高考化学复习：第8章·第27课时 水的电离和溶液的酸碱性（山西）

欢迎进入化学课堂 第27课时水的电离和溶液的酸碱性 一 水的电离平衡和影响平衡的因素 1 水的电离平衡和电离平衡常数H2O H2OH3O OH H 0或者H2OH OH H 0由于水是一种极弱的电解质 电离前后H2O的物质的量几乎不变 c H2O 可视为常数 上式可以表示为 K电离 c H2O c H c OH K电离 c H2O 为新的常数 称之水的离子积常数KW KW c H c OH KW只与温度有关 25 时 KW c H c OH 1 0 10 14 2 影响水的电离度大小的因素 注意 水的离子积不仅适用于纯水 还适用于稀的电解质溶液 基础题一 水的电离过程为H2OH OH 在不同温度下其平衡常数为K 25 1 0 10 14 K 35 2 1 10 14 则下列叙述正确的是 A c H 随着温度升高而降低B 35 时 c H c OH C 水的电离了的百分率25 35 D 水的电离是吸热的 D 思考题 水电离出的c H 和c OH 有怎样的关系 解析 水的离子积常数揭示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡 都有H 和OH 共存 在酸性或碱性的稀溶液中 由水电离出的c H 和c OH 总相等 即c水 H c水 OH 如0 1mol L 1HCl或NaOH溶液中 c水 H c水 OH 1 10 13mol L 1 酸中c OH 很小 但这完全是由水电离出来的 不能忽略 同样的碱溶液中的c H 也不能忽略 二 溶液的酸碱性和pH 1 溶液酸性 中性或碱性的判断依据是 看c H 和c OH 的相对大小 在任意温度的溶液中 若c H c OH 酸性c H c OH 中性c OH c H 碱性2 溶液的pH 1 概念 氢离子浓度的负对数 pH lgc H 同理pOH lgc OH 2 在25 和常压下 pH 7的水溶液 如 纯水 为中性 水的离子积常数为1 10 14 且c H 和c OH 都是1 10 7mol L pH愈小 溶液的酸性愈强 pH愈大 溶液的碱性也就愈强 3 25 时pH是一个介于0和14之间的数 当pH7时 溶液呈碱性 当pH 7时 溶液呈中性 但pH 7时可能并不代表溶液呈中性 这需要通过计算该溶剂在该条件下的电离常数来决定pH为中性的值 如373K 100 的温度下 pH 6为中性溶液 3 pH的适用范围 pH表示的是c H 或c OH 为1mol L以内的稀溶液 包括1mol L 所以pH的使用范围是0 14之间 如下图示 pH越小 c H 越大 酸性越强 pH越大 c OH 越大 碱性越强 4 pH试纸的使用 1 方法 把小块pH试纸放在玻璃片 或表面皿 上 用蘸有待测液的玻璃棒点在试纸的中央 试纸变色后 与标准比色卡比较来确定溶液的pH 2 注意 pH试纸使用前不能用蒸馏水润湿 否则将可能产生误差 基础题二 科学家发现 由于水的电离平衡的存在 不仅是纯水 就是在酸性或碱性的稀溶液里 H 浓度和OH 浓度的乘积在一定的温度下总是一个常数 KW 请填表 浓度单位均为mol L 1 准确量取25 00mLKMnO4溶液 可选用的仪器是 A 25mL量筒B 25mL酸式滴定管C 25mL碱式滴定管D 有刻度的50mL烧杯 2 下列有关中和滴定的操作 用标准液润洗滴定管 往滴定管内注入标准溶液 检查滴定管是否漏水 滴定 滴加指示剂于待测液 洗涤 正确的操作顺序是 A B C D B B 三 酸碱中和滴定 1 概念 用已知物质的量浓度的酸 或碱 测定未知物质的量浓度的碱 或酸 的方法 2 关键 准确量取酸 碱溶液的体积 实验中是通过使用酸 碱 式滴定管量取 精确到0 01mL 准确判断反应的终点 实验中是通过加入酚酞 甲基橙等酸碱指示剂判断滴定终点 3 仪器 滴定管夹 铁架台 锥形瓶 酸式滴定管 碱式滴定管 烧杯等 其中使用前应检查是否漏水且用溶液润洗的仪器是酸式滴定管 碱式滴定管 这些仪器均标有 温度 刻度和容积大小等 且 0 刻度在上 4 操作步骤 1 检查滴定管是否漏水 2 洗涤 滴定管在使用前要经过三次洗涤 