2021高考化学一轮复习-第八章-水溶液中的离子反应与平衡-第25讲-水的电离和溶液的pH学案.doc

2021高考化学一轮复习 第八章 水溶液中的离子反应与平衡 第25讲 水的电离和溶液的pH学案2021高考化学一轮复习 第八章 水溶液中的离子反应与平衡 第25讲 水的电离和溶液的pH学案年级：姓名：- 22 -第25讲水的电离和溶液的pH一、水的电离1电离方程式水是一种极弱的电解质，电离方程式为2H2OH3OOH，简写为H2OHOH。2水的离子积常数Kwc(H)c(OH)。(1)室温下：Kw1014_(molL1)2。(2)影响因素：只与温度有关，升高温度，Kw增大。(3)适用范围：Kw不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。(4)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。3外界因素对水的电离平衡的影响体系变化条件平衡移动方向Kw水的电离程度c(H)c(OH)升高温度正增大增大增大增大加HCl(aq)逆不变减小增大减小加NaOH(s)逆不变减小减小增大结论：(1)加热，促进水的电离，Kw增大。(2)加入酸或碱，抑制水的电离，Kw不变。二、溶液的酸碱性1溶液的酸碱性取决于溶液中c(H)和c(OH)的相对大小。c(H)c(OH)，溶液呈酸性，25 时，pH7。c(H)c(OH)，溶液呈中性，25 时，pH7。c(H)7。2溶液的pH(1)定义式：pHlg_c(H)。(2)溶液的酸碱性跟pH的关系室温下：(3)pH的测定用pH试纸测定把小片试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取待测液点在干燥的pH试纸上，试纸变色后，与标准比色卡对比即可确定溶液的pH。注意：a.pH试纸使用前不能用蒸馏水湿润，否则待测液因被稀释可能会产生误差。b用广范pH试纸读出的pH只能是整数。pH计测定：可精确测定溶液的pH。三、中和滴定1实验原理利用酸碱中和反应，用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的实验方法。以标准盐酸滴定待测的NaOH溶液，待测的NaOH溶液的物质的量浓度为c(NaOH)。酸碱中和滴定的关键：(1)准确测定参加反应的酸、碱溶液的体积。(2)选取适当指示剂，准确判断滴定终点。2实验用品(1)仪器：酸式滴定管(如图A)、碱式滴定管(如图B)、滴定管夹、铁架台、烧杯、锥形瓶。(2)试剂：标准液、待测液、指示剂、蒸馏水。(3)滴定管特征和使用要求构造：“0”刻度线在上方，尖嘴部分无刻度。精确度：读数可估计到0.01 mL。洗涤：先用蒸馏水洗涤，再用待装液润洗23次。排气泡：酸、碱式滴定管中的液体在滴定前均要排出尖嘴中的气泡。滴定管的选用酸性、氧化性的试剂用酸式滴定管，因为酸性和氧化性物质易腐蚀橡胶。碱性的试剂用碱式滴定管，因为碱性物质易腐蚀玻璃，致使玻璃活塞无法打开。3实验操作(以标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例)(1)滴定准备(2)滴定过程(3)终点判断滴入最后一滴，溶液颜色发生突变。颜色突变后，半分钟内不复原，视为滴定终点。(4)数据处理按上述操作重复23次，求出用去标准盐酸体积的平均值，根据c(NaOH)计算。4常用酸碱指示剂及变色范围紫色石蕊8.0蓝色甲基橙4.4黄色酚酞10.0红色1判断正误，正确的画“”，错误的画“”，并指明错因。(1)温度一定时，水的电离常数与水的离子积常数相等。()错因：KwK电离c(H2O)。(2)进行中和滴定实验时，滴定管、锥形瓶均用待测液润洗。()错因：进行中和滴定实验时，锥形瓶不能用待测液洗，否则会使测得结果偏高。(3)用蒸馏水润湿的pH试纸测溶液的pH，一定会使结果偏低。()错因：当待测液呈中性或酸性时，用湿润的pH试纸测的pH结果不会偏低。(4)用广范pH试纸测得某溶液的pH为3.4。()错因：广范pH试纸测得溶液的pH为整数值。(5)某溶液的c(H)107 molL1，则该溶液呈酸性。()错因：当温度大于25_时，纯水的c(H)107_molL1，呈中性。2教材改编题(据人教选修四P52T6)常温下pH为3的稀盐酸，其中由水电离出的c(H)为()A0.1 mol/L B0.3 mol/LC103 mol/L D1011 mol/L答案D解析稀盐酸中由HCl与H2O共同提供的c(H)103 mol/L，由Kw可知由水提供的H或OH的浓度为1011 mol/L。