水的电离和溶液的酸碱性(弘文教师).doc

水的电离和溶液的酸碱性
一、水的电离
1、水的电离:

2、外界条件的改变对水的电离的影响：

3、水的离子积常数：

Kw只与温度有关，与溶液的酸碱性无关。温度越高，Kw越大。
Kw是水电离平衡时的性质，它不仅适用于纯水，也适用于任何酸、碱或盐的稀溶液。
实验测得：25℃的纯水中 C (H+)= C(OH—) =1×10- 7 mol/L
所以，25℃时，Kw=1×10-14
例题： 25℃时
1、计算0.1 mol/L 的NaOH溶液中水电离出的H+、OH—的浓度？

2、计算0.1 mol/L 的HCl溶液中水电离出的H+、OH—的浓度？

结论：向水中加入的C（H+）或C（OH—）相等时，对水的电离平衡的抑制作用相同。
二、溶液的酸碱性和PH值
1、溶液的酸碱性： 跟H+和OH—浓度的相对大小有关
C（H+ ）= c(OH-) ，溶液呈中性； c(H+) > c(OH—) ，溶液呈酸性；
c(H+) < c(OH—) ，溶液呈碱性
25℃时： 中性溶液中，c(H+) = 10-7mol/L 酸性溶液中，c(H+) > 10-7mol/L
碱性溶液中，c(OH—)> 10-7mol/L
2、溶液的PH
①表示方法：用H+的物质的量浓度的负对数来表示。
②公式： PH= —lg{C(H+)}
③溶液的酸碱性跟pH的关系：PH越小酸性越强，PH越大碱性越强。
25℃时： 中性溶液， PH=7 酸性溶液， PH<7 碱性溶液， PH>7
100℃时：中性溶液， PH = 6 酸性溶液， PH < 6 碱性溶液， PH > 6
所以： 未注明温度时，PH=7的溶液不一定是中性溶液。
注意：通常，当c(H+)或c(OH—)≥1mol/L的溶液，其酸碱性不用pH表示，而是直接用H+浓度或OH—浓度来表示。
【课堂练习】 正误判断：
①如果C（H+）不等于C（OH—）则溶液一定呈现酸碱性。
②如果C（H+）/ C（OH—）的值越大则酸性越强。
③C（H+）等于10—6mol/L的溶液一定呈现酸性。
④对纯水升高温度平衡正移，c（H+）增大，酸性增强。
3、溶液PH的计算（均为25℃）
①单一溶液的PH计算
A、计算0.1 mol/L HCl溶液的PH？
B、计算0.1 mol/L NaOH溶液的PH？
②溶液稀释后求PH
A、PH=1的HCl溶液加水稀释10倍、100倍后的PH？
结论：PH=m的强酸加水稀释10n倍，PH=m+n≤7
B、PH=13的NaOH溶液加水稀释10倍、100倍后的PH？
结论：PH=m的强碱加水稀释10n倍，PH=m-n≥7
C、PH=1的HAc溶液加水稀释10倍、100倍后的PH
结论：PH=m的弱酸加水稀释10n倍，m<PH<m+n
D、PH=13的NH3·H2O溶液加水稀释10倍、100倍后的PH
结论：PH=m的弱碱加水稀释10n倍，m-n<PH<m
③溶液混合后求PH
A、强酸与强酸混合
例1、 0.1 mol/L 的HCl溶液与1.9 mol/L 的HCl溶液等体积混合，计算混合后的PH？
例2、 0.2 mol/L 的HCl溶液与0.9 mol/L 的H2SO4溶液等体积混合，计算混合后的PH？
例3、PH=1的HCl溶液与PH=2 的HCl溶液等体积混合，计算混合后的PH？
例4、PH=1的HCl溶液与PH=3的HCl溶液等体积混合，计算混合后的PH？
总结：PH相差≥2的两种强酸等体积混合时，PH（混）=小PH+0.3

