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文档简介
1、勇于开始,才能找到成功的路第三章 水溶液中的离子平衡第一讲 弱电解质的电离复习目标:1.使学生了解电解质、强电解质和弱电解质的概念 2使学生了解强、弱电解质与结构的关系,正确书写电离方程式。3使学生理解弱电解质的电离平衡,以及温度、浓度等条件对电离平衡的影响复习重点:电离平衡的建立以及电离平衡的移动。复习难点:电离平衡的建立以及电离平衡的移动。教学过程:一、电解质有强弱之分 强电解质:_。弱电解质:_。电解质强电解质(完全电离)活泼金属的氧化物离子键或部分强极性共价键离子化合物大多数盐强碱强酸弱电解质(部分电离)弱酸极性键共价化合物弱碱水【练习】1下列物质中属于非电解质,但放入水中后所得溶液导
2、电性明显增强的是( B )A金属钠B三氧化硫 C氯化钠 D乙醇2、下列物质中属于电解质,但在给定条件下不能导电的是 ( B ) A.稀硫酸 B.液态溴化氢 C.铝 D.蔗糖3、下列关于电解质电离的叙述中,正确的是 ( BD )A.碳酸钙在水中溶解度很小,其溶液的电阻率很大,所以碳酸钙是弱电解质 B.碳酸钙在水中的溶解度很小,但被溶解的碳酸钙全部电离,所以碳酸钙是强电解质 C.氯气和氨气的水溶液导电性都很好,所以它们是强电解质 D.水难电离,纯水几乎不导电,所以水是弱电解质4甲酸的下列性质中,可以证明它是弱电解质的是( BD )A甲酸能与水以任意比互溶 B1mol/L甲酸溶液的PH约为2C10m
3、L1mol/L甲酸恰好与10mL1mol/LNaOH溶液完全反应D在相同条件下,甲酸溶液的导电性比强酸溶液的弱5.下列物质中CuNaCl固体NaOH固体K2SO4溶液CO2蔗糖NaCl溶液H2O酒精NH3HF。_是电解质_是非电解质 _既不是电解质,也不是非电解质6.下列电解质中,NaCl、NaOH,NH3·H2O、CH3COOH,BaSO4,AgCl,Na2O,K2O,Na2O2_是强电解质_是弱电解质。注意:离子型的电解质在水溶液中或熔融状态下都可以导电,而共价型的电解质只有在水溶液中才能导电二弱电解质的电离过程是可逆的1.电离平衡:在一定条件 (如温度,压强) 下,当电解质分子
4、离解成离子的速率和离子结合成分子的速率相等时,电离过程 就达到了平衡状态,这种状态叫做电离平衡状态。2.电离平衡的特征:动:v离子化= v分子化0的动态平衡定:条件一定,各组分不变,条件是指:。变:条件改变,平衡移动3. 电离方程式的书写 CH3COOH CH3COO + H ;NH3·H2O NH4 +OH;H2O H + OH规律:多元弱酸分步电离,多元弱碱一步电离;如H2CO3H+HCO3-;HCO3- H+CO32-。练习:3.写出下列物质的电离方程式:NaCl:_;NaOH :_;H2SO4:_;NaHCO3:_ ;NaHSO4:_;CH3COOH_。4.弱电解质电离平衡的
5、移动(1)弱电解质的电离平衡符合勒夏特列原理(2)影响弱电解质电离平衡的因素有:温度:升高温度有利于电离(因为电离过程是热的)浓度:溶液稀释有利于电离同离子反应:加入与弱电解质具有相同离子的强电解质,将抑制电离。 加入能反应的物质【练习】1在平衡体系Ca(OH)2(s) Ca2+2OH-中,能使c(Ca2+)减小,而使c(OH-)增大的是( BD )A加入少量MgCl2固体 B加入少量Na2CO3固体 C加入少量KCl固体 D加入少量Ba(OH)2固体 2在0.01mol/L醋酸中加入少量硫酸后,其变化结果是( CD )A氢离子浓度变小B醋酸的浓度减小C酸性增强,PH变D醋酸根离子浓度变小3已
