高二化学水的电离和溶液的酸碱性5.ppt

第二节水的电离与溶液的酸碱性,目的：1.使学生了解水的电离和水的离子积；2.使学生了解溶液的酸碱性与pH的关；3.通过水的离子积和溶液酸碱性等内容的教学,对学生进行矛盾的对立统一、事物间的相互关系和相互制约等辨证唯物主义观点的教育。重点:水的离子积,溶液酸碱性和溶液pH值的关系;酸碱中和滴定的原理、仪器、步骤、指示剂。难点:水的离子积；pH计算、误差分析等。,一.水的电离：,水是极弱的电解质,1L25的水里只有10-7molH2O分子发生电离,多少个水分子才有1个电离？,55.6107个,(水电离出的H、OH浓度相等),实验测得：在25，水电离出来的c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L,其中常数K与常数c(H2O)的积记为Kw,称为水的离子积常数,简称为离子积,实验测得：在25,水电离出来的c(H+)=c(OH)=10-7mol/l,1.水的离子积常数：,KW=c(H+)c(OH-)=1.010-14；25时(常温),如果温度变化Kw会如何变化?为什么?,0.13410-140.68110-141.0110-145.4710-1455.010-14,2.影响水的电离平衡的因素：,水的电离吸热,(1)升高温度,促进水的电离,Kw增大.,c(H+)=c(OH-),升高温度：平衡向移动,c(H+)_,c(OH-)_,Kw_,右,增大,增大,增大,注意:水的离子积只随温度的改变而改变,Kw适用于一定温度下任何稀的电解质溶液,对常温下的纯水进行下列操作：,中性正反应增大增大c(H+)=c(OH-)增大,碱性逆反应减小增大c(H+)c(OH-)不变,水的电离,水的离子积：,影响因素,KW=c(OH-)c(H+)(25时,KW=1.010-14),3.无论是酸溶液还是碱溶液中都同时存在H+和OH-！,注意：1、在任何水溶液中,均存在水的电离平衡,且：K=c(H+)c(OH-)均成立。（25时K=10-14）,2.水电离出的H、OH的浓度永远相等。,(2)加入酸或碱,抑制水的电离,Kw不变:,水的离子积常数：,(一).溶液的酸碱性与c(H+)、c(OH-)的关系：,=11014（25）,二.溶液的酸碱性与pH：,溶液的酸碱性由溶液中H、OH浓度相对大小决定：,酸性:c(H+)c(OH),中性:c(H+)c(OH),碱性:c(H+)c(OH),常温25,c(H+)107mol/L,c(H+)107mol/L,c(H+)107mol/L,无论任何温度,无论酸性、中性、碱性溶液,都存在水电离出的H、OH,并且由水电离出的这两种离子浓度一定相等。,判断正误：,1.如果c(H+)不等于c(OH-)则溶液一定呈现酸碱性。,2.在水中加酸会抑制水的电离，电离程度减小。,3.如果c(H+)/c(OH-)的值越大则酸性越强。,4.任何水溶液中都有c(H+)和c(OH-)。,5.c(H+)等于10-6mol/L的溶液一定呈现酸性。,6.对水升高温度电离程度增大，酸性增强。,2.0.1mol/L的NaOH溶液中:c(OH-)、c(H)各多少？由水电离出的c(OH-)水？、c(H)水？,1.0.1mol/L的盐酸溶液中:c(H+)?,c(OH-)?由水电离出的c(OH-)水?,c(H)水？,3.0.1mol/l的NaCl溶液中,c(OH-)、c(H+)各是多少？,计算：,4.浓度均为0.1mol/l的下列溶液中由水电离的c(H+)水大小关系为：盐酸醋酸溶液硫酸溶液氢氧化钠溶液。