2020届一轮复习人教版水的电离和溶液的pH学案

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第八章 溶液中的离子平衡 第二节 水的电离和溶液的 pH 一、水的电离 1．电离方程式：水是一种 电解质，电离反应式为： －， 简写为 。 2．水的离子积常数：符号： ，25 ℃时 Kw＝ 。计算公式： Kw＝ 。计算时一定使用溶液中 浓度，不一定是 水电离产生的 c(H＋)·c(OH－)。 3．影响 Kw 大小的因素 (1)水的电离过程是个 过程，故温度升高，H2O 的 Kw ，此时水显 性。 (2)水的离子积是水电离平衡时的性质，不仅适用于纯水，也适用于 ，只 要 不变，Kw 就不变。 4．影响水的电离平衡的因素（用正向、逆向、不变、增大、减小、酸性、碱性、中性填空）： 条件变化 平衡移动方向 Kw 水的电离程度 c(OH－) c(H＋) 酸碱性 加 HCl 气 加 NaOH 加 Na2CO3 加 NH4Cl 升温 降温 加入 Na 二、溶液的酸碱性与 pH 1.溶液的酸碱性的本质是由 决定的，该结论适用于各种温度的溶液。 c(H＋) c(OH－)，溶液呈酸性；c(H＋) c(OH－)，溶液呈中性； c(H＋) c(OH－)，溶液呈碱性。 2.pH： (1)计算公式：pH＝ 。说明：“P”是一个数学运算符号，负对数的意思。 (2)适用范围：pH 值在 之间。说明：超过此范围后运算及表达都不方便，故不使用。 (3)表示意义：表示溶液酸碱性的强弱，pH 越 ，酸性越强；pH 越 ，碱性越强。 (4)如果用 pH 大于或小于 7 来判断溶液酸碱性，必须注意 条件，常温下 pH＝ 的溶液显中性， 而在 100℃时，pH＝ 的溶液显中性。 ⑸常温下，溶液的酸碱性与 c(H＋)、c(OH－)和 pH 的关系——只适用于 溶液。 中性溶液：c(H＋) 1×10－7 c(OH－)；pH 7。 酸性溶液：c(H＋) 1×10－7 c(OH－)；pH 7。 碱性溶液：c(H＋) 1×10－7 c(OH－)；pH 7。 3.pH 试纸的使用 (1)方法：把 ，用 ，试纸 变色后，与 确定溶液的 pH。 (2)注意：pH 试纸使用前 用蒸馏水润湿，原因是 。 一、关于 Kw 计算公式的理解 1．水的离子积常数 Kw＝c(H＋)·c(OH－)，其中 H＋和 OH－浓度包括 离子浓度，不仅仅是 水电离出的 H＋和 OH－浓度的乘积。所以与其说 Kw 是水的离子积常数，不如说是水溶液中的 H＋和 OH －的离子积常数。即 Kw 不仅适用于水，还适用于 。 2．水的离子积常数提示在任何水溶液中均存在水的电离平衡，都有 共存，只是相对 含量不同而已。 二、关于水电离及溶液中 H＋和 OH－来源 1．判断水电离情况时，需要先判断物质类别，然后再进行解题。酸，碱对水的电离一定 ，能 发生水解的盐对水的电离一定 ，不水解的强正盐对水的电离 ，活泼金属 对水的电离 。然后对照选项可迅速解题。 2. 各种水溶液中的 c(OH－)、c(H＋)来源、计算方法。 ①酸溶液（设 PH=2），c(H+)= + ≈ = mol/L； c(OH-)= = = mol/L。 ②碱溶液（设 PH=12），c(H+)= = = mol/L； c(OH-)= + ≈ = mol/L。 ③水解呈酸性的盐溶液（设 PH=5），c(H+)= = = mol/L； c(OH-)= - = mol/L ④水解呈碱性的盐溶液（设 PH=9），c(H+)= - = mol/L； c(OH-)= = = mol/L。 三、关于溶液 pH 的计算 1.