6、知次氯酸是比碳酸还弱的酸,反应Cl2+H2OHCl+HClO达到平衡后,要使HClO浓度增大可加入ANaCl固体B水CCaCO3固体DNaOH固体答案:C。三.电离常数 与化学平衡常数相似,在弱电解质溶液中也存在着电离平衡常数,叫做电离常数。只与温度有关。电离常数能用来计算弱酸溶液中的H的浓度及比较弱酸酸性相对强弱。例如,醋酸,碳酸和硼酸298K时的电离常数分别是1.75×10-5,4.4×10-7 (第一步电离)和5.8×10-10由此可知,+醋酸,碳酸和硼酸的酸性依次减弱。1、一元弱酸和弱碱的电离平衡常数 如:CH3COOH CH3COO + H Ka=NH3
7、·H2O NH4 +OH Kb=注:K越大,离子浓度越大,表示该弱电解质越易电离。所以可以用Ka或Kb的大小判断弱酸或弱碱的相对强弱。K只与温度有关,不随浓度改变而改变。1、多元弱酸(碱)分步电离,酸(碱)性主要由第一步电离决定。如H3PO4的电离:H3PO4 H + H2PO4- K1H2PO4- H + HPO42- K2HPO42- H + PO43- K3注:K1>K2>K3K越大,离子浓度越大,表示该弱电解质越易电离。多元弱酸(碱)分步电离,酸(碱)性主要由第一步电离决定。四、介绍电离度概念不同的弱电解质在水溶液里的电离程度是不同的。有的电离程度大,有的电离程度
8、小。这种电离程度的大小,可用电离度来表示。所谓电解质的电离度就是当弱电解质在溶液里达到电离平衡时,溶液中已经电离的电解质分子数占原来总分子数(包括已电离的和未电离的)的百分数。电解质的电离度常用符号来表示: 一般说来,电解质越弱,电离度越小。所以电离度 的大小,可以表示弱电解质的相对强弱。典型例题剖析【例题1】在醋酸的稀溶液中存在如下电离平衡:CH3COOH CH3COO+ H。加入冰醋酸,即CH3COOH增大,平衡一定向电离方向移动,从而使CH3COO、H均增大。因此,CH3COOH的浓度越大,其H+也越大,但其电离度要减小。若加水稀释,即CH3COOH、CH3COO、H均同时减小,而平衡右
9、边两种微粒浓度均减小,因此平衡向右移动。请回答:氢硫酸溶液存在如下平衡:H2S H+HS,HS H+S2。现使该溶液中PH值增大,则 S2如何变化?请用电离平衡移动原理解释为何Al (OH)3既能溶于强酸,又能溶于强碱?设计一个实验,证明CH3COOH是弱电解质,盐酸为强电解质?解析:H2S溶液PH值增大,即H减小,一是加入强碱,则平衡一定向右移动S2增大。二是可加入水稀释,尽管平衡向右移动,S2物质的量一定增大,但溶液的体积增加得更大。因此,S2降低。由于Al (OH)3同时存在如下平衡:H+AlO2+H2OAl (OH)3 Al3+3OH,加入强酸平衡向Al3方向移动,加入强碱,
10、平衡向AlO2方向移动。 先分别用PH试纸测定CH3COOH、HCl的PH值,然后各取10 mL的两种酸,稀释为100mL,再分别测定PH值,盐酸PH值增大一个单位,而CH3COOH小于1个单位)。【例题2】0.1mol/L氨水中,存在着NH3H2O NH4+OH- DE电离平衡,当改变条件时,用箭头表明变化。解析:考查弱碱溶液中电离平衡与外界条件改变相依赖的关系。值得注意的是加入水,冲稀与促进电离的关系。0.1mol/L是较稀溶液,促进电离但会减少离子的浓度。【例题3】下列叙述中,能证明某物质是弱电解质的是 A熔化时不导电 B不是离子化合物,而是极性共价化合物C水溶液的导电能力很差 D溶液中
11、已电离的离子和未电离的分子共存。解析:解答此题必须明确强弱电解质的有关概念。(1)弱电解质在水溶液中部分电离,因此在溶液中已电离出的离子和未电离的分子一定共存,选项D正确。(2)有些电解质(无论强弱)在熔化时不能电离,故不能导电,如极性共价化合物H2SO4、H3PO4(弱电解质),可见选项A不是答案。(3)从结构上讲极性共价化合物可能为强电解质如强酸,可以是非电解质如NH3,也可以是弱电解质如HF、H2S等,因此选项B也不是答案。(4)溶液的导电能力与溶液离子的浓度有关,强电解质的稀溶液导电能力也很差。因此在没有浓度限制时不能用导电能力强弱来判断强弱电解质。C不是答案。答案:D【例题4】一定温