考点水的电离及水的离子积常数解析由水的离子积的定义知两条曲线上任意点均有c(H)c(OH)Kw，A正确；由图中纵、横轴的大小可知M区域内任意点均有c(H)T1，C正确；XZ线上任意点都有c(H)c(OH)，只有当c(H)107 molL1时，才有pH7，D错误。答案D1正确理解水的电离平衡曲线(1)曲线上的任意点的Kw都相同，即温度相同，c(H)c(OH)相同。(2)曲线外的任意点与曲线上任意点的Kw不同，即温度不同，Kw不同。(3)实现曲线上点之间的转化需保持温度不变，改变酸碱性；实现曲线上点与曲线外点之间的转化一定得改变温度。2溶液中由水电离出的c(H)永远等于由水电离出的c(OH)(1)酸溶液中：OH全部来源于水的电离，c水(H)c溶液(OH)。(2)碱溶液中：H全部来源于水的电离，c水(OH)c溶液(H)。例如：室温下，pH3的盐酸，由水电离出的c水(H)c(OH) molL11011 molL1。3酸或碱对水的电离均起抑制作用(1)只要酸的pH相等(不论强弱、不论几元)对水的抑制程度相等，碱也同理。(2)若酸溶液的c(H)与碱溶液的c(OH)相等，则两种溶液中水的电离程度相等。1(2019泉州模拟)某温度下，向c(H)1106 molL1的蒸馏水中加入NaHSO4晶体，保持温度不变，测得溶液的c(H)1102 molL1。下列对该溶液的叙述不正确的是()A该温度高于25 B由水电离出来的H的浓度为11010 molL1C加入NaHSO4晶体抑制水的电离D取该溶液加水稀释100倍，溶液中的c(OH)减小答案D解析由蒸馏水中的c(H)106 molL1可知，温度高于25 ，A正确；由于该温度下Kw1012，所以，该温度下c(H)102 molL1的NaHSO4溶液中水电离出的H浓度等于溶液中的OH的浓度，等于1010，B正确；NaHSO4电离出来的H抑制水的电离，C正确；取该溶液加水稀释100倍，溶液中的c(H)减小，c(OH)增大，D错误。2在不同温度下，水溶液中c(H)与c(OH)的关系如图所示。下列有关说法中正确的是()A若从a点到c点，可采用在水中加入酸的方法Bb点对应的醋酸中由水电离出的c(H)106 molL1Cc点对应溶液的Kw大于d点对应溶液的KwDT 时，0.05 molL1 Ba(OH)2溶液的pH11答案D解析a点对应的c(H)和c(OH)相等，c点对应的c(H)和c(OH)也相等，溶液一定呈中性，从a点到c点，可以采用升温的方法，A错误；Kw只与温度有关，同温度下不同酸碱性溶液的Kw相同，a点和b点的Kw都是1014，c点和d点的Kw都是1012，酸和碱溶液都会抑制水的电离，酸溶液中由水电离出的c水(H)与溶液中的c(OH)相等，即b点时c水(H)c(OH)108 molL1，B、C均错误；T 时，Kw1012,0.05 molL1Ba(OH)2溶液中c(H)1011 molL1，pH11，D正确。考点溶液酸碱性及pH计算解析(1)pH12的NaOH溶液中，c(OH)0.01 molL1，pH11的NaOH溶液中，c(OH)0.001 molL1，设加入水的体积是V1,0.01 molL10.1 L0.001 molL1(0.1V1)L，V10.1 L0.9 L900 mL。(2)pH12的NaOH溶液中c(OH)0.01 molL1，pH10的NaOH溶液中c(OH)0.0001 molL1，设加入pH10的NaOH溶液的体积是V2,0.01 molL10.1 L0.0001 molL1V20.001 molL1(0.1V2)，V21 L1000 mL。(3)0.008 molL1 HCl溶液中c(H)0.008 molL1，设加入盐酸的体积为V3，c(OH)0.001 molL1，解得：V30.1 L100 mL。答案(1)900(2)1000(3)1001溶液酸碱性的判断规律(1)判断溶液酸碱性的依据是c(H)与c(OH)的相对大小，若c(H)c(OH)，则溶液呈中性。(2)pH7或c(H)107molL1的溶液不一定呈中性，因水的电离平衡与温度有关。常温时，pH7呈中性；100 时，pH6呈中性。(3)等浓度等体积一元酸与一元碱混合的溶液中和反应反应后所得溶液的酸碱性强酸与强碱中性强酸与弱碱酸性弱酸与强碱碱性(4)室温下，已知酸和碱pH之和的溶液等体积混合两强混合a若pH之和等于14，则混合后溶液显中性，pH7。b若pH之和大于14，则混合后溶液显碱性，pH7。c若pH之和小于14，则混合后溶液显酸性，pH7，则c(OH)c(H)，再根据电荷守恒可得c(NH)c(Cl)，B正确；c点呈中性，因而V(HCl)略小于20.00 mL，C正确；d点对应的温度较高，其水的离子积常数较大，D错误。