B、强碱与强碱混合
例1、 0.1 mol/L 的NaOH溶液与1.9 mol/L 的NaOH溶液等体积混合，计算混合后的PH？
例2、0.2 mol/L 的NaOH溶液与0.9 mol/L 的Ba(OH)2溶液等体积混合，计算混合后的PH？
例3、PH=11的NaOH溶液与PH=12 的NaOH溶液等体积混合，计算混合后的PH？
例4、PH=11的NaOH溶液与PH=13的NaOH溶液等体积混合，计算混合后的PH？
总结：PH相差≥2的两种强碱等体积混合时，PH（混）=大PH-0.3

C、强酸与强碱混合
例1、 0.1 mol/L 的NaOH溶液与0.12 mol/L 的HCl溶液等体积混合，计算混合后的PH？
例2、0.12 mol/L 的NaOH溶液与0.1 mol/L 的HCl溶液等体积混合，计算混合后的PH？

D、强酸与弱碱混合
例题：将PH=4的盐酸溶液与PH=10的某碱溶液 等体积混和，所得溶液的PH值（ ）
A、=7 B、≥7 C、≤7 D、>7
E、弱酸与强碱混合
例题：将PH=6的某酸溶液与PH=8的氢氧化钡溶 液等体积混和，所得溶液的PH值（ ）
A、=7 B、≥7 C、≤7 D、>7
4、PH的测定
①酸碱指示剂（定性测定）
A、成分：一般是有机弱酸或有机弱碱。
B、种类 ：

注意：
甲基橙、酚酞变色范围小，对溶液酸碱性变化比较灵敏。
溶液使指示剂改变颜色，发生的是化学变化。指示剂滴加太多，必将消耗一部分酸碱。
②pH试纸（近似的定量测定）
A、成分：含多种指示剂。
B 、操作： 用镊子（不能用手拿）取一小块pH试纸（事先不能湿润），放在洁净的玻璃片上，然后用玻棒沾取待测液（试纸不能伸入其中），点在试纸的中部，颜色变化后，与标准比色卡（一种颜色对应一个PH）对照，读出PH值，只能读取整数。
C 、注意：测定溶液PH时，PH试纸不能用蒸馏水湿润。
③pH计（精确的定量测定）： 一种测定溶液PH的仪器。
三、酸碱中和滴定
1、中和反应的实质： H+ + OH—= H2O
2、酸碱中和滴定的定义： 用已知物质的量浓度的酸（或碱）来测定未知物质的量浓度的碱（或酸）的方法叫酸碱中和滴定。
已知物质的量浓度的溶液叫标准液； 未知浓度的溶液叫待测液。
3、滴定原理：

4、实验过程使用的仪器：
滴定管夹、酸式滴定管、碱式滴定管、锥形瓶、铁架台、移液管、洗耳球
5、滴定操作：
(1)滴定前准备工作：
a．滴定管：洗涤--检漏--润洗--注液--赶气泡--调液
洗涤：先用水洗
检漏：检查滴定管是否漏水
润洗：用标准液或待测液分别润洗酸式滴定管和碱式滴定管。
调液：调节液面至零或零刻度线以下。 如果尖嘴部分有气泡，要排出气泡。
读数：视线和凹液面最低点相切。
b．锥形瓶：只能用水洗，不能用盛放的溶液洗涤。 注入（用滴定管或移液管）一定体积的溶液（待测液或标准液）到锥形瓶中，并滴加2-3滴指示剂。

（2）指示剂的选择：
酸碱指示剂一般选用酚酞和甲基橙，石蕊试液由于变色不明显，在滴定时不宜选用 。
强酸与强碱滴定 酚酞或甲基橙
强酸与弱碱滴定 甲基橙
弱酸与强碱滴定 酚酞
甲基橙：（红）－3.1～橙 色～4.4－（黄）
酚 酞：（无）－8.2～粉红色～10.0－(红)
（3）滴定终点的判断：溶液颜色发生变化且在半分钟内不再变色。多次测定求各体积的平均值