12、度下,冰醋酸加水稀释过程中溶液的导电能力有如图所示曲线,请回答。(1)“O”点为什么不导电_。(2) a、 b、 c三点的pH由小到大的顺序为_。(3)a、b、c三点中,醋酸的电离度最大的一点是_。(4)若使c点溶液中的CH3COO-提高,在如下措施中,可选择 A加热B加很稀的NaOH溶液C加固体KOHD加水E加固体CH3COONaF加Zn粒(5)在稀释过程中,随着醋酸浓度的降低,下列始终保持增大趋势的量是 AH BH个数CCH3COOH分子数 DHCH3COOH解析: (1)因为冰醋酸未电离,无离子。(2)从图象可知a、b、c三点导电能力大小顺序为bac,说明溶液中H+离子浓度大小顺序为 b
13、ac,因此pH由小到大的顺序为bac。(3)因为在一定温度下,溶液越稀电离度越大,因此c点的电离度最大。(4)在醋酸溶液中存在下列平衡:CH3COOHCH3COO-+ H;H>0由此可知加热以及加固体KOH、加Zn粒均可使平衡正向移动,且CH3COO-增大。加入很稀的NaOH溶液,加水虽也可使平衡正向移动,但因溶液冲稀,所以CH3COOH减小。加入固体CH3COONa,平衡逆向移动,但因加入较多CH3COO-,故使其浓度增大,因此答案为(A)、(C)、(E)、(F)。(5)在稀释过程中,CH3COOH的电离度增大,因而H个数肯定增大,CH3COOH分子数不断减小,HCH3COOH=n(H
14、) n(CH3COOH),所以HCH3COOH不断增大.答案:(B)、(D)。【例题5】 对于弱酸,在一定温度下达到电离平衡时,各微粒的浓度存在一种定量的关系。 若25时有HAH+A,则K=式中:K为电离平衡常数,只与温度有关,c为各微粒的平衡浓度。下表是几种常见弱酸的电离平衡常数(25)。酸电离方程式电离平衡常数KCH3COOHCH3COOHCH3COO+H+176×105H2CO3H2CO3H+HCO3HCO3H+CO32K1=431×107K2=561×1011H2SH2SH+HSHSH+S2K1=91×108K2=11×1012H3PO
15、4H3PO4H+H2PO4H2PO4H+HPO42HP42H+PO43K1=752×103K2=623×108K3=220×1013回答下列各题: (1)K只与温度有关,当温度升高时,K值_(填“增大”、“减小”、“不变”)。 (2)在温度相同时,各弱酸的K值不同,那么K值的大小与酸性的相对强弱有何关系?_。 (3)若把CH3COOH、H2CO3、HCO3-、H2S、HS-、H3PO4、H2PO4-、HPO42-都看作是酸,其中酸性最强的是_,最弱的是_。 (4)多元弱酸是分步电离的,每一步都有相应的电离平衡常数,对于同一种多元弱酸的K1、K2、K3之间存在着数量
16、上的规律,此规律是_,产生此规律的原因是_。 解析: (1)温度升高,促进电离,所以K值增大 (2)K值越大,电离出的氢离子浓度越大,所以酸性越强 (3)H3PO4 HPO42(4)K1:K2:K31:105:1010 上一级电离产生的H+对下一级电离有抑制作用 疑难点拨一、探究物质的导电性应注意的若干问题1、电解质、非电解质的导电性电解质在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物。注意:(1)能导电的物质不一定就是电解质,如铜、石墨等;(2)电解质不一定能导电,如熔融的NaCl能导电,但NaCl晶体、HCl气体等均不导电。非电解质在水溶液中和熔融状态下都不能导电的化合物。水溶液能导电的化合物也有可