单一溶液的 pH 计算 (1)强酸溶液：如 HnA，设浓度为 c mol·L－1，c(H＋)＝ mol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝ 。 (2)强碱溶液：如 B(OH)n，设浓度为 c mol·L－1，c(H＋)＝10－14 nc mol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝ 。 2.酸、碱混合溶液的 pH 计算——先计算混合溶液的 c(H＋)或 c(OH－)，然后再计算 pH。 (1)两强酸混合：直接求 ，则：c 混(H＋)＝ ， (2)两强碱混合：先求 ，然后再 。c 混(OH－)＝ 、 c(H＋)＝ 。 思考：为什么先求 c 混(OH－)后求 c 混(H＋)？ 。 3.强酸与强碱中合：先判断 ，再求 ， 若酸过量，c 混(H＋)＝ ，若碱过量，c 混(OH－)＝ 。 4.稀释溶液过程中 pH 的变化规律 (1)强酸溶液稀释 n 倍，溶液的 pH 增大 ，pH 永远 。 (2)强碱溶液稀释 n 倍，溶液的 pH 减小 ，pH 永远 。 (3) 物质的量浓度相同、或 pH 相同的强酸与弱酸(或强碱与弱碱)，被稀释相同倍数，弱酸(或弱碱)的 pH 变化 ，而且酸性越弱，PH 变化越 。 1．求算下列溶液中 H2O 电离的 c(H＋)和 c(OH－)。 (1)pH＝2 的 H2SO4 溶液中，c(H＋)＝ ，c(OH－)＝ 。 由水电离的 c(H＋)＝ ，c(OH－)＝ 。 (2)pH＝12 的 NaOH 溶液中，c(H＋)＝ ，c(OH－)＝ 。 由水电离的 c(H＋)＝ ，c(OH－)＝ 。 2．某溶液中由水电离产生的 c(H＋)＝10－12 mol·L－1，溶液物 PH 是 。 3．可否用 pH 试纸测定氯水的 pH? 。 4．下列溶液一定显酸性的是 ( ) A．pH<7 的溶液 B．c(H＋)＝c(OH－)的溶液 C．c(H＋)＝1×10－7 mol·L－1 D．c(H＋)>c(OH－)的溶液 5．将 pH＝8 的 NaOH 与 pH＝10 的 NaOH 等体积混合，溶液中 c(H＋)约为（ ） A．5×10-9 B．5×10-11 C．2×10-10 D．2×10-8 三、酸碱中和滴定 1．定义：利用 反应，用 的实验方法。 2．反应原理： 。 定量关系： 。 计算公式：c(NaOH)＝ 。 (设 NaOH 为待测溶液，用盐酸标准溶液进行滴定) 3．实验用品： (1)仪器： 滴定管[如图(A)]、 滴定管[如图(B)]、 滴定管夹、铁架台、锥形瓶。 (2)试剂：标准液、待测液、指示剂、蒸馏水。 (3)滴定管的使用： ①酸性、氧化性的试剂一般用 滴定管，因为酸和氧化性物质 。 ②碱性的试剂一般用 滴定管，因为碱性物质 。 4．实验操作——(以标准盐酸滴定待测 NaOH 溶液，酚酞作指示剂为例) (1)检漏：检查 。 思考：什么样仪器在使用前需要检漏？ 。 (2)洗涤：洗涤酸式滴定管、碱式滴定管、锥形瓶。 思考：洗涤干净的标准是什么？ 。 (3)润洗： 需要用待盛溶液润洗。 不需要润洗。 (4)装液：用 量取一定体积的待测的 NaOH 溶液，（调整液面后），放入到 中。 用 量取一定体积标准盐酸。 (5)调液面：①调整酸式滴定管使尖嘴 。 ②调整酸式滴定管液面在 ，并记录。 (6)滴定：①左手 ，右手 ，眼睛 。 ②锥形瓶中一定要加 1~2 滴 。 (7)记录：①记录滴定前后，酸式滴定管中读数（必须读至小数点后 位）， ②重复滴定 2~3 次， 计算；若有差距过大的数据， 。 5．记忆口诀：“一检二涤三润洗，四装五调六开滴。左滴右摇看锥瓶，重复三次平均值” 6．终点判断： 。 7．