（）,=,例2:10mL10-4mol/lHCl,加水至100ml,此时溶液中C(H+)=mol/l;若加水至105mL,此时溶液中C(H+)又是(画出C-V曲线),10-5,接近10-7mol/l,略大于10-7mol/l,说明,酸的溶液中C(H+),以酸所电离出的H+浓度为准,若酸过度稀释,C(H+)接近10-7mol/l,但略10-7mol/l;碱的溶液中C(OH-),以碱所电离出的OH-浓度为准,若碱过度稀释,(OH-)接近10-7mol/L,但略10-7mol/l.,B、A、D、E、C,比较下列五种溶液中c(H+)由大到小的排列顺序：A.0.1moll-1盐酸B.0.1moll-1硫酸C.0.1moll-1NaOHD.0.1moll-1HAcE.0.1moll-1NaCl,0.10mol/l,0.2mol/l,10-13mol/l,0.1mol/l,10-7mol/l,某溶液中由水电离产生的c(H+)=10-12mol/l,则该溶液呈酸性还是碱性？,逆推,c(H+)水=c(OH-)水=10-12mol/L,c(H+)水=c(OH-)水=10-12mol/L,则：若c(H+)aq=c(H+)水=10-12mol/l(OH-主要由碱产生)则:c(OH-)aq=10-2mol/L溶液显碱性若c(OH-)aq=c(OH-)水=10-12mol/l(H+主要由酸产生)则c(H+)aq=10-2mol/L溶液显酸性,(二).溶液的酸碱性与pH：,1.pH值意义：,表示溶液酸碱性的强弱程度。,2.定义式：,用H+物质的量浓度的负对数表示,pH=-lgc(H+),例题3计算下列溶液的pH,通过计算结果思考：表示溶液的酸碱性什么时候用pH更加方便？2510-5mol/L盐酸、1mol/L盐酸、2mol/L盐酸2510-5mol/L、3mol/L、10mol/LNaOH溶液,(1).用pH表示：c(H+)或c(OH-)1mol/l溶液的酸碱性用pH表示较方便,具体为：酸性溶液:10-14mol/LC(H+)1mol/L碱性溶液:10-14mol/LC(OH-)1mol/L,(2).用离子浓度表示酸碱性:酸性溶液:C(H+)1mol/L；碱性溶液:C(OH-)1mol/L,3.表示溶液酸碱性的常用方法、范围(25):,原因:为了简便，否则不简便！,4.有关溶液的pH值的几个注意问题：pH是溶液酸碱性的量度.常温下,pH=7溶液呈中性;pH值减小,溶液的酸性增强;pH值增大,溶液的碱性增强。pH0-14.而且,pH=0的溶液并非没有H+,而是c(H+)=1mol/l;pH=14的溶液并非无OH-,而是c(H+)为,1mol/l;pH=14的溶液中并非无OH-,且c(OH-)=1mol/l。pH改变一个单位,c(H+)就变化10倍,即pH每增大一个单位,c(H+)就减小到原来的1/10;pH每减小一个单位,c(H+)就增大到原来的10倍(动手算)。当c(H+)1mol/l时,pH值为负数,当c(OH-)1mol/l时,pH14.对c(H+)或c(OH-)大于1mol/l的溶液,用pH表示反而不方便,所以pH值仅适用于c(H+)或c(OH)1mol/l的稀溶液。也可用pOH表示溶液的酸碱性,pOH=-lgc(OH-),因为C(H+)C(OH-)=10-14,若两边均取负对数,得到：pH+pOH=pKw=14(25左右)可用pH试纸来测定溶液的pH.方法:用洁净的干玻璃棒直接蘸取少许待测液,滴在pH试纸上(注意不能将pH试纸先用水沾湿或用湿的玻璃棒,因为这,pH=-lgc(H+),样做,实际上已将溶液稀释,导致所测定的pH不准确,一定有误差吗？)