首先用洗涤液洗2 3次 以除去油污 其次要用蒸馏水洗涤2 3次 把残留的洗涤液洗净 最后 装液之前要用待装液润洗2 3次 以防止残留水稀释原溶液 锥形瓶是用于盛放被滴定溶液的仪器 在使用前 要用蒸馏水洗干净 但不要润洗 尤其要防止其中含有能够与酸 碱反应的物质 3 注溶液 把待测溶液和标准溶液分别注入滴定管中 使滴定管尖嘴部分充满溶液 再将液面调节到 0 或 0 刻度以下某一刻度 并记录刻度 4 滴定 从滴定管放入一定体积的溶液于锥形瓶中 而后加入1 2滴指示剂 在锥形瓶下方放置一白纸 以便观察溶液的颜色变化 滴定时 左手握住活塞控制液体流量 右手轻轻摇动锥形瓶 眼睛注视锥形瓶内液体的颜色变化 滴定时 当锥形瓶内的液体颜色变浅时 使溶液逐滴慢慢加入 当加入最后一滴达到滴定终点时 记录读数 精确到小数点后两位 如 23 38mL 最后一位是估计值 重复上述操作两次 5 数据处理 取平均值代入计算式计算 思考题 滴定管和量筒读数时有什么区别 解析 滴定管的 0 刻度在上面 越往下刻度值越大 而量筒无零刻度 并且越往上刻度越大 记录数据时滴定管一般精确到0 01mL 而量筒一般仅为0 1mL 重要考点1水的电离和溶液的酸碱性判断 考点释例1 1 某温度下 某溶液的pH 7 该溶液一定是中性溶液吗 2 某温度下纯水的c H 2 0 10 7mol L 在此温度下 某溶液中由水电离出的c H 为4 0 10 13mol L 则该溶液的pH可能为 解析 在该温度下 KW c H c OH 2 0 10 7 2 0 10 7 4 0 10 14 c H 4 0 10 13mol L 则溶液可能呈酸性或碱性 若是酸性溶液 溶液中的c H 4 0 10 14 4 0 10 13 1 0 10 1mol L 所以溶液的pH lgc H lg 1 10 1 1 若是碱性溶液 则溶液的pH lgc H lg4 0 10 13 13 lg4 12 4 温馨提示 任何时候由水电离出的H 和OH 浓度总是相等的 答案 1 不一定 2 1或12 4 1 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 双选 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1D 该溶液的pH可能约为13 2 常温下 在pH 12的某碱溶液中 由水电离出的c OH 为 A 1 0 10 7mol LB 1 0 10 6mol LC 1 0 10 3mol LD 1 0 10 12mol L CD D 解析 由水电离的c H 10 pH 1 0 10 12mol L 由水电离出的c OH 等于由水电离出的c H 所以 c OH 也等于1 0 10 12mol L 3 25 时 水的电离达到平衡 H2OH OH H 0 下列叙述正确的是 A 向水中加入稀氨水 平衡逆向移动 c OH 降低B 向水中加入少量固体硫酸氢钠 c H 增大 KW不变C 向水中加入少量固体CH3COONa 平衡逆向移动 c H 降低D 将水加热 KW增大 pH不变 B 重要考点2溶液的pH计算及应用 1 酸性溶液步骤 先求溶液中氢离子浓度即c H 然后求溶液的pH c H 的计算式为 1 强酸HnA c H n c 酸 2 强酸稀释 c H 稀 3 强酸混合 c H 4 强酸与强碱混合 c H 解析 A项 稀氨水是弱碱 加入后水溶液中的c OH 增大 平衡逆向移动 B项 NaHSO4溶于水发生电离使c H 增大 由于温度不变 故KW不变 C项 水中加入CH3COONa CH3COONa发生水解 促进水的电离 平衡正向移动 使溶液呈碱性 c H 降低 D项 升高温度 水的电离程度增大 KW变大 pH变小 2 碱性溶液步骤 先求出溶液中氢氧根离子浓度即c OH 然后根据KW求出溶液中氢离子浓度即c H 最后求出溶液的pH c OH 的求算式与酸性溶液中c H 的求算式相似 只需把公式中的H 改为OH 酸改为碱即可 说明 若忽略混合前后溶液体积的变化 则混合后溶液体积近似等于混合前各溶液体积之和 即V混 V1 V2 考点释例2 将pH 