海门实验学校2010届高三化学讲义水的电离和溶液的酸碱性.doc

海门实验学校2010届高三化学讲义 主编：吴一平 2009-12-03
水的电离和溶液的酸碱性
目标预设：
⒈知道水的电离、水的离子积常数Kw及其与温度的关系
⒉知道溶液中c(H+)和c(OH-)的大小与溶液的酸碱性之间的关系
⒊知道溶液pH的定义、能进行有关溶液ｐＨ值的简单计算
知识梳理：
一、水的电离和水的离子积常数：
1. 水是很弱的电解质，它能微弱的电离成H3O+和OH—，电离方程式为：
可以简写为： 。
2. 水的离子积常数：在25℃时的纯水中，C（H+）= c(OH—)= ，此时水的离子积KW= 。在100℃时的纯水中，C（H+）= c(OH—)= ，此时水的离子积KW= 。
注意：任何物质的水溶液中，在常温时，KW= ，KW与溶液的酸碱性无关，只与： 有关。
例1：（1）与纯水的电离相似，液氨中也存在着微弱的电离：2NH3 NH4++NH2-
据此判断以下叙述中错误的是 （ ）
A．液氨中含有NH3、NH4+、NH2-等微粒
B．一定温度下液氨中C(NH4+)·C(NH2-)是一个常数
C．液氨的电离达到平衡时C(NH3) = C(NH4+) = C(NH2-)
D．只要不加入其他物质，液氨中C(NH4+) = C(NH2-)
（2）完成下列反应方程式
①在液氨中投入一小块金属钠，放出气体
②NaNH2溶于水的反应
③类似于“H++OH—=H2O”的反应
例2：某温度下，纯水中的c（H+）=2.0×10-7mol/L，则此时溶液中c(OH—)为 ；若温度不变，滴入稀硫酸使c（H+）=5.0×10-6mol/L，则c(OH—)为 。
二、影响水的电离平衡的因素：
例3：填表
实例
H2O OH-+H+
条件改变
平衡移
动方向
电离程度变化
溶液中离子总浓度变化
H2O电离出C（H+）变化
Kw变化
升高温度

加HCl

加NaOH

加CH3COONa

加NH4Cl

加入NaCl固体

总结：（1）温度：
（2）酸、碱：
（3）在水中加盐：
例4：常温下，某溶液中水电离产生的C(H+)=10-3mol/L，,该溶液中溶质可能是（ ）
A、Al2(SO4)3 B、NaOH C、NH4Cl D、NaHSO4
变式（1）：（08北京卷）对水的电离平衡不产生影响的粒子是 （ ）

变式（2）：常温时，等体积等物质的量浓度的下列物质的溶液中，水的电离度由大到小顺序排列的是 （ ）
①Na2CO3　②NaHSO4　③CH3COOH　④NaHCO3
A．①＞②＞③＞④　B．①＞④＞③＞②　　C．②＞①＞③＞④　D．②＞③＞④＞①

三、溶液酸碱性：
在25℃时， 中性溶液：C（） C（） C（）
酸性溶液：C（） C（） C（）
碱性溶液：C（） C（） C（）
例5：下列说法中正确的是（ ）
A.溶液成中性就是pH=7 B.溶液成中性指的是C（）=C（）
C.酸和碱恰好完全反应时，溶液一定成中性 D.盐溶液一定成中性

变式（3）：下列溶液，一定呈中性的是 （ ）
A.由等体积、等物质的量浓度的一元酸跟氢氧化钠溶液混合后所形成的溶液
B.[H+]=1×10-7mol·L-1的溶液
C.pH=14-pOH 的溶液
D.pH=pOH 的溶液
变式（4）：为更好地表示溶液的酸碱性，科学家提出了酸度（AG）的概念，AG＝，则下列叙述正确的是（ ）
A 中性溶液的AG＝0 B 常温下0.lmol/L盐酸溶液的AG＝12
C 常温下0.lmol/L氢氧化钠溶液的AG＝12 D 酸性溶液的AG＜0

四、溶液酸碱性的表示方法（PH）：
1. 定义 ： pH= ，广泛pH的范围为0～14。
注意：当溶液中[H+]或[OH-]大于1mol/L时，不用pH表示溶液的酸碱性。