将pH试纸显示的颜色随即(半分钟内)与标准比色卡对照,确定溶液的pH值(因为时间长了,试纸所显示颜色会改变,致使测得的pH不准.）,c(H+)c(OH-),c(H+)=c(OH-),c(H+)c(OH-),pH7,pH=7,pH7,c(H+)越大pH越小,酸性越强,c(OH-)越大pH越大,碱性越强,不变,5.溶液的酸碱性与pH的关系:,思考:a.pH=,7的溶液一定是中、酸、碱性溶液吗?b.判断溶液的酸碱性的关键是什么？,其它温度下中性pH7,酸性溶液:pH7,c(H+)c(OH-)=110-7mol/l,中性溶液:pH=7,c(H+)=c(OH-)=110-7mol/l,碱性溶液:pH7,c(H+)c(OH-)=110-7mol/l,常温25,1.甲溶液的pH3,乙溶液的pH1,则甲溶液中H+与乙溶液中H+之比为()A.100B.10-2C.3D.3-1,记住:两溶液的pH相差a个单位,溶液的H+相差10a倍,B,练习:,2.pH=3的盐酸pH增大1,c(H+)相差多少倍?盐酸浓度又相差多少倍？c(H+)相差10倍；强酸物质的量浓度相差10倍pH=3的醋酸pH增大1,c(H+)相差多少倍?醋酸浓度又相差多少倍？c(H+)相差10倍；弱酸物质的量浓度相差10倍;从c-v曲线理解更佳:强、弱酸同c(H+)稀释到同c(H+)加水多,5/9,6.有关溶液pH的计算:,(1)单一溶液的计算：,pH=-lgc(H+)；pOH=-lgc(OH-),酸性:直接求c(H+)pH;碱性:先求c(OH-)c(H+)pH,常温下：c(H+)c(OH-)=110-14;pHpOH14,.求强酸、强碱溶液的pH、pOH：,例1：求110-3mol/LHCl、0.1mol/LNaOH溶液的pH、pOH。,例2:求10-3mol/lH2SO4、0.05mol/lBa(OH)2溶液的pH、pOH。,例3:求均为0.1mol/LHAc、氨水溶液的pH、pOH大小。,.求弱酸、弱碱溶液的pH、pOH:(25,K=1.7510-5),强酸、强碱可根据其物质的量浓度以及“元”直接求得,(2)酸、碱稀释的稀释与无限稀释计算：,例1.pH=3的盐酸的体积:加水稀释到原来的10倍,pH=_;加水到原来的103倍,pH=_;加水到原来的104倍pH=_;加水到原来的106倍,pH=_.,例2.pH=10的NaOH溶液的体积：加水稀释到原来的10倍,则溶液的pH=_;加水稀释到原来的102倍,则溶液的pH=_;加水稀释到原来的103倍,则溶液的pH=_;加水稀释到原来的105倍,则溶液的pH=_.(画出pH-V曲线),关键:抓住氢氧根离子离子进行计算！,4,6,9,7,7,8,7,关键:抓住氢离子进行计算,7,记住:强酸溶液每稀释10倍,pH增大一个单位;强碱溶液每稀释10倍,pH减小一个单位.酸、碱溶液无限稀释时,pH均无限接近7(还是?要考虑水电离).,强酸、强碱的稀释及无限稀释的PH计算:,弱酸、弱碱的稀释与无限稀释：,例3:pH=3醋酸加水稀释到原来10倍,溶液的pH值范围pH_;(25时pH=3.50,怎么求?)pH=12氨水加水稀释到原来10倍,溶液的pH值范围pH_.(同理,25时pH=11.50,怎么求?),记住:弱酸、弱碱稀释后溶液pH的变化比强酸、强碱小，而且弱酸(碱)每稀释10倍,pH就向7靠拢0.5(不到1)个单位.,例4.有两瓶pH=2溶液,一瓶是强酸,一瓶是弱酸.现只有试剂：石蕊、酚酞试液、pH试纸和蒸馏水。简述如何用最简单的实验方法来判断那瓶是强酸？,结论:强酸(碱)每稀释10倍,pH就向7靠拢一个单位,（3，4）,(11,12),解析:原理-强、弱酸稀释同倍数后pH变化程度大、小不同;方法:各取一定量的酸液分别用蒸馏水稀释10或20倍后,再测量其pH大、小者各为强、弱酸。