水的电离和溶液的酸碱性.doc

第二节 水的电离和溶液的酸碱性【教学目标】1.了解水的电离和水的离子积2.了解溶液的酸碱性与pH的关系3.掌握酸碱中和滴定概念，理解酸碱中和反应的实质；熟记酸碱中和滴定实验用到主要仪器名称、仪器的用途；掌握中和滴定实验计算的步骤和方法。【教学重点】水的离子积，溶液酸碱性和溶液pH值的关系；中和滴定原理的认识。【教学难点】水的离子积；酸碱中和滴定有关计算。课题3 水的电离 溶液的酸碱性与pH【知识点一】水的电离1.水的电离方程式水是极弱的电解质，发生微弱的电离。水分子电离示意图如下：其电离方程式也可简写为：H+ OHH 2O2.水的电离平衡常数与化学平衡一样，当电离达到平衡时，电离产物H和OH浓度之积与未电离的H2O的浓度之比也是一个常数。K电离=c(H)c(OH-)/c(H2O)【思考与交流】实验测得，25时， 1L纯水中只有1107mol的H2O电离。由此可确定此条件下纯水中c(H)与c(OH)的大小关系为两者相等，它们的值为 1107mol/L。由此可确定此条件下纯水中K电离的值为1.810-16。2.水的离子积因为水的电离极其微弱，在室温下电离前后n(H2O)几乎不变，因此，C(H2O)可视为常数，则C(H)C(OH)=K电离C(H2O)。常数K电离与常数C(H2O)的积作为一新的常数，叫做水的离子积常数，简称水的离子积，记作KW，即K W= c（H） c（OH）。可由实验测得，也可通过理论计算求得。依前面所学知识可求得：25时， K W= 11071107= 1.01014。由于水是一种弱电解质，其电离过程需吸热，故温度升高，水的离子积会增大。表3-2 不同温度下水的离子积常数t/0c1102025405090100K W/10140.1340.2920.6811.012.925.4738.055.03.水的电离平衡的影响因素温度：水的电离是吸热过程，升高温度，水的电离平衡右移，电离程度增大。由表3-2所给数据，1000C时，水中氢离子浓子约为7.4210-7moL/L酸、碱 向纯水中加入酸或碱，由于酸(碱)电离产生的H(OH)，使溶液中的C(H)或C(OH)增大，使水的电离平衡向左移动，水的电离程度减小。【例】试通过计算确定：常温下0.01moL/L的盐酸中，由水电离产生的H+离子浓度为多少？由此你能得到什么启示？解：设由水电离产生的H+离子浓度为a，则有：a(a +0.01)= a0.01 =10-14 解得a=10-12(moL/L)由此可见:酸、碱抑制水的电离。盐(能电离产生弱酸根离子或弱碱阳离子的盐)在纯水中加入含有弱酸根离子或弱碱阳离子的盐，由于它们能跟水电离出的H和OH结合生成难电离物质，使水的电离平衡向右移动，水的电离程度增大。加入活泼金属 向纯水中加入活泼金属，如金属钠，由于活泼金属能与水电离的H直接作用，产生氢气，促进水的电离。【知识点二】溶液的酸碱性与pHKW不仅适用于纯水，还适用于稀的电解质水溶液，不管是哪种溶液均有：c(H)H2O = c(OH)H2O ，且 KW= C(H)溶液C(OH)溶液。25时， c(H)溶液c(OH)溶液=1.010141酸、碱抑制水的电离【思考与交流】室温时，1L酸或碱的稀溶液中水的物质的量为55.6 mol，达到电离平衡后，发生电离的水的物质的量小于1.010-7moL(填大于、小于或等于)比较室温时，下列情况下， c(H)和c(OH)的值或变化趋势(增加或减少)：纯水加少量盐酸加少量NaOH固体c(H) c(OH)1.010141.010141.01014c(H)10-7大于10-7小于10-7c(OH) 10-7小于10-7大于10-7由水电离产生的c(H)10-7小于10-7小于10-7c(H)和c(OH)大小比较c(H)=c(OH)c(H)c(OH)c(H) c(OH) c(H) 1107小于7碱性溶液c(H) c(OH) c(H) V2 BV114, V酸：V碱=10 -14若pH酸+pH碱=A14,V酸：V碱=10 A -143.