17、能是非电解质,如SO2、NH3的水溶液能导电,是因其与水作用后的生成物电离所致,并非自身电离出自由离子,所以它们是非电解质。2、离子化合物、共价化合物的导电性离子化合物阴、阳离子间通过离子键形成的化合物。固态不导电,溶于水或受热熔化时能导电。共价化合物不同的原子间通过共用电子对形成的化合物。液态都不导电,只有部分共价化合物溶于水时能导电。如能证明氯化氢是共价化合物的事实只能是:液态氯化氢不导电。3、导电性强弱与电解质强弱的关系电解质溶液的导电性强弱与溶液中自由移动的离子浓度(严格说电荷浓度)有关。强电解质溶于水后几乎完全电离的电解质;弱电解质溶于水后只有部分电离的电解质。(1)强电解质溶液的导
18、电性不一定比弱电解质溶液的导电性强。(2)难溶性盐(如BaSO4、AgCl等)在水中的溶解度极小,致使电离产生的离子浓度太小,因而导电能力很弱,但由于它们是离子化合物,在水溶液中溶解的那部分能完全电离,故它们仍属于强电解质。(3)溶液导电性的强弱与电解质的强弱没有必然的联系。导电能力强的溶液不一定是强电解质的溶液,强电解质的溶液不一定导电能力就强。4、 导电性强弱与电离平衡移动的关系当外界条件(如温度、浓度等)发生变化时,会破坏原电离平衡。电离平衡的移动会引起离子浓度和溶液导电性的变化。以0.1 mol/L CH3COOH为例,加水稀释溶液的过程中导电能力变化的比较:(1)冰醋酸加水稀释(如图
19、1)(2)0.1 mol/L醋酸溶液加水稀释(如图2)二、以氨水为例分析电离常数、电离度与电离平衡的关系以氨水为例,氨水的K电离可表示为:当温度升高,氨水的K电离增大,这样,其中的c(NH3·H2O)要减小,而c(NH4)和c(OH-)要增大,这说明电离平衡向分子离解为离子的方向发生了移动。如果温度不变,通入氨气,使c(NH3·H2O)增大,由于K电离不变,则c(NH4)和c(OH-)也必将增大,即电离平衡向分子离解为离子的方向发生了移动。同样地,如果加入NH4,使c(NH4)增大,由于K电离不变,则c(NH3·H2O)要增大,c(OH-)要减小,说明电离平衡向离
20、子结合成分子的方向发生了移动。所以,我们用电离平衡来分析温度和浓度对电离平衡移动的影响时,只要把数学中正比和反比的关系运用于,根据电离常数,我们还可以知道电离度为什么会与弱电解质的浓度有关。仍以氨水为例,设氨水的浓度为cmolL,它的电离度为。那么在该氨水中发生电离的NH3·H2O分子浓度为cmolL,同时生成的铵根离子和氢氧根离子的浓度也都是c molL。我们可用下式进行分析: 如果我们把1-近似地取为1,这样从上式可知,和c有关,c越大,越小。如果5,用求得的值和实验测定值很接近,我们一般就用该式来计算的值由于电离度的大小与浓度有关,因此,必须用相同浓度下电离度的大小来比较弱酸之
21、间的相对强弱。而电离常数与浓度无关,所以用电离常数来比较弱酸的相对强弱就比用电离度方便得多。只要知道一元弱酸的K电离和多元弱酸的K1,凡K电离(或K1)数值较大的酸,相对来说就是比较强的一种酸。三、如何区别强酸和弱酸1、根据定义区别:(1)强酸在水溶液中全部电离,不存在溶质分子;弱酸在水溶液中部分电离,因存在电离平衡,所以既含溶质离子,又含溶质分子。(2 )同温度、同浓度的强酸溶液的导电性强于弱酸溶液的。(3)pH相同的强酸和弱酸,弱酸的物质的量浓度大于强酸的。(4 )弱酸和其对应的盐可配成缓冲溶液,抵抗少量强酸、强碱,使该溶液的pH基本保持不变;而强酸及其盐不具有这样的性质。2、根据稀释过程
22、C(H)变化区别:(5)pH体积相同的强酸和弱酸,当加水稀释相同倍数时,pH值变化大的为强酸,pH值变化小的为弱酸。(6)稀释浓的弱酸溶液,一般是C(H)先增大后减小;稀释浓的强酸溶液,C(H)一直减小。3、根据中和反应区别:(7) 中和同体积、同pH的强酸和弱酸,弱酸的耗碱量多于强酸的。(8 )pH体积相同的强酸和弱酸与等物质的量的强碱发生中和反应后,若溶液呈中性,该酸为强酸;若溶液呈酸性,则该酸为弱酸(除极弱酸外,如HCN)。4、根据与其它物质发生化学反应的速率、生成气体的量等区别:(9) pH相同、体积也相同的强酸和弱酸跟足量活泼金属反应时,起始速率相同;在反应过程中,弱酸反应较快,产生
