积混合
(5)常温下,将pH=5的盐酸与pH=9的NaOH溶液以体积比11∶9混合
(6)将pH=3的HCl与pH=3的H2SO4等体积混合
(7)0.001mol·L-1的NaOH溶液
(8)pH=2的盐酸与等体积的水混合
(9)pH=2的盐酸加水稀释到1000倍
8.在某温度时,测得0.01mol·L-1的NaOH溶液的pH=11。
(1)该温度下水的离子积常数Kw=______________。
(2)在此温度下,将pH=a的NaOH溶液VaL与pH=b的硫酸VbL混合。
①若所得混合液为中性,且a=12,b=2,则Va∶Vb=________________________。
②若所得混合液为中性,且a+b=12,则Va∶Vb=_______________________。
1.单一溶液的pH计算
强酸溶液:
如HnA,设浓度为cmol·L-1,c(H+)=ncmol·L-1,pH=-lgc(H+)=-lgnc。
强碱溶液(25℃):
如B(OH)n,设浓度为cmol·L-1,c(H+)=
mol·L-1,pH=-lgc(H+)=14+lgnc。
2.混合溶液pH的计算类型
(1)两种强酸混合:
直接求出c(H+)混,再据此求pH。
c(H+)混=
。
(2)两种强碱混合:
先求出c(OH-)混,再据Kw求出c(H+)混,最后求pH。
c(OH-)混=
。
(3)强酸、强碱混合:
先判断哪种物质过量,再由下式求出溶液中H+或OH-的浓度,最后求pH。
c(H+)混或c(OH-)混=
将强酸、强碱溶液以某体积之比混合,若混合液呈中性,则c(H+)∶c(OH-)、V碱∶
V酸、pH酸+pH碱有如下规律(25℃):
因c(H+)酸·V酸=c(OH-)碱·V碱,故有
=
。
在碱溶液中c(OH-)碱=
,将其代入上式得c(H+)酸·c(H+)碱=
,两边取负对数得pH酸+pH碱=14-lg
。
现举例如下:
V酸∶V碱
c(H+)∶c(OH-)
pH酸+pH碱
10∶1
1∶10
15
1∶1
1∶1
14
1∶10
10∶1
13
m∶n
n∶m
14+lgm/n
考点三 酸碱中和滴定
4.常用酸碱指示剂及变色范围
指示剂
变色范围的pH
石蕊
<5.0红色
5.0~8.0紫色
>8.0蓝色
甲基橙
<3.1红色
3.1~4.4橙色
>4.4黄色
酚酞
<8.2无色
8.2~10.0浅红色
>10.0红色
5.中和滴定的误差分析
(1)原理
(2)常见误差
深度思考
1.酸式滴定管怎样查漏?
2.容量为25mL的滴定管,滴定过程中用去10.00mL的液体,此时滴定管中剩余液体的体积为15mL吗?
3.
(1)滴定管为什么要润洗?
锥形瓶需要润洗吗?
(2)读数时为什么要平视凹液面?
(3)滴定管排空气的目的是什么?
4.KMnO4(H+)溶液、溴水、Na2CO3溶液、稀盐酸应分别盛放在哪种滴定管中?
5.滴定管盛标准溶液时,其液面一定要在0刻度吗?
6.
(1)中和滴定的关键是什么?
(2)滴定终点就是酸碱恰好中和的点吗?
7.右图为室温时向25mL某浓度的NaOH溶液中逐滴滴
加0.2mol·L-1的CH3COOH溶液的过程中pH的变化
曲线。
(1)图中NaOH的物质的量浓度为__________
mol·L-1。
(2)G点溶液呈中性,则二者恰好完全反应的点是在FG区间还是GH区间?
