专题五电离及水解平衡pH值计算.ppt

专题五电离及水解平衡pH值计算 1 了解电解质和非电解质 强电解质和弱电解质的概念 2 理解电解质的电离平衡概念 3 了解水的电离 溶液pH等概念 4 掌握有关溶液pH与氢离子浓度 氢氧根离子浓度的简单计算 一 命题焦点本专题是高中化学重要的基础理论之一 是教学大纲要求学生必须掌握的理论 纵观近几年高考试卷 考查的内容和知识点覆盖面广 同时强化重点知识的考查 从能力层次方面来看 大都是考理解能力和分析综合能力 并逐渐向应用等更高能力发展 试题的创意是稳中求变 变中求新 新中求活 总的意图是让试题真正达到考查学生的能力 预计2005年高考会保持相对的稳定 常见内容有 关于溶液的离子浓度 溶液导电能力的判断 关于溶液酸碱性的判断 关于溶液pH及其性质的判断 关于混合溶液性质的判断 关于pH计算 估计及应用 电离平衡移动 水解平衡移动及其原理应用 解释实际问题 中和滴定操作 误差分析及原理应用 溶液中离子浓度大小的比较等 二 应考策略 1 弱电解质的电离平衡及水解平衡 PH值计算是中学化学三大理论之一的重要组成部分 有关知识是历届高考必考内容 近来常以下列知识点命题 根据电离平衡及影响因素解释某些问题 水的电离和溶液PH值计算 PH值大小及离子浓度大小比较 盐类水解及应用 各知识点间的综合应用 2 学习本专题知识 应将电离平衡和水解平衡与化学平衡联系起来 它们均遵从勒夏特列原理 将化学平衡的概念 特征 化学平衡的移动等方面知识迁移到电离平衡及水解平衡并加以应用 水的电离平衡受温度 酸 碱及能水解的盐的影响而发生移动 但一定温度下 稀溶液中的Kw c H c OH 数值不发生变化 25 Kw 10 14 强酸稀释或混合后先计算c H 再求pH 强碱稀释或混合后先计算c OH 根据Kw c H c OH 求c H 再求pH 强酸强碱混合要先判断酸碱谁过量 若酸过量 先求混合液的c H 再求pH 若碱过量 求混合液的c OH 再由Kw求c H 最后求pH 若酸碱恰好完全反应 则pH 7 3 重视电解质溶液中 几种程度大小 问题 弱电解质溶液中未电离分子多于已电离的分子 盐溶液中未水解的离子多于已水解的离子 通常弱酸与同酸根的弱酸盐等浓度混合时 酸电离强于盐水解 显酸性 弱碱与同弱碱阳离子的盐等浓度混合时 碱的电离强于盐的水解显碱性 酸式酸根离子通常是水解强于电离 其溶液显碱性 但HSO4 HSO3 和H2PO4 电离强于水解 显酸性 2 弱电解质的电离平衡 3 水的电离 1 极弱电离 H2OH OH 2 3 意义 水的电离是酸 碱 盐稀溶液呈现不同酸碱性的本质原因 4 盐类的水解 四 重难点分析本专题涉及到的知识点多 而且比较抽象 是中学化学中的一个难点 也是高考中必考内容 学习时 要将电离平衡与化学平衡知识相联系 尤其要将化学平衡的特征与平衡移动原理迁移到电离平衡中 在理解原理的基础上 要加强练习 可以选择有关本专题的高考试题加以练习 做到举一反三 1 电离方程式的书写电离方程式是用来表示电解质在溶液中 或受热熔化时 电离成自由移动离子过程的式子 书写时应注意 1 电离方程式应符合质量守恒和电荷守恒 2 强电解质在溶液中全部电离 用 表示 弱电解质在溶液中部分电离 存在电离平衡 用 表示 6 KHSO4等强酸的酸式盐在稀溶液中的电离方程式可以表示为 KHSO4 K H SO42 在熔化状态下的电离方程式为 KHSO4 熔融 K HSO4 因其在熔化状态下只有离子键被破坏 2 影响电离平衡的因素电离平衡属于动态平衡 同样适用于勒夏特列原理 以0 1mol L 1的醋酸溶液中存在的电离平衡为例 CH3COOHCH3COO H H 0 3酸 碱 盐溶液中水的电离 指出 酸溶液中H 来源于酸电离 OH 来源于水电离 碱溶液中H 来源于水电离 OH 来源于碱电离 盐溶液中H OH 均来源于水电离 只是盐水解时 H 或OH 被消耗 