（4）操作要点：
左手：控制滴定管的活塞（或玻璃珠）　 右手：振荡锥形瓶
　　 眼睛：注视锥形瓶中溶液的颜色变化
（5）误差分析：用已知物质的量浓度的盐酸滴定未知物质的量浓度的溶液（甲基橙作指示剂），试说明下列情况会使测定结果偏高、偏低还是无影响？
1）酸式滴定管用水洗后便装液体进行滴定；
2）锥形瓶只用蒸馏水洗涤后仍留有少量蒸馏水；
3）锥形瓶用蒸馏水洗涤后，又用待测液润洗；
4）锥形瓶用蒸馏水洗涤后，误用盐酸润洗；
5）盐酸在滴定时溅出锥形瓶外；
6）待测液在振荡时溅出锥形瓶外；
7）滴定终点时，滴定管仰视读数；
8）滴定终点时，滴定管俯视读数；
9）记录起始体积时，仰视读数，终点时平视；

题型一　考查溶液的酸碱性
例1　下列溶液肯定是酸性的是（ ）
A．含H+的溶液 B． 能使酚酞显无色的溶液
C．pH<7的溶液 　D．c(H+)＞c(OH-)的溶液
分析与解答：此题是考查决定溶液酸碱性的本质原因，溶液呈现出的酸碱性的实质是由氢离子浓度和氢氧根离子浓度的相对大小决定的，所以D答案正确，能使酚酞显无色的溶液可能是酸性或中性，pH可以反映溶液酸碱性但必须给出应用的温度，如100℃pH=6<7，但它是中性的。
答案：D
点评：只要是水溶液中就含有H＋和OH－，而决定溶液酸碱性的是溶液中H＋和OH－浓度的相对大小。
变式：在25℃某稀溶液中，由水电离产生的c(H＋)＝10－13mol/L，下列有关溶液的叙述正确的是　（ ）
A．该溶液一定呈酸性 B．该溶液一定呈碱性
C．该溶液的pH可能约为1 D．该溶液的pH可能约为13
题型二　考查溶液pH的计算
例2　常温下，pH=5的盐酸和pH=9的氢氧化钠溶液以体积比11∶9混合，则混合液的pH为（ 　）
A．7.2 B． 8 C．6 D．无法判断
分析与解答：属于强酸、强碱溶液混合pH的计算，先判断过量：盐酸中c(H+)=1×10-5 mol·L－1，氢氧化钠溶液c(OH-)=1×10-5 mol·L－1，它们以11∶9混合，所以酸过量显酸性，我们应该求出混合后溶液中的c(H+) ，混合后c(H+) =(1×10-5 mol·L－1×11L×10-5 mol·L－1×9L)/(11L+9L) = 1×10-6 mol·L－1。
答案：C
点评：若酸过量抓住氢离子进行计算；若碱过量，可先计算出c（OH－），再通过公式进行计算。
变式：将pH＝8的氢氧化钠溶液与pH＝10的氢氧化钠溶液等体积混合后，溶液中的氢离子浓度最接近于 （ 　）
A．mol·L－1 B．mol·L－1
C．（10－8＋10－10）mol·L－1 D．2×10－10 mol·L－1
题型三　考查酸碱中和滴定
例3　现有下列仪器或用品：①铁架台（含铁圈、各式铁夹） ②锥形瓶 ③酸式滴定管和碱式滴定管 ④烧杯⑤玻璃棒 ⑥胶头滴管 ⑦天平（含砝码） ⑧滤纸 ⑨量筒 ⑩过滤漏斗；现有下列药品：（A）NaOH固体 （B）标准NaOH溶液 （C）未知浓度盐酸 （D）蒸馏水（E）碳酸钠溶液　　根据所做过的学生实验，回答下列问题：
（1）过滤时，应选用的上述仪器是 （填编号）。
（2）配制一定物质的量浓度的NaOH溶液时，还缺少的仪器是 。
（3）做酸碱中和滴定时，还缺乏的试剂是 。
（4）进行中和滴定时，绝不可用将要盛的溶液事先润洗的仪器是下列的 （填编号）。甲．酸式滴定管 乙．碱式滴定管 丙．25 mL量筒 丁．锥形瓶
（5）用标准的NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸，选用酚酞作为指示剂，造成测定结果偏高的原因可能是______________。