________区间。
题组一 中和滴定仪器及指示剂的选择
1.用已知浓度的NaOH溶液测定某H2SO4溶液的浓度,参考如图所示从下表中选出正确选项( )
选项
锥形瓶中溶液
滴定管中溶液
选用指示剂
选用滴定管
A
碱
酸
石蕊
乙
B
酸
碱
酚酞
甲
C
碱
酸
甲基橙
乙
D
酸
碱
酚酞
乙
2.实验室现有3种酸碱指示剂,其pH变色范围如下:
甲基橙:
3.1~4.4 石蕊:
5.0~8.0 酚酞:
8.2~10.0
用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定未知浓度的CH3COOH溶液,反应恰好完全时,下列叙述中正确的是( )
A.溶液呈中性,可选用甲基橙或酚酞作指示剂
B.溶液呈中性,只能选用石蕊作指示剂
C.溶液呈碱性,可选用甲基橙或酚酞作指示剂
D.溶液呈碱性,只能选用酚酞作指示剂
指示剂选择的基本原则
变色要灵敏,变色范围要小,使变色范围尽量与滴定终点溶液的酸碱性一致。
(1)不能用石蕊作指示剂。
(2)滴定终点为碱性时,用酚酞作指示剂,例如用NaOH溶液滴定醋酸。
(3)滴定终点为酸性时,用甲基橙作指示剂,例如用盐酸滴定氨水。
(4)强酸滴定强碱一般用甲基橙,但用酚酞也可以。
(5)并不是所有的滴定都须使用指示剂,如用标准的Na2SO3滴定KMnO4溶液时,KMnO4颜色褪去时即为滴定终点。
题组二 酸、碱中和滴定的误差分析及数据处理
3.实验室中有一未知浓度的稀盐酸,某学生用0.10mol·L-1NaOH标准溶液进行测定盐酸的浓度的实验。
请完成下列填空:
取20.00mL待测盐酸放入锥形瓶中,并滴加2~3滴酚酞作指示剂,用自己配制的NaOH标准溶液进行滴定。
重复上述滴定操作2~3次,记录数据如下。
实验编号
NaOH溶液的浓度(mol·L-1)
滴定完成时,NaOH溶液滴入的体积(mL)
待测盐酸的体积(mL)
1
0.10
22.62
20.00
2
0.10
22.72
20.00
3
0.10
22.80
20.00
(1)滴定达到终点的标志是____________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)根据上述数据,可计算出该盐酸的浓度约为______________________________
(保留两位有效数字)。
(3)排去碱式滴定管中气泡的方法应采用如图所示操作中的________,然后轻轻挤压玻璃球使尖嘴部分充满碱液。
(4)在上述实验中,下列操作(其他操作正确)会造成测定结果偏高的有________(填字母序号)。
A.滴定终点读数时俯视
B.酸式滴定管使用前,水洗后未用待测盐酸润洗
C.锥形瓶水洗后未干燥
D.称量NaOH固体中混有Na2CO3固体
E.碱式滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后消失
4.某学生用已知物质的量浓度的盐酸来测定未知物质的量浓度的NaOH溶液时,选择甲基橙作指示剂。
请填写下列空白:
(1)用标准的盐酸滴定待测的NaOH溶液时,左手握酸式滴定管的活塞,右手摇动锥形瓶,眼睛注视________,直到因加入一滴盐酸后,溶液由黄色变为橙色,并______为止。
(2)下列操作中可能使所测NaOH溶液的浓度数值偏低的是________。
A.酸式滴定管未用标准盐酸润洗就直接注入标准盐酸
B.滴定前盛放NaOH溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥
C.酸式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失
D.读取盐酸体积时,开始仰视读数,滴定结束时俯视读数
(3)若滴定开始和结束时,酸式滴定管中的液面如图所示,则起始读数为________mL,终点读数为________mL,
所用盐酸溶液的体积为________mL。
(4)某学生根据3次实验分别记录有关数据如下表:
滴定次数
待测NaOH溶液的体积/mL
0.1000mol·L-1盐酸的体积/mL
滴定前刻度
滴定后刻度
溶液体积/mL
第一次
25.00
0.00
26.11
26.11
第二次
25.00
1.56
30.30
28.74
第三次
25.00
0.22
26.31
26.09
依据上表数据列式计算该NaOH溶液的物质的量浓度。
1.滴定终点的判断答题模板
当滴入最后一滴××××××标准溶液后,溶液变成××××××色,且半分钟内不恢复原来的颜色。
说明:
解答此类题目注意三个关键点:
(1)最后一滴:
必须说明是滴入“最后一滴”溶液。
(2)颜色变化:
必须说明滴入“最后一滴”溶液后溶液“颜色的变化”。
(3)半分钟:
必须说明溶液颜色变化后“半分钟内不再恢复原来的颜色”。
2.图解量器的读数方法
(1)平视读数(如图1):
实验室中用量筒、移液管或滴定管量取一定体积的液体;读取液体体积时,视线应与凹液面最低点保持水平,视线与刻度的交点即为读数(即凹液面定视线,视线定读数)。
(2)俯视读数(如图2):
俯视:
当用量筒测量液体的体积时,由于俯视视线向下倾斜,寻找切点的位置在凹液面的上侧,读数高于正确的刻度线位置,即读数偏大。
(3)仰视读数(如图3):
读数时,由于视线向上倾斜,寻找切点的位置在液面的下侧,因滴定管刻度标法与量筒不同,这样仰视读数偏大。
至于俯视和仰视的误差,还要结合具体仪器进行分析,因为量筒刻度从下到上逐渐增大;而滴定管刻度从下到上逐渐减小,并且滴定管中液体的体积是两次体积读数之差,在分析时还要看滴定前读数是否正确,然后才能判断实际量取的液体体积是偏大还是偏小。