例1 03全国 在甲烧杯中放人盐酸 乙烧杯中放人醋酸 两种溶液的体积和pH都相等 向两烧杯中同时加入质量不等的锌粒 反应结束后得到等量的氢气 下列说法正确的是A 甲烧杯中放入锌的质量比乙烧杯中放人锌的质量大B 甲烧杯中的酸过量C 两烧杯中参加反应的锌等量D 反应开始后乙烧杯中的c H 始终比甲烧杯中的c H 小 分析点拨 反应前 盐酸与醋酸溶液中H 的物质的量相等 加入锌粒后 H 不断被还原为H 促进了醋酸的电离 而盐酸已完全电离 在产生等量的氢气条件下 醋酸中c H 始终比盐酸中c H 大 反应消耗的锌粒质量相等 因反应加入的锌粒质量不相等 故反应后甲中盐酸不足 乙中醋酸过量 甲中加入的锌粒质量大 本题重点考查了强电解质与弱电解质的区别 弱电解质的电离平衡以及pH等知识 要求学生解题时将定量计算与定性分析相结合 透过表面现象看清问题的本质 考查了学生思维的严密性与逻辑性 答案 AC 例2 00全国 室温下 在pH 12的某溶液中 由水电离的c OH 为A 1 0 10 7mol L 1B 1 0 10 6mol L 1C 1 0 10 2mol L 1D 1 0 10 12mol L 1 分析点拨 pH为12的溶液为碱性溶液 若为碱溶液 则溶液中c OH 10 2mol L 1 则水电离为 c OH 10 12mol L 1为C 若为酸溶液 则溶液中OH 全部由水电离出选D 故选C D 答案 CD 考题精练1 04湖南 将O 1mol L 1醋酸溶液加水稀释 下列说法正确的是A 溶液中c H 和c OH 都减小B 溶液中c H 增大C 醋酸电离平衡向左移动D 溶液的pH增大2 04广东 pH相同的盐酸和醋酸两种溶液中 它们的A H 的物质的量相同B 物质的量浓度相同C H 的物质的量浓度不同D H 的物质的量浓度相同 D D 3 04广东 甲酸和乙酸都是弱酸 当它们的浓度均为0 10mol L 1时 甲酸中的c H 约为乙酸中c H 的3倍一现有两种浓度不等的甲酸溶液a和b 以及0 10mol L 1的乙酸 经测定它们的pH从大到小依次为a 乙酸 b 由此可知A a的浓度必小于乙酸的浓度B a的浓度必大于乙酸的浓度C b的浓度必小于乙酸的浓度D b的浓度必大于乙酸的浓度 A 4 04江苏 用pH均为2的盐酸和醋酸溶液 分别中和等体积 等物质的量浓度的氢氧化钠溶液 当氢氧化钠恰好被完全中和时 消耗盐酸和醋酸溶液的体积分别为Vl和V2 则Vl和V2的关系正确的是A Vl V2B Vlc OH c NH4 c Ba2 B c NO3 c Ba2 c OH c NH4 C c Ba2 c NO3 c OH c NH4 D c NO3 c Ba2 c NH4 c OH A B 6 02全国 下列事实可证明氨水是弱碱的是A 氨水能跟氯化亚铁溶液反应生成氢氧化亚铁B 铵盐受热易分解C 0 lmol L 1氨水可以使酚酞试液变红D 0 1mol L 1氯化氨溶液的pH约为57 00上海 等物质的量浓度的下列溶液中NH4 的浓度最大的是A NH4ClB NH4HCO3C NH4HS04D NH4NO3 D C 8 00上海 取pH均等于2的盐酸和醋酸各100mL分别稀释2倍后 再分别加入0 03g锌粉 在相同条件下充分反应 有关叙述正确的是A 醋酸与锌反应放出氢气多B 盐酸和醋酸分别与锌反应放出的氢气一样多C 醋酸与锌反应速率大D 盐酸和醋酸分别与锌反应的速率一样大9 01广东 将0 1mol L 1CH3COOH溶液加水稀释或加入少量CH3COONa晶体时 都会引起A 溶液的pH增加B CH3COOH电离程度变大C 溶液的导电能力减弱D 溶液中c OH 减少 BC A 10 01广东 pH 3的酸溶液和pH 11的碱溶液等体积混合后溶液呈酸性 其原因可能是A 生成了一种强酸弱碱盐B 弱酸溶液和强碱溶液反应C 强酸溶液和弱碱溶液反应D 一元强酸溶液和一元强碱溶液反应11 