2. pH的测定方法是： 。
例6 有一学生在实验室测某溶液PH。实验时，他先用蒸馏水润湿PH试纸，然后用洁净干燥的玻璃棒蘸取试样进行检测。
（1）该学生的操作是 （填“正确的”或“错误的”）理由是 。
（2）如不正确请说明理由，同时分析是否一定有误差？答
（3）若按此法分别测定c（H+）相等的盐酸和醋酸溶液的PH，误差较大的是 ，原因是 网

变式（5）：（09年全国理综Ⅱ）现有等浓度的下列溶液：①醋酸，②苯酚，③苯酚钠，④碳酸，⑤碳酸钠，⑥碳酸氢钠。按溶液pH由小到大排列正确的是 （ ）
A．④①②⑤⑥③ B．④①②⑥⑤③ C．①④②⑥③⑤ D．①④②③⑥⑤

3. 指示剂的变色范围：

4. pH计算的基本类型：
（1）单一溶液的pH计算
①强酸溶液，如HnA，设浓度为c mol·L－1，则
c（H+）= nc mol·L－1，pH= —lg{c（H+）}= —lg nc
②强碱溶液，如B(OH)n，设浓度为c mol·L－1，则
c（H+）= 10—14/nc mol·L－1，pH= —lg{c（H+）}=14+lg nc
例7 求浓度为0.05mol/L的硫酸溶液的pH为
常温时，求浓度为0.005mol/L的氢氧化钡溶液的pH为：
（2）酸碱混合pH计算
①适用于两种强酸混合 c(H+)混 = [c(H+)1V1+ c(H+)2V2] /（V1+ V2）
②适用于两种强碱混合 c(OH—)混 = [c(OH—)1V1+ c(OH—)2V2] /（V1+ V2）
|③适用于酸碱混合，一者过量时：
=
c(OH—)混 | c(H+)酸V酸 — c(OH—)碱V碱|
c(H+)混 V酸 + V碱
例9 pH=5和pH=3的两种盐酸，以等体积混合后，溶液的pH是 （ ）
A. 2 B.3.3 C.4 D.8
常温时，将pH=10的NaOH溶液与pH=12的NaOH溶液以1:2体积比混合，混合后的pH最接近于 （ ）
A.10.5 B.11.8 C.10.8 D.11

规律：①若两种强酸（pH之差大于2）等体积混合，混合液pH = pH小 + 0.3
②若两种强碱（pH之差大于2）等体积混合，混合液pH = pH大 — 0.3
例9 在一定体积pH = 12的Ba(OH)2溶液中，逐滴加入一定物质的量浓度的NaHSO4溶液，当溶液中的Ba2+恰好完全沉淀时，溶液pH = 11。若反应后溶液的体积等于Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的体积之和，则Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的体积比是
A．1∶9 B．1∶1 C．1∶2 D．1∶4
变式（6）：室温时，下列混合溶液的pH一定小于7的是( )
(A)pH = 3的盐酸和pH = 11的氨水等体积混合
(B)pH = 3的盐酸和pH = 11的氢氧化钡溶液等体积混合
(C)pH = 3的醋酸和pH = 11的氢氧化钡溶液等体积混合
(D)pH = 3的硫酸和pH = 11的氨水等体积混合