强酸（强碱）、弱酸（弱碱）加水稀释(有限稀释)后的pH变化规律1.对于强酸溶液（pH=a，a+n7），每稀释到原来的10n倍，pH值增大n个单位，即pH=a+n2.对于强碱溶液（pH=b，b-n7），每稀释到原来的10n倍，pH值减小n个单位，即pH=b-n3.对于弱酸溶液（pH=a），每稀释到原来的10n倍，pH值的范围是：apHa+n(即对于pH值相同的强酸与弱酸稀释相同倍数，强酸pH值变化程度大)。4.对于弱碱溶液（pH值=b），每稀释到原来的10n倍，pH值的范围是：b-npHbcBacb Ccba Dbca4在一定体积某浓度的Ba(NO3)2溶液中，逐滴加入pH1的稀硫酸至溶液中的Ba2恰好完全沉淀时，测得溶液pH2，若忽略两溶液混合时的体积变化，则稀硫酸的体积与Ba(NO3)2溶液的体积比是( D ) A101B110C91D195等物质的量的NaOH分别用pH=2和pH=3的醋酸中和，消耗两者的体积比为（ C ） A大于1/10 B等于1/10 C小于1/10 D无法确定6将浓度为0.1mol/L的CH3COOH溶液稀释10倍,下列微粒浓度减小得最多的是（ D ）ACH3COO BOH CH+ DCH3COOH7pH=11的X、Y两种碱溶液各10mL，分别加水稀释到1000mL，其pH与溶液体积(V)的关系如图所示,下列说法正确的是( BC )A.X、Y两种碱溶液的物质的量浓度一定相等B.稀释后，X溶液的碱性比Y溶液的碱性弱C.若9aVY825时，有pH=12 的NaOH溶液 100 mL，欲将其pH变为11，可分别采取下列四种措施（溶液混合时忽略体积变化）（1）若加入水，则应加入的体积是900 mL；（2）若加入pH=10的NaOH溶液，则应加入的体积是1000mL；（3）若加入pH=2的HCl溶液，则应加入的体积是81.8mL；（4）若加入0.01 mol/L的CH3COOH溶液，则应加入的体积在81.8mL-900mL范围之间。9在25时，有pH为a的盐酸和pH为b的NaOH溶液，取VaL该盐酸，同该NaOH溶液中和，需Vb L NaOH溶液，填空：（1）若a+b=14，则Va:Vb= 1（填数字）。 （2）若a+b=13，则Va:Vb=1:10（填数字）。（3）若a+b14，则Va:Vb=10a+b-14（填表达式），且Va Vb（填：、=）（题中a6、b8）。课题5 酸碱中和滴定【知识点五】酸碱中和滴定1.定义：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。2.原理:酸HnA与碱B(OH)m(m、n为正整数)恰好反应完全时，一定有：V(HnA)C(HnA) n= V(B(OH)m) C(B(OH)m) m若一元酸HA与一元碱BOH反应完全时，则有：VHACHA= VBOHCBOH3.关键： 准确地测定溶液的体积:为精确测定溶液的体积，实验中使用滴定管(可精确到0.1mL；见图2)来测定溶液的体积。它是内径均匀、带有刻度的细长玻璃管，下端有用于控制液体流量的玻璃活塞(或阀).准确地判断(滴定终点)中和反应是否恰好完全反应【思考与交流】用0.1000molL的氢氧化钠溶液滴定20.00mL0.1000molL的HCl溶液反应时，滴入NaOH的体积与混合溶液的pH如下表所示。依表I中数据完成表II 依表I中数据画出反应过程中溶液pH变化的曲线图（以pH变化为纵坐标，以烧碱溶液的体积为横坐标）。 由此你能发现了什么规律? 表I加入碱的体积(mL)0581015181919.519.820212325混合溶液的PH11.482.97.011.412表II加入碱的体积变化10 mL(010)9.5 mL(1019.5)0.5 mL(19.520)1 mL(2021)4 mL(2125)混合溶液的PH变化0.48(11.48)1.42(1.482.9)4. 1(2.97.0)4. 