99上海 0 05molNa0H固体分别加入到100mL下列液体中 溶液的导电能力变化最小的是A 自来水B 0 5mol L 1盐酸C 0 5mol L 1CH3COOH溶液D 0 5mol L 1KCl溶液 B B 4 pH的计算 1 当溶液中c H m l0 nmol L 1时 pH n lgm 在cmol L 1的强酸HnA溶液中 c H ncmol L 1 pH lgnc 在cmol L 1的弱酸溶液中 c H lgc 2 cmol L 1的强碱B OH n溶液 c OH ncmol L 1 pH 14 lgc cmol L 1的弱碱溶液 c OH cmol L 1 pH 14 lgc 3 强酸或强碱混合的pH计算 两种强酸混合 c H 混 n H V总 c1 V1 c2 V2 V1 V2 两种强碱混合 c OH 混 n OH V总 c1 V1 c2 V2 V1 V2 再由c H 混 换算 求出pH 强酸与强碱混合 发生反应 H 0H H2O 若强酸过量 c H 混 C酸 V酸 C碱 V碱 V酸 V碱 若强碱过量 c OH 混 C碱 V碱 C酸 V酸 V酸 V碱 若恰好反应 则混合溶液呈中性 pH 7 4 酸或碱溶液加水稀释后pH的计算 强酸溶液pH a 加水稀释 溶液中H 的物质的量不变 若加水稀释10 倍 则pH 弱酸溶液pH a 加水稀释 溶液中H 的物质的量增大 但c H 却减小 若加水稀释10 倍 则a pH a n 强碱溶液pH b 加水稀释 溶液中OH 的物质的量不变 若加水稀释10 倍 则pH b n 弱碱溶液pH b 加水稀释 溶液中OH 的物质的量增大 但c OH 却增大 若加水稀释10 倍 则 b n pH b 酸或碱溶液无限稀释时 pH只能约等于或接近于7 酸的pH不可能大于7 碱的pH不可能小于7 此时需考虑水的电离 否则会得出错误结论 例1 02全国 有人曾建议用AG表示溶液的酸度 AG的定义为 AG lg c H c OH 下列表述正确的是A 在25 时 若溶液呈中性 则pH 7 AG lB 在25 时 若溶液呈酸性 则pH7 AG 0D 在25 时 溶液的pH与AG的换算公式为 AG 2 7 pH 分析点拨 中性溶液 c H c OH AG 1g c H C OH lgl 0 酸性溶液 c H c OH AG lg c H c OH lgl 碱性溶液 c H c OH AG lg c H c OH lgl 25 时 pH p0H 14 AG lgc H lgc OH pH pOH pH 14 pH 14 2pH本题考查了溶液的酸碱性 pH c H c OH 间的关系 借助新信息 重点考查了学生阅读信息 接受信息 运用信息的能力 答案 D 例2 98上海 某强酸溶液pH a 强碱溶液pH b 已知a b 12 酸碱溶液混合后pH 7 测酸溶液体积V 酸 和碱溶液体积V 碱 的正确关系为A V 酸 102V 碱 B V 碱 102V 酸 C V 酸 2V 碱 D V 碱 2V 酸 分析点拨 本题最简便方法为赋值法求解 设 强碱的pH为8 则酸为pH为4 因两者混合后pH 7 则有V 碱 c OH V 酸 c H 即V 碱 10 6 V 酸 10 4V 碱 V 酸 102V 酸 答案 B 1 04全国 l体积pH 2 5的盐酸与10体积某一元强碱溶液恰好完全反应 则该碱溶液的pH等于A 9 0B 9 5C 10 5D 11 02 04江西 常温时 以下4种溶液pH最小的是A 0 0lmol L 1醋酸溶液B O 02mol L 1醋酸与0 02mol L 1NaOH溶液等体积混合液C 0 03mol L 1叫醋酸与0 01mol L 1NaOH溶液等体积混合液D pH 2的盐酸与pH 12的Na0H溶液等体积混合液 C 3 04湖南 物质的量浓度相同的下列溶液中 符合按pH由小到大顺序排列的是Na2CO3NaHCO3NaClNH4ClB