答案D1滴定曲线分析的方法(1)分析步骤：首先看纵坐标，搞清楚是酸加入碱中，还是碱加入酸中；其次看起点，起点可以看出酸性或碱性的强弱，这在判断滴定终点时至关重要；再次找滴定终点和pH7的中性点，判断滴定终点的酸碱性，然后确定中性点(pH7)的位置；最后分析其他的特殊点(如滴定一半点，过量一半点等)，分析酸、碱过量情况。(2)滴定过程中的定量关系：电荷守恒关系在任何时候均存在；物料守恒可以根据加入酸的物质的量和加入碱的物质的量进行确定，但不一定为等量关系。2常见的中和滴定过程中的pH曲线(1)图示强酸与强碱滴定过程中pH曲线(以0.1000 molL1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.1000 molL1盐酸为例)(2)强碱滴定强酸、弱酸与强酸滴定强碱、弱碱pH曲线比较续表曲线起点不同：强碱滴定强酸、弱酸的曲线，强酸起点低；强酸滴定强碱、弱碱的曲线，强碱起点高突跃点变化范围不同：强碱与强酸反应(强酸与强碱反应)的突跃点变化范围大于强碱与弱酸反应(强酸与弱碱反应)7常温下，用pHm的盐酸滴定20 mL pHn的MOH溶液，且mn14。混合溶液的pH与盐酸体积V的关系如图所示。下列说法正确的是()Aa点：c(Cl)c(M)c(OH)c(H)Bb点：MOH和HCl恰好完全反应Cc点：c(H)c(OH)c(MOH)Da点到d点：水电离的c(H)c(OH)先变大，后变小答案D解析mn14，从图像看出，b点时，盐酸体积与MOH溶液体积相等，溶液呈碱性，说明混合溶液中MOH过量，MOH继续电离，说明MOH是弱碱。A项，a点对应的溶液呈碱性，溶液中离子浓度大小顺序为c(M)c(Cl)c(OH)c(H)，错误；B项，b点对应的溶液中MOH未完全反应，溶液呈碱性，错误；C项，c点对应的溶液显中性，c(H)c(OH)，错误；D项，在碱溶液中滴加盐酸，水的电离程度逐渐增大，当碱与酸恰好完全反应时，水的电离程度最大，然后随着盐酸的不断加入，水的电离受到抑制，则水电离的c(H)c(OH)先变大，后变小，正确。825 时，往HA溶液中滴加NaOH溶液，溶液中HA和A二者中各自所占的物质的量分数()随溶液pH变化的关系如图所示。下列说法正确的是()A在pH5的溶液中，c(A)c(HA)，c(OH)c(H)BpH7的溶液中，(HA)0，(A)1.0C25 时，Ka(HA)1105DpH5时，溶液中水电离产生的c(H)1105 molL1答案C解析25 时，pH5的溶液呈酸性，c(H)c(OH)，A错误；HA溶液中含HA分子，说明HA为弱酸，根据题意，pH7的溶液应该为HA和NaA的混合液，(HA)0，B错误；25 时，根据图像信息，pH5时，c(HA)c(A)，Kac(H)1105，C正确；pH5时为HA和NaA的混合溶液，存在三个平衡：HAHA，H2OHOH，AH2OHAOH，可以看出溶液中c(H)来自水和HA的电离，而c(OH)完全来自水，则溶液中的水电离产生的c(H)c(OH)1109 molL1，D错误。 中和滴定的拓展应用中和滴定操作不仅适用于酸碱中和反应，也可以迁移应用于氧化还原反应及沉淀反应。1氧化还原滴定法(1)原理：以氧化剂(或还原剂)为滴定剂，直接滴定一些具有还原性(或氧化性)的物质。(2)实例酸性KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液原理2MnO6H5H2C2O4=10CO22Mn28H2O指示剂酸性KMnO4溶液本身呈紫色，不用另外选择指示剂终点判断当滴入最后一滴酸性KMnO4溶液后，溶液由无色变为紫色，且半分钟内不褪色，说明到达滴定终点Na2S2O3溶液滴定碘液原理2Na2S2O3I2=Na2S4O62NaI指示剂用淀粉作指示剂终点判断当滴入最后一滴Na2S2O3溶液后，溶液的蓝色褪去，且半分钟内不恢复原色，说明到达滴定终点解析(3)高锰酸钾氧化草酸根离子而自身被还原，达到滴定终点时高锰酸钾不再被还原，故溶液变紫色且半分钟内不恢复原色。铜把铁离子还原为亚铁离子，酸性高锰酸钾溶液又把亚铁离子氧化为铁离子。反应中消耗高锰酸钾0.001cV mol，Mn元素化合价从7价降低到2价，所以根据得失电子守恒可知铁离子的物质的量是0.005cV mol，则该晶体中铁的质量分数的表达式为100%100%。答案(3)溶液变紫色且半分钟内不恢复原色100%体验1(2018天津高考节选).NOx含量的测定将V L气样通入适量酸化的H2O2溶液中，使NOx完全被氧化为NO，加水稀释至100.00 mL。