常用酸碱指示剂及变色范围 指示剂 变色范围的 pH 石蕊 <5 5～8 紫色 >8 甲基橙 <3.1 3.1～4.4 橙色 >4.4 酚酞 <8.2 8.2～10 浅红色 >10 (1)强酸与强碱滴定时，可以选择 作指示剂。 (2)强酸与弱碱滴定时，选择 作指示剂。 (3)弱酸与强碱滴定时，选择 作指示剂。 8．几点注意： (1)石蕊不能用作中和滴定的指示剂，因其颜色变化不明显。 (2)标准液既可以盛装在滴定管中也可盛装在锥形瓶内。 (3)中和滴定的操作 （能、不能）用于氧化还原反应的滴定。 (4)并不是所有的滴定都使用指示剂，如用标准的 Na2SO3 滴定 KMnO4 溶液时，KMnO4 时 即为滴定终点。 (5)滴定完毕读数时，应该等滴定管壁上的液体，回到液体中时再读数，不能颜色变化之后立即读数。 9．误差分析： 原理：依据原理，c(待测)＝c(标准)·V(标准) V(待测) ，因 c(标准)与 V(待测)已确定，因此只要分析出不正确操作 引起 的变化，即分析出结果。 1．指出下列操作引起的误差： （1）标准酸溶液滴定未知浓度的碱时，酸式滴定管未用标准溶液润洗（ ） （2）标准酸溶液滴定未知浓度的碱时，碱式滴定管未用待测溶液润洗（ ） （3）标准酸溶液滴定未知浓度的碱时，锥形瓶用待测溶液润洗（ ） （4）标准酸溶液滴定未知浓度的碱时，锥形瓶洗净后还留有蒸馏水（ ） （5）放出碱液（待测液）的滴定管开始有气泡，放出液体后气泡消失（ ） （6）酸式滴定管（盛标准液）滴定前有气泡，滴定终点时气泡消失（ ） （7）标准酸溶液滴定未知浓度的碱时，振荡锥形瓶时部分液体溅出（ ） （8）标准酸溶液滴定未知浓度的碱时，部分酸液滴出锥形瓶外（ ） （9）标准酸溶液滴定未知浓度的碱时，溶液颜色刚刚褪去，就立即停止滴定（ ） （10）溶液颜色较浅时滴入酸液过快，停止滴定后反加一滴 NaOH 溶液无变化（ ） （11）标准酸溶液滴定未知浓度的碱时，酸式滴定管滴定前仰视读数，滴定后俯视读数（ ） （12）标准酸溶液滴定未知浓度的碱时，碱式滴定管放液体前仰视前读数，放液体后俯视读数（ ） （13）用含有 Na Cl 杂质的 NaOH 配制标准溶液，来滴定未知的盐酸（ ） （14）用含有 Na2 CO3 杂质的 NaOH 配制标准溶液，来滴定未知的盐酸（ ） （15）用含有 Na2 O 杂质的 NaOH 配制标准溶液，来滴定未知的盐酸（ ） （16）用含有 KOH 杂质的 NaOH 配制标准溶液，来滴定未知的盐酸（ ） （17）用含有 Ca （OH）2 杂质的 NaOH 配制标准溶液，来滴定未知的盐酸（ ） 2．恰好中和、恰好中性、恰好终点的区别在哪里？ 参考答案 【基础落实】 一、水的电离 1. 极弱的 H2O＋H2O H3O＋＋OH- H2O H＋＋OH－ 2. Kw c(H＋)·c(OH－) 1×10－14 实际存在的 c(H＋)、c(OH－) 3. 吸热 增大 中 稀的电解质水溶液 温度 4． 条件变化 平衡移动方向 Kw 水的电离程度 c(OH－) c(H＋) 酸碱性 加 HCl 气 逆向 不变 减小 减小 增大 酸性 加 NaOH 逆向 不变 减小 增大 减小 碱性 加 Na2CO3 正向 不变 增大 增大 减小 碱性 加 NH4Cl 正向 不变 增大 减小 增大 酸性 升温 正向 增大 增大 增大 增大 中性 降温 逆向 减小 减小 减小 减小 中性 加入 Na 正向 不变 增大 增大 减小 碱性 二、溶液的酸碱性与 pH 1. 