23、的氢气量多;而强酸反应较慢,产生的氢气量少。(10 )同浓度、同体积的强酸和弱酸,分别与足量较活泼的金属反应,强酸产生氢气的速率较大;弱酸产生氢气的速率较小当二者为同元酸时,产生氢气的物质的量相等。第三章 水溶液中的离子平衡第二讲 水的电离和溶液的酸碱性复习目的:1、从水的电离平衡去理解水的离子积和溶液pH值的含义。2、掌握溶液pH值跟氢离子浓度和溶液酸碱性的关系。3、初步学会计算酸碱的pH值以及氢离子浓度和pH值的互算。复习重点:水的离子积,溶液酸碱性和溶液pH值的关系复习难点:水的离子积,有关溶液pH值得简单计算。一、水的电离和溶液的pH值1、水的电离:水是极弱的电解质,能微弱地电离出H+
24、和OH-,存在着电离平衡。在25时,水中C(H)和C(OH-)的乘积为1×10-14。25时,Kw ,Kw只随温度的升高而 ,无论是中性、酸性、碱性的稀溶液中都有H·OH- = KW。2、溶液浓度C mol/L、H,电离度、pH值之间的关系3、测定pH值的常用方法 酸碱指示剂 pH试纸:使用方法 pH计:最精确4、溶液混和后的pH值的计算(1)强酸与强酸溶液混和,先求 ,再求PH值H若等体积混和,且原溶液PH值相差2时,PH混 (2)强碱与强碱溶液混和,先求 ,通过H,再求pH值。OH-若等体积混和,且原溶液pH值相差2时,则PH混 (3)强酸与强碱溶液混和:若酸过量:H若
25、酸碱正好完全反应:pH 若碱过量则OH-.再求 H和PH值。(4)未标明酸碱的强弱,如把pH3与pH11的溶液等体积混和后,若二者为强酸强碱pH ;若为弱酸强碱,则 有余,pH ,若强酸弱碱混和则 有余,pH 。二、酸碱中和滴定1、酸碱中和滴定概念: 叫做酸碱中和。滴定的原理:n元酸与 n元碱恰好完全中和时:n C酸 V酸nC碱 V碱。如果用A代表一元酸,用B代表一元碱,可以利用下列关系式来计算未知碱(或酸)的物质的量浓度:CB=2、酸碱中和滴定实验实验仪器: 实验药品: 、 、 实验步骤: 查:检查两滴定管是否漏水和堵塞;洗: 盛:调:用小烧杯分别取盐酸、氢氧化钠溶液注入酸、碱滴定管中,并赶
26、走气泡,调节滴定管中液面高度,在“ ”ml之间,并记下读数。取:从碱式滴定管中放出25.00mL氢氧化钠溶液于锥形瓶中,滴入2滴酚酞试液,将锥形瓶置于酸式滴定管下方,并在瓶底衬一张白纸。滴定:左手 ,右手 ,边滴入盐酸,边不断摇动锥形瓶,眼睛 。记:当看到加一滴盐酸时,锥形瓶中溶液红色突变无色时,停止滴定,准确记下盐酸读数,并准确求得滴定用去的盐酸体积。算:整理数据进行计算。练习1、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,
27、(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粉红色时,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) 。2、下列实验中,直接采用沾有水滴的仪器,对实验结果没有影响的是( )A.氨的喷泉实验:烧瓶 B.实验制取氧气:试管C.中和滴定:锥形瓶 D.中和滴定:滴定管3、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
28、碱酚酞(甲)C碱酸甲基橙(甲)D酸碱酚酞(乙)4、下面是用标准酸滴定待测碱而引起的结果变化情况 :实验操作情况对c碱的影响开始滴定时滴定管尖嘴处留有气泡偏 读数开始时仰视,终止时俯视偏 到滴定终点时尚有一滴酸挂在滴定管尖嘴外而未滴入锥瓶偏 洗净的酸管未用标准液润洗偏 洗净的锥瓶用待测碱润洗偏 不小心将标准液滴至锥瓶外偏 不小心将待测碱液溅至锥瓶外偏 滴定前向锥形瓶中加入10 mL蒸馏水,其余操作正常 疑难点拨一、几个重要的pH规律1、相同物质的量浓度的酸溶液,pH值顺序为多元强酸 < 一元强酸 < 弱酸。相同物质的量浓度的碱溶液,pH值顺序为多元强碱 > 一元强碱 >