3的H2SO4溶液和pH 12的NaOH溶液混合 当混合溶液的pH 10时 强酸和强碱的体积之比为 A 1 9B 9 1C 10 1D 1 10 解析 pH 10时 c H 1 10 10mol L 1 c OH 1 10 4mol L 1 B 温馨提示 1 混合后溶液呈酸性时 一定用c H 计算pH 呈碱性时 一定用c OH 计算pH 2 若强酸 pH a 体积为V酸 强碱 pH b 体积为V碱 混合后呈中性 则有 V酸 V碱 10 a b pKW 1 2010 广东茂名4月调研 已知在100 的温度下 本题涉及的溶液其温度均为100 水的离子积KW 1 10 12 下列说法正确的是 A 0 05mol L 1的H2SO4溶液pH 1B 0 001mol L 1的NaOH溶液pH 11C 0 005mol L 1的H2SO4溶液与0 01mol L 1的NaOH溶液等体积混合 混合溶液pH为6 溶液显酸性D 完全中和pH 3的H2SO4溶液50mL 需要pH 11的NaOH溶液50mL A 解析 0 05mol L 1的H2SO4溶液中c H 0 10mol L 1 pH 1 2 1 pH a的CH3COOH溶液稀释100倍后所得溶液pH 或 2 填 或 7 填 或 3 在t 时 某NaOH稀溶液中 c H 10 amol L c OH 10 bmol L 已知a b 12 则 1 该温度下水的离子积常数KW 2 该NaOH溶液的物质的量浓度的精确值是mol L 3 在该温度下 将100mL0 1mol L的稀硫酸与100mL0 4mol L的NaOH溶液混合后 溶液的pH 10 12 10 b 10 a 11 解析 由c H 10 amol L c OH 10 bmol L和a b 12 可知KW c H c OH 10 12 该NaOH溶液的物质的量浓度的精确值是溶液的c OH 与水电离的c OH 之差 即10 b 10 a 在该温度下 将100mL0 1mol L的稀硫酸与100mL0 4mol L的NaOH溶液混合后 NaOH过量 c OH 10 1mol L KW c H c OH 10 12 则c H 10 11mol L 进一步求出溶液的pH 11 1 仪器和试剂滴定管 铁架台 滴定管夹 锥形瓶 烧杯 标准液和待测液 指示剂2 操作步骤 检查滴定管是否漏水 操作方法 蒸馏水洗涤 标准液或待测液润洗滴定管2 3次 装液和赶气泡调零 滴定 读数 重要考点3中和滴定 3 指示剂选用 变色要灵敏 变色范围要小 且变色范围尽量与所生成盐的溶液酸碱性一致 因此中和滴定一般选用酚酞 甲基橙 而不用石蕊试液 强酸滴定强碱一般用甲基橙 但用酚酞也可以 用酸滴定Na2CO3溶液 酚酞作指示剂 终点产物为NaHCO3和NaCl 而用甲基橙作指示剂终点产物为NaCl H2O CO2 终点判断 4 数据的记录和处理 数据的记录应精确到小数点后两位 如 24 00mL 23 38mL 最后一位是估计值 滴定至少要做两次 如果两次滴定所耗的标准液的体积相差不到0 20mL 则取两次记录数据的平均值进行计算 如果两次滴定体积相差超过0 20mL 则要继续滴定 直到相邻两次滴定所耗的标准液的体积相差不到0 20mL为止 5 误差分析 1 误差分析方法 中和滴定实验中 不同的错误操作引起不同的量的偏差 分析时应注意思维的有序性 首先依题意列出计算式 再区别计算过程中不变量和变化量 然后紧紧抓住变化量对实验结果的影响进行分析 c V n分别表示溶液物质的量浓度 溶液体积 酸或碱的元数 在实际计算时 标准液浓度和待测液体积按已知数据计算 是不变量 只有滴定管中所消耗的标准溶液体积V 标 随不同操作而变化 从上述计算式可知V 标 与c 待 成正比 以上实验中 只要使V 标 增大的操作所得待测液浓度都偏大 2 误差分析结论 造成测定结果偏大的错误操作 滴定管用水润洗后未用标准液润洗就直接注入标准液 滴定前盛标准液的滴定管尖嘴内有气泡 滴定完毕后气泡消失 滴定过程中不慎将标准液滴出锥形瓶外或滴定管漏液 滴定前读数准确 滴定后仰视滴定管刻度 锥形瓶用蒸馏水洗净后再用待测液润洗等 造成测定结果偏低的错误操作 