Na2CO3NaHCO3NH4ClNaCl NH4 2SO4NH4ClNaNO3Na2SD NH4Cl NH4 2SO4Na2SNaNO3 C 4 04西北地区 若1体积硫酸恰好与10体积pH 11的氢氧化钠溶液完全反应 则二者物质的量浓度之比应为A 10 1B 5 1C 1 1D 1 105 03全国 用0 0lmol L 1NaOH溶液完全中和pH 3的下列溶液各100mL 需NaOH溶液体积最大的是A 盐酸B 硫酸C 高氯酸D 醋酸 B D 6 01全国 将pH 1的盐酸平均分成2份 1份加适量水 另1份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH溶液后 pH都升高了l 则加入的水与NaOH溶液的体积比为A 9B 10C 11D 127 99全国 用0 1mol L 1NaOH溶液滴定0 1mol L 1盐酸 如达到滴定的终点时不慎多加了1滴NaOH溶液 1滴溶液的体积为0 05mL 继续加水至50mL 所得溶液的pH是A4B7 2C10D11 3 C C 8 01上海 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 lg 则下列叙述正确的是A 中性溶液的AG 0B 酸性溶液的AG OC 常温下O lmol L 1氢氧化钠溶液的AG 12D 常温下O lmol L 1盐酸溶液的AG 12 AD 9 00广东 pH 5的盐酸和pH 9的氢氧化钠溶液以体积比11 9混合 混合液的pH为A 7 2B 8C 6D 无法计算10 98全国 pH 13的强碱溶液与pH 2的强酸溶液混合 所得混合液的pH 11 则强碱与强酸的体积比是A 11 lB 9 1C 1 llD 1 9 C D 5 溶液中的微粒种类及其浓度的大小关系 分析溶液中的微粒种类 往往要考虑电离 盐水解等因素 再依此分析其浓度的大小顺序 判断等量关系 要用电荷守恒规律 电解质溶液呈电中性 和质量守恒定律 两种溶液相混合 若发生化学反应 要在计算 按离子反应方程式计算 的基础上 加以分析 如 1 CH3COONa溶液CH3COONa在水中全部电离 CH3COONa CH3COO Na 电离出的CH3COO 小部分水解 CH3COO H2OCH3COOH OH 另外溶剂水也存在H2OH OH 的平衡 故CH3COONa溶液中含有Na CH3COO CH3COOH H2O H OH 六种微粒 因水解程度很小 故除水分子外 其浓度由大到小的关系为 c Na c CH3COO c OH c CH3COOH c H 从质量守恒关系得出 c Na c CH3COO c CH3COOH 从电荷守恒关系得出 c Na c H c CH3COO c OH 4 0 4mol L 1CH3COONa溶液与0 2mol L 1HNO3溶液等体积混合后 溶液呈酸性 发生的离子反应为 CH3COO H CH3COOH 计算知 CH3COO 过量 反应后余下CH3COO 浓度为0 1mol L 1 生成CH3COOH浓度为0 1mol L 1 c Na 0 2mol L 1 c NO3 为0 1mol L 1 此时溶液中CH3COOH的电离与CH3COO 的水解互相抑制 溶液呈酸性 表明CH3COOH的电离大于CH3COO 的水解 c CH3COO 0 1mol L 1 c CH3COOH c H c OH 故有 c Na c CH3COO c NO3 c CH3COOH c H c OH c Na c CH3COO c CH3COOH 0 2mol L 1c Na c H c NO3 c OH c CH3COO a 6 酸碱混合后溶液的酸碱性酸碱混合后溶液的酸碱性 与混合前酸碱的强弱以及酸碱的物质的量等有关 1 混合后溶液呈中性 有以下三种情况 强酸与强碱恰好完全反应 