4(7.011.4)0.6(11.412)反应过程中溶液PH变化曲线图：4268121030402010PHV(NaOH)/mL反应终点突变范围酚酞甲基橙图1规律:当接近终点（pH=7）时，很少量(0.04mL，约一滴)的酸和碱会引起pH突变，此时指示剂明显的颜色变化表示反应已完全。图2滴定终点是根据溶液中指示剂颜色变化来判断的，而pH突变情况是定量测定酸或碱浓度时选择指示剂的重要依据。4. 酸碱指示剂酸碱指示剂的变色原理OH-酸碱指示剂是一些有机弱酸或有机弱碱，在溶液中存在电离平衡。因此溶液的PH改变时，会引起溶液颜色的变化。H+红色(酸色) 蓝色(碱色)如石蕊的(以HIn表示)的电离平衡和颜色变化: HIn H+ + In-酸碱指示剂的变色范围它们的颜色变化在一定的pH范围内发生的，因此，可以用这些弱酸、弱碱来测定溶液的pH的范围，但一般不能准确测定pH。指示剂甲基橙石蕊酚酞变色范围pH 3.1-4.45-88.2-10溶液颜色红-黄(酸色) (碱色)红-蓝(酸色) (碱色)无色-红(酸色) (碱色)酸碱指示剂的选择为准确判定滴定终点，通常选用甲基橙或酚酞作指示剂而不能选用石蕊试液。中和情况指示剂变色情况强碱滴定酸酚酞无色红色酸滴定强碱红色无色碱滴定强酸甲基橙红色橙色强酸滴定碱黄色红色 注意:指示剂的用量一般是2-3滴。当指示剂刚好变色，并在半分钟内不褪色，即认为已达到滴定终点。5.滴定管的结构及使用方法结构:滴定管是内径均匀、带有刻度的细长玻璃管，下端有用于控制液体流量的玻璃活塞(或阀)。滴定管的零“0”刻度在上方，最大容量标在下方在滴定管下端还有一段空间没有刻度线，滴定时不能滴至刻度线以下。酸式滴定管下端有玻璃活塞，因此不能盛装碱性溶液，其原因可化学方程式表示为：2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O。碱式滴定管有一段橡胶管，不能盛放酸性溶液、氯水、溴水及强氧化性物质的溶液如KMnO4、K2CrO4、Ca(C1O)2等)。使用方法(以盐酸滴定氢氧化钠为例):I滴定前的准备工作：检漏仪器:检查活塞或阀是否漏水 润洗仪器:在加入酸、碱反应液之前，浩净的滴定管还要用所要盛装的溶液润洗23遍。 装入反应液：分别将酸、碱反应液加入到酸式滴定管、碱式滴定管中，使液面位于滴定管“0”以上23mL处，并将滴定管垂直固定在滴定管夹上。 调节起始读数：在滴定管下放一烧杯，调节活塞，使滴定管尖嘴部分充满溶液（如滴定管中有气泡，应快速放液赶走气泡），并使液面处于0或0以下某一刻度，准确读数(应注意平视刻度)并记录。放出反应液：从碱式滴定管中放出一定体积的氢氧化钠到锥形瓶中，加23滴酚酞，在瓶底垫上白纸； II滴定：滴定：将锥形瓶放在酸式滴定管下，左手控制活塞使酸液滴入锥形瓶内；同时右手振荡锥形瓶；滴定过程中一般是先快后慢，同时眼睛要注视锥形瓶内溶液颜色变化滴定终点判断：当加入最后一滴盐酸，锥形瓶内溶液颜色由红色刚好变为无色时，且半分钟内不褪色即达滴定终点。重复滴定3次后计算得出实验结果。例：用0.1032moL/LHCl溶液滴定未知浓度的NaOH溶液，重复四次的实验数据如下表所示。计算滴定所测NaOH溶液的物质的量浓度。实验序号0.1032moL/LHCl溶液体积/mL待测NaOH溶液体积/mL127.8425.00228.4625.00327.8525.00427.8325.00解:四次滴定用去HCl溶液体积的平均值为： (27.84mL+27.83mL+27.85mL)/3=27.84mL 0.1032moL/L0.02784L=2.87310-3moL依方程式：HCl + NaOH= NaCl + H2O 1moL moL 2.87310-3moL cNaOH0.02500L有 2.87310-3moL =cNaOH0.02500L cNaOH=0.1149moL/L 答：略【知识点六】中和滴定误差分析(以一元酸一元碱之间的滴定为例)1.