（3）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
（2）弱酸pH=a，加水稀释10n倍，则pH< a + n
（3）强碱pH=b，加水稀释10n倍，则pH= b—n
（4）弱碱pH=b，加水稀释10n倍，则pH> b—n
（5）酸碱溶液无限稀释时，pH只能约等于或接近于7，酸的pH不能>7，碱的pH不能<7
说明：常温下弱酸（弱碱）用水稀释，当弱酸（弱碱）电离的H+（OH—）浓度小于10—6 mol·L－1时，计算稀释液的pH值，不能忽略水的电离。
巩固训练：
1.（09年海南化学·6）已知室温时，0.1mo1/L某一元酸HA在水中有0.1％发生电离，下列叙述错误的是： （ ）
A．该溶液的pH=4
B．升高温度，溶液的pH增大
C．此酸的电离平衡常数约为1×10-7
D．由HA电离出的c(H+)约为水电离出的c(H+)的106倍
2. （09年上海化学·20）对于常温下pH为1的硝酸溶液，下列叙述正确的是 （ ）
A．该溶液lmL稀释至100mL后，pH等于3
B．向该溶液中加入等体积、pH为13的氢氧化钡溶液恰好完全中和
C．该溶液中硝酸电离出的c(H＋)与水电离出的c(H＋)之比值为。
D．该溶液中水电离出的c(H＋)是pH为3的硝酸中水电离出的c(H＋)的100倍
3. （09年四川理综·12）关于浓度均为0.1 mol/L的三种溶液：①氨水、②盐酸、③氯化铵溶液，下列说法不正确的是 （ ）
A．c(NH4+)：③＞①
B．水电离出的c(H+)：②＞①
C．①和②等体积混合后的溶液：c(H+)＝c(OH-)+c(NH3·H2O)
D．①和③等体积混合后的溶液：c(NH4+)＞c(Cl-)＞c(OH-)＞c(H+)
4. （09年重庆理综·10）物质的量浓度相同的下列溶液，pH由大到小排列正确的是 （ ）
A．Ba(OH)2、 Na2SO3、FeCl3、KCl
B．Na2SiO3、Na2SO3、KNO3、NH4Cl
C．NH3·H2O、H3PO4、Na2SO4、H2SO4
D．NaHCO3、C6H5COOH、C2H5OH、HCl
总结反思：

例1
（2）完成下列方程式：
①2Na+2NH3=H2↑+2NaNH2

②NaNH2+H2O=NaOH+NH3↑
或NH2—+H2O=OH—+NH3↑

③NH2—+NH4+ =2NH3↑
或NH4Cl+NaNH2=2NH3↑+NaCl

例2 解析：由水电离产生的H+与OH-量始终相等，知纯水中C(H+) = C(OH-)。根据纯水中C(H+) 与C(OH-)可求出此温度下水的Kw的值，由Kw的性质（只与温度有关，与离子浓度无关），若温度不变，稀盐酸中Kw仍为此值，利用此值可求出盐酸中的C(OH-)。

答案：
纯水中 C(OH-) = C(H+) = 2×10-7 mol/L

Kw = C(H+)·C(OH-) = 2×10-7×2×10-7 = 4×10-14

稀盐酸中 C(OH-) = Kw / C(H+) = (4×10-14) / (5×10-6) = 8×10-9 mol/L

例3 总结
影响水的电离程度的因素
① 温度：升高温度,水的电离程度增强，水的离子积增大
② 酸或碱：加入酸和碱时都会抑制水的电离，但在稀溶液中，水的离子积常数不变
③ 易水解的盐：盐类的水解可促进水的电离；不水解的盐对水的电离无影响；强酸酸式盐也会抑制水的电离。

变式3
解析：此题将教材中定义pH方法迁移应用于表示pOH以及pH与pOH的关系，根据pH的定义方法，可定义pOH= ―lgC(OH―)，将室温下水的离子积的表达式C(H+)×C(OH—)=10―14两边取负对数，
―lgC(H+)―lgC(OH―)= ―lg10―14，整理得pH+pOH=14。应用所得关系式分析可得答案。
解答：D

例6
（1）错误，若溶液不显中性，则H+或OH-被稀释，测出的不是溶液中H+或 OH-对应的pH。
（2）不一定有误差, 当溶液为中性时则不产生误差,否则产生误差
（3）测得的盐酸的pH误差较大；因为在稀释过程中醋酸继续电离产生H+，使得溶液中c(H+)较盐酸溶液中的c(H+)大，误差较小。
例9 答案：D
Ba2＋恰好完全沉淀时反应为：
Ba(OH)2＋NaHSO4=BaSO4↓＋H2O＋NaOH。所以n(Ba(OH)2)=n(NaHSO4)，
则有：0.5V(Ba(OH)2)×10－2/[V(Ba(OH)2)＋V(NaHSO4)]=10－3，
解得V(Ba(OH)2)/V(NaHSO4)=1：4

例9另解：
Ba恰好沉淀时
OH-离子的数量刚好是原来的一半
而由PH的变化可知OH-的浓度变为原来的1/10
也就是说溶液的体积变成了原来的5倍
体积比就是 1：4

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