溶液中 c(H＋)与 c(OH－)的相对大小 > = < 2. －lgc(H＋) 0～14 小 大 常温 7 6 常温 = = = > > > < < < 3. (1)一小块 pH 试纸放在玻璃片(或表面皿)上 蘸有待测液的玻璃棒点在试纸的中央 标准比色卡比较 (2) 不能 将可能产生误差(相当于对测定溶液的稀释) 【规律总结】 一、关于 Kw 计算公式的理解 1．酸或碱电离产生．．．．．．．的 酸性、碱性或中性的稀溶液 2．H＋和 OH－ 二、关于水电离及溶液中 H＋和 OH－来源 1. 起抑制作用 起促进作用 无影响 起促进作用 2. ①c(H+)= c(H+)酸 + c(H+)水 ≈c(H＋) 酸 =10-2 mol/L；c(OH-)= c(OH-)水 = c(H+)水 =10-12 mol/L。 ②c(H+)= c(H+)水= c(OH-)水=10-12mol/L；c(OH-)= c(OH-)碱+ c(OH-)水≈c(OH-)碱=10-2 mol/L。 ③c(H+)= c(H+)水= c(OH-)水=10-5 mol/L；c(OH-)= c(OH-)水 - c(OH-)被结合 =10-10 mol/L ④c(H+)= c(H+)水 - c(H+)被结合 =10-9 mol/L；c(OH-)= c(OH-)水 = c(H+)水 =10-5 mol/L。 三、关于溶液 pH 的计算 1. nc －lgnc 14＋lgnc 2. c 混(H＋) c1(H＋)V1＋c2(H＋)V2 V1＋V2 c 混(OH－) 用 Kw 求 c 混(H＋) c1(OH－)V1＋c2(OH－)V2 V1＋V2 10-14/ c 混(OH－) 碱溶液中，H+来自于水电离，是变化的,不能直接用来计算 3. 谁过量 过量离子浓度 |c 酸(H＋)V 酸－c 碱(OH－)V 碱| V 酸＋V 碱 |c 酸(H＋)V 酸－c 碱(OH－)V 碱| V 酸＋V 碱 4. lgn 不会大于 7 lgn 不会小于 7 慢 慢 【对点训练】 1．(1) 10－2 mol·L－1 10－12 mol·L－1 10－12 mol·L－1 10－12 mol·L－1 (2) 10－12 mol·L－1 10－2 mol·L－1 10－12 mol·L－1 10－12 mol·L－1 2. PH 值为 2 或 12 3. 不可以，因为氯水呈酸性的同时呈现强氧化性(漂白性) 4. D 5.C 【基础落实】 三、酸碱中和滴定 1. 酸碱中和 已知浓度酸(或碱)来测定未知碱(或酸)的浓度 2. H＋+ OH－ = H2O n(H+) = n(OH-) c(HCl)·V(HCl) V(NaOH) 3. 酸式 碱式 酸式 易腐蚀橡胶管 碱式 易腐蚀玻璃，致使活塞无法打开 4. (1) 酸式滴定管和碱式滴定管是否漏液体 带塞或盖的仪器如分液漏斗、滴定管、容量瓶等 (2)水膜均匀，水即不成滴也不成股。 (3)酸式滴定管和碱式滴定管 锥形瓶 (4) 碱式滴定管 锥形瓶 酸式滴定管 (5) 充满液体而无气泡 0 刻度或 0 刻度以下 (6) 控制滴定管 摇动锥形瓶 注视锥形瓶中溶液颜色变化 指示剂 (7) 2 取平均值进行 直接弃去不用 6.滴入最后一滴标准液，溶液由浅红色变无色，在半分钟内不恢复原来的颜色 7. 红色 蓝色 红色 黄色 无色 红色 甲基橙或酚酞 甲基橙 酚酞 8. 能 颜色褪去 9. V(标准) 【对点训练】 1. 偏高 偏低 偏高 无影响 偏低 偏高 偏低 偏高 偏低 偏高 偏低 偏高 偏高 偏高 偏低 偏高 偏低 2.恰好中和是指酸与碱恰好发生反应生成正盐，此时所得溶液不一定是中性； 恰好中性是指溶液中 c(H+)= c(OH-)，溶液显中性，但不能确定溶液中的溶质是盐，或是混合物。 恰好终点是指在中各滴定实验中指示剂颜色发生突变的点，此时溶液的 PH 与选择的指示剂种类有关， 不能确定溶液显酸性或碱性。