,(3)酸或碱溶液混合的pH计算-强酸或强碱溶液混合计算：,思考弱酸、弱碱无限稀释后,其c(H+)、c(OH-)、pH如何变化？为什么？画出其c(X)、pHV曲线。,原理：n总=nB;对稀溶液：V总=VB,则有：,c(H+)大,对碱:pH混=pH大-0.3对酸:pH混=pH小+0.3,例2.pH=10和pH=8的两种NaOH溶液等体积混合,求混合溶液的pH值。,例1.pH=4和pH=5的两种盐酸溶液等体积混合,求混合溶液的pH值。,记住两种强酸溶液等体积混合,溶液的pH等于浓溶液的pH+0.3;两种强碱溶液等体积混合,溶液的pH等于浓溶液的pH-0.3。【总结论】：两种强酸(碱)溶液等体积混合,混合液的pH均是以原浓溶液的pH向7靠拢0.3个单位。,因为:pH=1,即c1/c2=10,故:pH混=pH小+0.3=4.3,因为:pH=2,即c1/c2=102,故:pH混=pH大-0.3=9.7,(4)强酸与强碱溶液混合：,例1.0.1LpH=2盐酸和0.1LpH=11的NaOH溶液相混合,求混合后溶液的pH值。例2.pH=2盐酸和pH=12的Ba(OH)2溶液等体积相混合,求混合后溶液的pH值。例3.pH=2盐酸和pH=13的Ba(OH)2溶液等体积相混合,求混合后溶液的pH值。,方法:先反应-按过量的计算:若酸过量,求c(H+)余,再算pH;若碱过量,求c(OH-)余,求c(H+),再算pH值.,由上述公式可知等体积时有:c(X)=2-1c(H+)-c(OH-)H+余:c(H+)余2-1c(H+)酸,pH混=pH酸+0.3OH-余:c(OH-)余2-1c(OH-)碱,pH混=pH碱-0.3,1.pHA+pHB14的强酸与强碱等体积混合后:pH混=pHB-0.3注：A-酸;B-碱,结论:(与前面强酸或强碱等体积混合式子很相似),(5)弱酸与强碱或强酸与弱碱混合:例1.(1)pH为12的NaOH溶液和pH为2的醋酸溶液等体积相混合,则混合液呈_性.(2)pH为12的氨水和pH为2的盐酸等体积相混合,则混合液呈_性.(3)pH为2的盐酸和pH为12的某碱等体积相混合,则混合液pH_性.,pH7,酸,pH7,碱,pH7,碱或中,先同强后余弱,先想同强,后思余弱!,先想同强,后思余弱,(4)pH为12的NaOH溶液和pH为2的某酸溶液等体积相混合,则混合液pH_.(5)盐酸的pH值为X,NaOH溶液的pH为Y,等体积相混合,则混合液pH().,、=7,呈碱或酸或中,由x+y与14的关系确定。,pH7,酸或中性,(三)pH的测定方法：,1.酸碱指示剂（定性测量范围）:,a.概念：酸碱指示剂的颜色变化是在一定的pH值范围内发生的。我们把指示剂发生颜色变化的pH值范围叫做指示剂的变色范围。,b.变色范围:,2.pH试纸(定量粗略测量-整数位),a.能否直接把pH试纸伸到待测液中？b.试纸是否要先湿润后再将待测液滴到pH试纸上?c.能否用广泛pH试纸测出pH=7.1来？(标准比色卡中的数据都是整数)d.如用湿润的pH试纸检验待测液对该溶液pH的测定：A.一定有影响B.偏大C.偏小D.不确定,讨论：pH试纸的使用,使用方法:直接把待测液滴在干燥的pH试纸上,跟标准比色卡相对比，估测pH大小。,注意:不能用水润湿要放在玻璃片(或表面皿上)用玻璃棒蘸待测液滴于试纸上.,3.pH计(定量精确测量-小数位):,三.酸碱中和滴定:,(一).酸碱中和滴定中的几个问题:a.属性：化学分析中的定量分析;b.特点：简便、快捷、准确;c.应用：广泛用于科研和工农业生产.,(二).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)的方法叫做酸碱中和滴定。