题组三 中和滴定的拓展应用
5.莫尔法是一种沉淀滴定法,以K2CrO4为指示剂,用标准硝酸银溶液滴定待测液,进行测定溶液中Cl-的浓度。
已知:
银盐
性质
AgCl
AgBr
AgCN
Ag2CrO4
AgSCN
颜色
白
浅黄
白
砖红
白
溶解度(mol·L-1)
1.34×10-6
7.1×10-7
1.1×10-8
6.5×10-5
1.0×10-6
(1)滴定终点的现象是________________________________________________。
(2)若用AgNO3溶液滴定NaSCN溶液,可选为滴定指示剂的是__________。
A.NaClB.BaBr2C.Na2CrO4
刚好达到滴定终点时,发生的离子反应方程式为_________________________。
6.KMnO4溶液常用作氧化还原反应滴定的标准液,由于KMnO4的强氧化性,它的溶液很容易被空气中或水中的某些少量还原性物质还原,生成难溶性物质MnO(OH)2,因此配制KMnO4标准溶液的操作如下所示:
①称取稍多于所需量的KMnO4固体溶于水中,将溶液加热并保持微沸1h;②用微孔玻璃漏斗过滤除去难溶的MnO(OH)2;③过滤得到的KMnO4溶液贮存于棕色试剂瓶并放在暗处;④利用氧化还原滴定方法,在70~80℃条件下用基准试剂(纯度高、相对分子质量较大、稳定性较好的物质)溶液标定其浓度。
请回答下列问题:
(1)准确量取一定体积的KMnO4溶液需要使用的仪器是____________。
(2)在下列物质中,用于标定KMnO4溶液的基准试剂最好选用________(填序号)。
A.H2C2O4·2H2OB.FeSO4
C.浓盐酸D.Na2SO3
(3)若准确称取Wg你选的基准试剂溶于水配成500mL溶液,取25.00mL置于锥形瓶中,用KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液VmL。
KMnO4溶液的物质的量浓度为________mol·L-1。
(4)若用放置两周的KMnO4标准溶液去测定水样中Fe2+的含量,测得的浓度值将________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
1.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)“中和滴定”实验中,容量瓶和锥形瓶用蒸馏水洗净后即可使用,滴定管和移液管用蒸馏水洗净后,须经干燥或润洗后方可使用
(2)用0.2000mol·L-1NaOH标准溶液滴定HCl与CH3COOH的混合液(混合液中两种酸的浓度均约为0.1mol·L-1),至中性时,溶液中的酸未被完全中和(3)已知一定温度下,醋酸溶液的物质的量浓度为c,电离度为α,Ka=
。
若加入少量CH3COONa固体,则电离平衡CH3COOHCH3COO-+H+向左移动,α减小,Ka变小
(4)常温下,将pH=3的醋酸溶液稀释到原体积的10倍后,溶液的pH=4
(5)25℃与60℃时,水的pH相等
(6)中和等体积、等物质的量浓度的盐酸和醋酸所消耗的n(NaOH)相等
(7)25℃时NH4Cl溶液的Kw大于100℃时NaCl溶液的Kw
(8)100℃时,将pH=2的盐酸与pH=12的NaOH溶液等体积混合,溶液显中性
(9)中和滴定实验时,用待测液润洗锥形瓶
2.(2012·上海,7)水中加入下列溶液对水的电离平衡不产生影响的是( )
A.NaHSO4溶液B.KF溶液
C.KAl(SO4)2溶液D.NaI溶液
3.(2011·四川理综,9)25℃时,在等体积的①pH=0的H2SO4溶液、②0.05mol·L-1的Ba(OH)2溶液、③pH=10的Na2S溶液、④pH=5的NH4NO3溶液中,发生电离的水的物质的量之比是( )
A.1∶10∶1010∶109
B.1∶5∶5×109∶5×108
C.1∶20∶1010∶109
D.1∶10∶104∶109
4.(2012·新课标全国卷,11)已知温度T时水的离子积常数为Kw,该温度下,将浓度为amol·L-1的一元酸HA与bmol·L-1的一元碱BOH等体积混合,可判定该溶液呈中性的依据是( )
A.a=b
B.混合溶液的pH=7
C.混合溶液中,c(H+)=
mol·L-1
D.混合溶液中,c(H+)+c(B+)=c(OH-)+c(A-)
5.(2011·上海,19改编)常温下用pH为3的某酸溶液分别与pH都为11的氨水、氢氧化钠溶液等体积混合得到a、b两种溶液,关于这两种溶液酸碱性的描述正确的是
( )
A.b可能显碱性B.a可能显酸性或碱性
C.a不可能显酸性D.b可能显碱性或酸性
6.[2012·浙江理综,26(3)]已知:
I2+2S2O
===S4O
+2I-。
某学习小组用“间接碘量法”测定含有CuCl2·2H2O晶体的试样(不含能与I-发生反应的氧化性杂质)的纯度,过程如下:
取0.36g试样溶于水,加入过量KI固体,充分反应,生成白色沉淀。
用0.1000mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定,到达滴定终点时,消耗Na2S2O3标准溶液20.00mL。
①可选用________作滴定指示剂,滴定终点的现象是_____________________。
②CuCl
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