量取20.00 mL该溶液，加入V1 mL c1 molL1 FeSO4标准溶液(过量)，充分反应后，用c2 molL1 K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2，终点时消耗V2 mL。(5)NO被H2O2氧化为NO的离子方程式是_。(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有_。(7)滴定过程中发生下列反应：3Fe2NO4H=NO3Fe32H2OCr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O则气样中NOx折合成NO2的含量为_mgm3。(8)若FeSO4标准溶液部分变质，会使测定结果_(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。答案.(5)2NO3H2O2=2H2NO2H2O(6)锥形瓶、酸式滴定管(7)104(8)偏高解析.(7)用c2 molL1 K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2，终点时消耗V2 mL，此时加入的Cr2O为c2V2103 mol；所以过量的Fe2为6c2V2103 mol；则与硝酸根离子反应的Fe2为(c1V11036c2V2103) mol；所以硝酸根离子为(c1V11036c2V2103)3 mol；根据氮原子守恒，硝酸根离子与NO2的物质的量相等。考虑到配制100 mL溶液取出来20 mL进行实验，所以NO2为5(c1V11036c2V2103)3 mol，质量为465(c1V11036c2V2103)3 g，即230(c1V16c2V2)3 mg。这些NO2是V L气体中含有的，所以含量为230(c1V16c2V2)3V mgL1，即为1000230(c1V16c2V2)3V mgm3。(8)若FeSO4标准溶液部分变质，一定是部分Fe2被空气中的氧气氧化，计算时仍然认为这部分被氧化的Fe2是被硝酸根离子氧化的，所以测定结果偏高。2沉淀滴定法(1)定义沉淀滴定是利用沉淀反应进行定量分析的方法。生成沉淀的反应很多，但符合定量分析条件的却很少，实际上应用最多的是银量法，即利用Ag与卤素离子的反应来测定Cl、Br、I的浓度。(2)沉淀滴定原理(以溶液中Cl含量的测定为例)以铬酸钾为指示剂，在中性或弱碱性介质中，用硝酸银标准溶液测定卤素化合物含量。AgCl=AgCl(白色)Ksp(AgCl)210102AgCrO=Ag2CrO4(砖红色)Ksp(Ag2CrO4)1.121012因为AgCl和Ag2CrO4的溶度积不同，因而发生分级沉淀，当AgCl沉淀完全后，稍过量的AgNO3标准溶液与K2CrO4指示剂反应生成Ag2CrO4沉淀(砖红色)。解析(1)滴定时发生的离子反应为SCNAg=AgSCN，以Fe(NO3)3为指示剂，SCN与Fe3反应使溶液呈红色。当滴入最后一滴AgNO3溶液时，红色恰好褪去，且半分钟内颜色不恢复，即为终点。(2)20.00 mL 0.1000 mol/L AgNO3溶液中，n(Ag)0.1000 mol/L0.02 L0.002 mol，根据滴定时发生的离子反应为SCNAg=AgSCN，可知20.00 mL中n(SCN)0.002 mol，则1000 mL中n(SCN)为0.1 mol，KSCN的质量分数为97.0 g/mol0.1 mol10 g100%97.0%。答案(1)当滴入最后一滴AgNO3溶液时，红色恰好褪去，且半分钟内颜色不恢复(2)97.0%体验2亚硝酰氯(ClNO)纯度的测定已知ClNO的沸点为5.5 ，遇水生成一种氢化物和两种氧化物。取实验室制得的亚硝酰氯液体m g溶于水，配制成250 mL溶液；取出25.00 mL，以K2CrO4溶液为指示剂，用c mol/L AgNO3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液的体积为22.50 mL。(已知：Ag2CrO4为砖红色固体)(1)亚硝酰氯(ClNO)与水反应的化学方程式为_。(2)亚硝酰氯(ClNO)的质量分数为_(用代数式表示即可)。答案(1)2ClNOH2O=2HClNONO2(2)100%解析(2)根据2ClNOH2O=2HClNONO2和HClAgNO3=AgClHNO3得关系式ClNOHClAgNO3，则消耗的AgNO3的物质的量即25.00 mL溶液中ClNO的物质的量，亚硝酰氯(ClNO)的质量分数为100%，化简可得100%。