A. 配制标准溶液的NaOH中混有Na2CO3杂质
B. 滴定终点读数时，俯视滴定管的刻度，其他操作正确
C. 盛装未知液的锥形瓶用蒸馏水洗过，未用未知液润洗
D. 滴定到终点读数时，发现滴定管尖嘴处悬挂一滴溶液
分析与解答：酸碱中和滴定操作的基本仪器有：滴定管（酸式和碱式）、铁架台（带滴定管夹）、锥形瓶、烧杯。配制一定物质的量浓度的溶液需要：烧杯、玻璃棒、天平（含砝码）、胶头滴管、容量瓶。进行酸碱中和滴定时需要温度剂，需润洗的仪器是酸（碱）式滴定管。第（5）问有关误差分析，对A选项来说，混有Na2CO3的NaOH配成溶液后，导致标准液浓度偏小，致使用量增加，故测得的HCl的浓度偏高。对B选项滴定终点时，由于滴定管“零”刻度在上，俯视读数变小，仰视读数变大，因为V（碱）变小，c（酸）偏低。C选项中，锥形瓶不用待测液润洗，加水不影响测定。D选项中悬挂的液体已包含在V(NaOH)中，使V增大，c(HCl)值偏高。
答案：（1）①④⑤⑧⑩；（2）容量瓶；（3）指示剂；（4）丁（5）AD
点评：根据c(B)＝（A为标准液，B为待测液）强酸滴定强碱误差分析：标准液体积偏大，实验结果就偏大，反之，实验结果偏小。故讨论V(NaOH)、c(NaOH)、c(HCl)的大小，可推知c(HCl)是否会出现误差。
变式：用已知浓度的盐酸滴定未知浓度NaOH溶液，回答下列问题：
（1）实验中除用到酸式和碱式滴定管外,还必须用到的玻璃仪器为 　　 、 　　 。
（2）某学生进行如下中和滴定操作，其中错误的是 　 。
A、取20.00mLNaOH溶液放入事先用蒸馏水洗净的锥形瓶中；B、往锥形瓶中加入1mL酚酞指示剂；C、滴定时边滴边摇荡，同时观察滴定管中液面变化；D、将滴定管用标准盐酸润洗后，装入标准盐酸，并用手捏橡皮管赶尽尖咀处气体；E、滴定时，锥形瓶下垫一张白纸；F、滴定接近终点时用少量蒸馏水小心冲洗锥形瓶液面上方内壁。
PH
10
30
V(盐酸)
7
（3）实验过程中，应用的指示剂为甲基橙，滴定终点时颜色变化 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
（4）取10.00mＬNaOH溶液，滴定过程中，混合液的pH随盐酸溶液的加入变化如右图。若已知标准盐酸的浓度为0.15mol·L－1,则原待测NaOH溶液的pH为 。

例4　草酸晶体的组成可表示为H2C2O4•xH2O，为测定x，进行下述实验：
（1）称取W g草酸晶体配成100.00 mL溶液；
（2）取25.00 mL置于锥形瓶中，加入适量稀硫酸，用浓度为a mol/L高锰酸钾溶液滴定，滴定所发生反应为：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4＝K2SO4＋10CO2↑＋2MnSO4＋8H2O。回答下列问题：
（1）实验（2）滴定时，高锰酸钾溶液应装在__________________。
（2）若滴定用的KMnO4溶液因久置部分变质，浓度偏低，则实验结果所测定的x值将____。
（3）若滴定中共用去KMnO4溶液V mL，则实验测得所配草酸溶液的物质的量浓度为___________，由此算了草酸晶体中结晶水的x值是___________。
【问题探究】
例1变式：CD
例2变式：D
例3变式：（1）锥形瓶、烧杯（2）BCD（3）黄色到橙色并且在半分钟内不裉色
（4）13.5
例4（1）酸式滴定管中
（2）偏小
（3）0.1aVmol/L，