分析依据:依C标V标 =C待V待有，C待= C标V标 /( V待)。实验操作中可能引起V标、V待发生变化，从而影响C待。2.产生误差的常见因素及影响:(1)标准溶液不标准。如：用含Na2O杂质的NaOH固体来配制已知浓度的标准溶液，用于滴定未知浓度的盐酸，使测得盐酸的浓度偏低。 用含Na2CO3杂质的NaOH固体来配制已知浓度的标准溶液，用于滴定未知浓度的盐酸，使测得盐酸的浓度偏高。未按要求仪器洗涤。洗涤滴定管正确的方法是先水洗后润洗；锥形瓶只水洗。如：滴定管用蒸馏水洗净后，未用标准溶液润洗，使实际消耗V标偏大，结果偏高。 滴定管用水洗后未用待测液润洗就直接注入锥形瓶，使实际消耗V标偏小，结果偏低。 锥形瓶用蒸馏水洗净后，又用待测溶液润洗，使滴定结果偏高。气泡未排尽。装标准液的滴定管滴定前尖嘴处有气泡，滴定终了无气泡，结果偏高。 滴定管读数方法不正确。正确的读数方法是：滴定后等1-2 min待滴定管内壁附着液体自然流下再读数，视线与液体凹液面最低点相平。滴定前平视，滴定终了俯视，使结果偏低。滴定前仰视，滴定终了平视，使结果偏低。 滴定管漏液或其它。滴定过程中有标准液滴在锥形瓶外，使结果偏高。 终点判断不准。过早估计终点，使结果偏低。 滴定操作过快和读数过快等。【知识过关】1.下列溶液一定是碱性的是( A )A.溶液中c(OH)c(H) B.滴加甲基橙后溶液显红色 C.溶液中含有OH D.滴加甲基橙后溶液显黄色2.要准确量取25.00 mL稀盐酸，可用的仪器是( AC )A.25 mL移液管 B.25 mL量筒 C.25 mL酸式滴定管 D.25 mL碱式滴定管3.进行中和滴定时，事先不应该用所盛溶液洗涤的仪器是( C )A.酸式滴定管 B.碱式滴定管 C.锥形瓶 D.移液管4.中和相同体积、相同pH的Ba(OH)2、NaOH和NH3H2O三种稀溶液，所用相同浓度的盐酸的体积分别为V1、V2、V3，则三者的大小关系为( C )A.V3V2V1 B.V3V2V1 C.V3V2V1 D.V1V2V35.某稀氢氧化钠溶液的浓度大约在0.070.08 molL1之间，实验室现有0.1molL1；1.0 molL1；5.0 molL1的三种标准盐酸溶液，若要通过中和滴定法确定氢氧化钠溶液的准确浓度，则应选用的标准盐酸溶液是( A )A. B. C. D.均可6.(1)图I表示10mL量筒中液面的位置，A与B，B与C刻度间相差1mL, 如果刻度A为4，量简中液体的体积是3.2mL。（2）图II表示50mL滴定管中液画的位置，如果液面处的读数是a ，则滴定管中液体的体积（D ）A. 是amLB.是（50-a)mLC. 一定大于amLD.一定大于（50-a)mL7.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（ AD ）A.配制标准溶液的NaOH中混有NaCl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，未用待测液润洗 D.滴定到终点读数时，发现滴定管尖嘴处悬挂一滴溶液8.某学生中和滴定实验的过程如下：(a)取一支碱式滴定管，(b)用蒸馏水洗净，(c)加入待测的NaOH溶液，(d)记录液面刻度的读数，(e)用酸式滴定管精确放出一定量标准酸液，(f)置于未经标准酸液润洗的洁净锥形瓶中，(g)加入适量蒸馏水，(h)加入2滴酚酞试液，(i)开始滴定，边滴边摇荡，(j)边注视滴定管内液面变化，(k)当小心滴到溶液由无色变成红色时，即停止滴定。(l)记录液面刻度的读数。(m)根据滴定管的两次读数得出NaOH溶液的体积为22 mL。指出上述实验过程中的错误之处(用编号表示) (b)(j)(k) (m)。9.用已知浓度的NaOH溶液测定某H2SO4溶液的浓度，参考右图，从下表中选出正确选项D锥形瓶中的溶液滴定管中的溶液选用指示剂选用滴定管A碱酸石蕊（乙）B酸碱酚酞（甲）C碱酸甲基橙（甲）D酸碱酚酞（乙）