强酸与弱碱反应 弱碱稍过量 强碱与弱酸反应 弱酸稍过量若是一元酸HA与一元碱ROH混合后溶液呈中性 则有c A c R c H c OH 由电荷守恒推知 2 混合后溶液呈酸性 有以下三种情况 强酸与强碱反应 强酸过量 强酸与弱碱反应 强酸过量或恰好反应生成强酸弱碱盐 水解使溶液呈酸性 弱酸与强碱反应 弱酸大量剩余若一元酸HA与一元碱ROH 混合后溶液呈酸性 则有c A c R 3 混合后溶液呈碱性 有以下三种情况 强酸与强碱反应 强碱过量 强酸与弱碱反应 弱碱大量剩余 弱酸与强碱反应 强碱过量或恰好反应生成强碱弱酸盐水解使溶液呈碱性 若一元酸HA与一元碱ROH 混合后溶液呈碱性 则有c A c R 思考 pH X的酸溶液与pH Y的碱溶液 X十Y 14 等体积混合后 什么情况下溶液呈酸性 什么情况下溶液呈中性 什么情况下溶液呈碱性 例1 03全国 将0 2mol L 1HCN溶液和0 1mol L 1的NaOH溶液等体积混合后 溶液显碱性 下列关系式中正确的是A c HCN c CN C c HCN c CN c OH D c HCN c CN 0 lmol L 1 分析点拨 HCN与NaOH混合后发生如下反应HCN NaOH NaCN H2O通过计算可知 HCN过量 得到的是0 05mol L 1的HCN与0 05mol L 1NaCN的混合溶液 由于此溶液显碱性 故NaCN的水解程度大于HCN的电离程度 按照CN H20HCN OH 分析 CN 浓度略小于0 05mol L 1 HCN分子浓度略大于0 05mol L 1 混合液中各种微粒的物质的量浓度由大到小的顺序为 c HCN c Na c CN c OH c H 依质量守恒得 c HCN c CN 0 1mol L 1依电荷守恒得 c Na c H c CN 十c OH 答案 BD 例2 02上海 常温下 10mLpH l0的KOH溶中 加入pH 4的一元酸HA溶液至pH刚好等于7 假设反应前后体积不变 则对反应后溶液的叙述正确的是A c A c K B c H c OH c K c A C V总 20mLD V总 20mL 分析点拨 依电荷守恒 得 c H c K c OH 十c A 因溶液pH 7 呈中性 c H c OH 故c K c A c H c OH 若HA为强酸 酸溶液中H 的浓度等于酸的浓度 完全中和l0mLpH 10的KOH溶液 需酸l0mL V总 20mL 若HA为弱酸 酸溶液中H 的浓度小于酸的浓度 故需酸体积小于l0mL V总 20mL 答案 AD 考题精练1 04天津 下列混合溶液中 各离子浓度的大小顺序正确的是A 10mL0 1mol L氨水与10mL0 1mol L盐酸混合 c Cl c NH4 c OH c H B 10mL0 1mol LNH Cl溶液与5mL0 2mol LNaOH溶液混合 c Na c Cl c OH c H 10mL0 1mol LCH COOH溶液与5mL0 2mol LNaOH溶液混合 c Na c CH3COO c OH c H 10mL0 5mol LCH COONa溶液与6mL1mol L盐酸混合 c Cl c Na c OH c H B 2 04北京 已知0 1mo1 L 1的二元酸H2A溶液的pH 4 0 则下列说法中正确的是A 在Na2A NaHA两溶液中 离子种类不相同B 在溶质物质的量相等的Na2A NaHA两溶液中 阴离子总数相等C 在Na A溶液中一定有 c Na c H c HA c OH 2c A2 D 在Na A溶液中一定有 c Na c A2 c H c OH C 3 04江苏 草酸是二元弱酸 草酸氢钾溶液呈酸性 在0 1mol L 1KHC2O4溶液中 下列关系正确的是A c K c H c HC2O4 c OH c C2O42 B c HC2O4 c C2O42 0 lmol L 1C c C2O42 c