量取待测溶液的滴定管 或移液管 未润洗直接吸取待测液 记录起始体积时仰视读数 或终点时俯视 用含Na2CO3杂质的NaOH配制标准溶液来测定盐酸浓度等 滴定 不仅仅是酸碱中和滴定 当然也不仅仅用于测定未知溶液的物质的量浓度 只要两种物质在溶液中能够发生反应 而且反应完全时有明显的现象 一般是溶液颜色的变化 都可以称之为滴定 滴定时一般要根据反应物或生成物的性质加入指示剂 但对于反应物或生成物本身就有明显颜色的反应可以不用指示剂 比如有KMnO4参加的反应 考点释例1 取相同体积 0 025L 的两份0 01mol L 1NaOH溶液 把其中一份放在空气中一段时间后 溶液的pH 填 增大 减小 或 不变 其原因是 用已知浓度的硫酸溶液中和上述两份溶液 其中第一份 在空气中放置一段时间 所消耗硫酸溶液的体积为V A 另一份消耗硫酸溶液的体积V B 则 1 以甲基橙为指示剂时 V A 和V B 的关系是 2 以酚酞为指示剂时 V A 和V B 的关系是 解析 NaOH溶液放置于空气中 因NaOH与空气中CO2反应造成NaOH减少 故溶液的pH减小 用H2SO4滴定Na2CO3溶液 反应分两个阶段进行 H CO32 HCO3 此时溶液呈弱碱性 H HCO3 CO2 H2O 此时溶液呈弱酸性 滴定过程中 按哪种反应进行 取决于选择的指示剂 1 若选用甲基橙作指示剂 因其变色范围在pH 3 1 4 4 故滴定反应按 进行 由关系式 2NaOHNa2CO3CO2 可知消耗的H2SO4量不变 故答案为V A V B 2 若选用酚酞作指示剂 酚酞的变色范围为pH 8 10 滴定反应按 进行 由关系式 2NaOHNa2CO3NaHCO3可知消耗H2SO4的量减少 故答案为V A V B 答案 减小因NaOH与空气中CO2反应 造成NaOH减少 故溶液pH减小 1 V A V B 2 V A V B 温馨提示 1 氧化还原滴定 沉淀滴定等滴定分析方法与中和滴定相差不大 2 其他滴定方法中常用的指示剂有 淀粉溶液 高锰酸钾溶液等 1 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 LNaOH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 D 2 2010 湖南省长沙市一中高三第六次月考试卷 用标准盐酸溶液测定某NaOH溶液的浓度 用酚酞作指示剂 下列操作可能使测定结果偏低的是 A 酸式滴定管在装液前未用标准盐酸溶液润洗2 3次B 开始实验时 酸式滴定管尖嘴部分有气泡 在滴定过程中 气泡消失C 滴定过程中 锥形瓶内溶液立即褪成无色且颜色不再变红D 达到滴定终点时 俯视溶液凹面最低点读数 D 3 测血钙的含量时 可将2 0mL血液用蒸馏水稀释后 向其中加入足量草酸铵 NH4 2C2O4晶体 反应生成CaC2O4沉淀 将沉淀用稀硫酸处理得H2C2O4后 再用KMnO4酸性溶液滴定 氧化产物为CO2 还原产物为Mn2 若终点时用去20 0mL1 0 10 4mol L 1的KMnO4溶液 1 写出用KMnO4滴定H2C2O4的离子方程式 2 判断滴定终点的方法是 3 计算 血液中含钙离子的浓度为 2MnO4 5H2C2O4 6H 2Mn2 10CO2 8H2O 溶液由无色变为浅紫色 且半分钟内不褪色 1 0 10 4g mL 1 解析 因为KMnO4溶液至反应完毕过量时 会使溶液呈紫色 故可用滴入一滴KMnO4酸性溶液由无色变为浅紫色且半分钟不褪色的方法来判断终点 由题意知可能发生反应的离子方程式为2MnO4 5H2C2O4 6H 2Mn2 10CO2 8H2O Ca2 C2O42 CaC2O4 CaC2O4 2H Ca2 H2C2O4 设2mL血液中含Ca2 的物质的量为x 则5Ca2 5CaC2O4 5H2C2O4 2MnO4 52x20 0 10 3L 1 0 10 4mol L 1x 5 0 10 6mol1mL血液中Ca2 的浓度为 1 0 10 4g mL 1 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全