,2.酸碱中和滴定的关键：,c标准v标准=c待测v待测(一元酸碱中和),a.准确测定V标准和V待测溶液的体积滴定管;b.如何判断中和反应是否恰好进行完全(滴定终点的确定)酸碱指示剂;c.酸碱滴定时一般选用酚酞和甲基橙作为指示剂,确定酸碱恰好完全反应。,(三).酸碱中和滴定原理：,H+OH=H2O,1.根据：对于一元酸和一元碱发生的中和反应：,C酸V酸C碱V碱或：C未知V未知C标准V标准,(四).酸碱中和滴定所需仪器：,a.酸式滴定管b.碱式滴定管c.铁架台d.滴定管夹e.锥形瓶f.烧杯g.胶头滴管等,(五).操作步骤(要点看图！)：,1.洗涤2.检漏3.水洗4.润洗5.装液6.去泡7.调液面记录,8.放待测液9.加指示剂10.滴定11.记录12.计算13.误差分析。,左手,右手,视线与凹液面水平相切,滴加速度先快后慢,眼睛注视瓶内颜色变化,半分钟颜色不复原,滴定管保持垂直,(六).酸碱中和滴定数据处理和计算：,(七).中和滴定实验中的误差因素分析：,1.仪器润洗不当:a.盛标准液的滴定管用蒸馏水洗后未用标准液润洗；b.盛待测液滴定(移液)管用蒸馏水洗后未用待测液润洗；c.锥形瓶用蒸馏水洗后再用待测液润洗；2.读数方法有误;a.滴定前仰视,滴定后俯视；b.滴定前俯视,滴定后仰视；c.天平或量筒的使用读数方法错误；3.操作出现问题:a.盛标准液的滴定管漏液；b.盛待测液的滴定管滴前尖嘴部分有气泡,终了无气泡(或前无后有)；c.振荡锥形瓶时,不小心有待测液溅出；d.滴定过程中,将标准液滴到锥形瓶外；,(a.偏大;b.偏小;c.偏大),偏大,偏大,偏小,偏小,偏大,偏大,e.快速滴定后立即读数。4.指示剂选择欠妥:用强酸滴定弱碱,指示剂用酚酞;(正确选择:甲基橙)用强碱滴定弱酸,指示剂选用甲基橙;(正确选择:酚酞)请注意记住：强酸滴定弱碱,必选甲基橙;强碱滴定弱酸,必选酚酞;两强滴定,原则上甲基橙和酚酞皆可选用;中和滴定肯定不用石蕊.)5.终点判断不准确:如滴定管的尖嘴部分有半滴或一滴标准液未滴下6.样品中含有杂质:a.用盐酸滴定含Na2O的NaOH样品；b.用含Na2CO3的NaOH标准液滴定盐酸；,偏大,偏小:碱有余,酸不足,偏小:酸有余,碱不足,偏大;这滴液未反应但却计入已耗标准液中,偏大:Na2O中和力更大,偏大,Na2CO3中和力比NaOH小,耗标准液更多.,俯视图,仰视图,(八).滴定管的俯视和仰视:,正确视线,仰视视线,正确读数,仰视读数,读数偏大,正确视线,俯视视线,正确读数,俯视读数,读数偏小,0刻度在上0,0刻度在上：0,先偏大,后偏小,先仰后俯,V=V(后)-V(前),偏小,实际读数,正确读数,先俯后仰,先偏小,后偏大,V=V(后)-V(前),偏大,实际读数,正确读数,滴定管的俯视和仰视,0刻度在上：0,0刻度在上：0,(九).滴定过程中溶液的pH变化与滴定曲线图：,1.02.33.34.37.09.710.711.712.5,问题2:滴定终点时多半滴和少半滴溶液性质发生怎样改变?PH发生怎样改变?,问题1:滴定终点消耗碱多少?pH等于多少?,问题3:以NaOH加入量为横坐标,以pH值变化为纵坐标,绘制中和滴定曲线。,引出pH突变概念及范围,例题1:用0.1000mol/L的NaOH溶液滴定物质的量浓度为0.1000ml/l的盐酸溶液20.00ml。,pH,12,10,8,6,4,2,10,20,30,40,反应终点,加入NaOH(ml),中和滴定曲线,酸碱指示剂的颜色在此pH突跃范围发生明显的改变,则就能以极小的误差指示出滴定终点的到达。,突变范围,【小结：本节主要内容点】：一.水的电离：1.水的离子积常数；2.影响水的电离