H2C2O4 D c K c H2C2O4 c HC2O4 c C2O42 CD 4 03上海 在l0mL0 1mol L 1NaOH溶液中加入同体积 同浓度的CH3COOH溶液 反应后溶液中各微粒的浓度关系错误的是A c Na c CH3COO c H c OH B c Na c CH3COO c OH c H C c Na c CH3COO c CH3COOH D c Na V H c CH3COO c OH A 5 02全国 常温下 将甲酸和氢氧化钠溶液混合 所得溶液pH 7 则此溶液中A c HCOO c Na B c HCOO c Na C c HCOO c Na D 无法确定c HCOO 与c Na 的关系 C 6 99上海 把0 02mol L 1CH3COOH溶液和0 01mol L 1NaOH溶液以等体积混合 则混合液中微粒浓度关系正确的为A c CH3COO c Na B c CH3COOH c CH3COO C 2c H c CH3COO c CH3COOH D c CH3COOH c CH3COO 0 01mol L 1 AD 7 00全国 有 三瓶体积相等 浓度都是1mol L 1的HCl溶液 将 加热蒸发至体积减少一半 在 中加入少量CH3COONa固体 加入后溶液仍呈强酸性 不作改变 然后以酚酞作指示剂 用NaOH溶液滴定上述三种溶液 所消耗的NaOH溶液体积是A B C D C 8 99全国 某二元弱酸 简写为H2A 溶液 按下式发生一级和二级电离 H2AH HA HA H A2 已知相同浓度的电离百分率a H2A a HA 设有下列四种溶液 A 0 01mol L 1的H2A溶液B 0 01mol L 1的NaHA溶液C 0 02mol L 1的HCl与0 04mol L 1的NaHA溶液等体积混合液D 0 02mol L 1的NaOH与0 02mol L 1的NaHA溶液等体积混合据此 填写下列空白 填代号 1 c H 最大的是最小的是 2 c H2A 最大的是最小的是 3 c A2 最大的是最小的是 A D C D D A 9 98上海 将硫酸钾 硫酸铝 硫酸铝钾三种盐混和溶于硫酸酸化的水中 测得c SO42 0 105mol L 1 c Al3 0 055mol L 1 溶液的pH 2 0 假设溶液中硫酸完全电离为H 和SO42 则c K 为A 0 045mol L 1B 0 035mol L 1C 0 055mol L 1D 0 040mol L 1 B 10 00全国春招 浓度均为0 1mol L 1的甲酸和氢氧化钠溶液等体积相混合后 下列关系式正确的是A c Na c HCOO c OH c H B c HCOO c Na c OH c H C c HCOO c Na c H c OH D c Na c HCOO c OH c H A 11 99上海 把O 02mol L 1CH3COOH溶液和0 01mol L 1NaOH溶液以等体积混合 则混合液中粒子浓度关系正确的为c CH3COO c Na c CH3COOH c CH3COO 2c H c CH3COO c CH3COOH c CH3COOH c CH3COO 0 01mol L 112 99广东 下列溶液一定是碱性的是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 离子D 滴加甲基橙后溶液显黄色 AD A 13 01上海 将0 1mol L 1的醋酸钠溶液20mL与0 lmol L 1盐酸10mL混合后 溶液显酸性 则溶液中有关粒子的浓度关系正确的是A c CH3COO c Cl c H c CH3COOH B c CH3COO c Cl c CH3COOH c H C c CH3COO c Cl c H c CH3COOH D c Na c H c CH3COO c Cl c OH BD