29、弱碱。pH值相同的酸溶液,则酸的物质的量浓度顺序为弱酸 > 一元强酸 >多元强酸。pH值相同的碱溶液,则碱的物质的量的浓度顺序为弱碱 > 一元强碱 > 多元强碱。2、稀释定律:稀释前后,溶质的物质的量不变(溶质的质量也不变),即C2 =C1 。注意:稀释前后,溶质所含离子的量不一定守恒。对强电解质而言:c(离子)1V1=c(离子)2V2对弱电解质而言:c(离子)1V1c(离子)2V2pH值的变化强 酸强 碱弱 酸弱 碱稀释10倍 增1减1增大值1减小值1稀释100倍 增2减2增大值2 减小值2 无限稀释 7(<7)7(>7) 7(<7) 7(>7
30、)3、强碱与强碱、强酸与强酸等体积混合例1、将pH=1和pH=3的盐酸等体积混合后,求其pH值。H混 经验规律:两者pH值的差值2的两种强酸,等体积混合液的pH值等于“原小值0.3”。如pH=1与pH=4、5、6的盐酸混合,pH值均为:10.3=1.3。例2、将pH=12和pH=10的NaOH溶液等体积混合后溶液的pH值。OH混 故PH=14=11.7经验规律:两者pH值的差值2的两种强碱,等体积混合液的pH值等于“原大值0.3”。如pH=12与pH=10、9、8的NaOH混合,pH值等于:120.3=11.7。二、加水稀释后溶液pH的计算要注意三点在计算溶液加水稀释后,所得溶液的pH时,应注
31、意以下三点:(1)要审清题意,注意是强酸、强碱,还是弱酸、弱碱。(2)要注意在计算碱性溶液的pH时,一定要先计算出原溶液的OH-,再根据稀释后溶液的OH-计算出H+或pOH后,再算溶液的pH。(3)对于强酸溶液体积稀释原来的10n倍时,则所得溶液的pH增大n个单位(注意pH一定小于7)。对于强碱溶液体积稀释到原来的10n倍时,则溶液的pH减小n个单位(最后结果不得小于或等于7)。例如将pH=2的盐酸稀释100倍后,溶液的pH等于4。将pH=13的NaOH溶液稀释1000倍后,溶液的pH=10。将pH=8的氢氧化钡溶液稀释100倍后,溶液的pH接近于7,但还是略大于7。三、关于水的电离和水的离子
32、积的有关计算1、计算中应注意的几个问题:H2OH+OH-(正反应吸热),25°C时C(H)=C(OH-)=10-7mol/L,水的离子积为10-14mol/L。理解水的离子积要注意三个方面:(1)水的离子积与温度有关,因水的电离过程吸热,升温有利于水的电离,水的离子积增大。如:100°C时,水的离子积为10-12mol/L。(2)水的离子积揭示了在任何水溶液中都存在水的电离平衡,都有H和OH-共存,只是相对含量不同。(3)水的离子积不仅适用于纯水,还适用于酸性溶液或是碱性溶液。且都有C(H)水=C(OH-)水。如:酸性溶液中:C(H)酸+C(H)水·C(OH-)水
33、=KW ;碱性溶液中:C(OH-)碱+C(OH-)水·C(H)水= KW例1 、把1mLPH=5的盐酸稀释至1L,此时溶液的PH是A67之间 B78之间 C8 D7解析:当盐酸稀释到PH=7时,再继续稀释仍PH=7,PH不可能再继续增大。例2、把1mL0.1mol/L的H2SO4加水稀释成2L溶液,在此溶液中由水电离产生的H,其浓度接近于 A. 1×10-4 mol/L B. 1×10-8 mol/L C. 1×
34、10-11 mol/L D. 1×10-10 mol/L解析:温度不变时,水溶液中氢离子的浓度和氢氧根离子的浓度乘积是一个常数。在酸溶液中氢氧根离子完全由水电离产生,而氢离子则由酸和水共同电离产生。当酸的浓度不是极小的情况下,由酸电离产生的氢离子总是远大于由水电离产生的(常常忽略水电离的部分),而水电离产生的氢离子和氢氧根离子始终一样多。所以,酸溶液中的水电离的氢离子的求算通常采用求算氢氧根离子。 稀释后C(H) =(1×10-3L×0.1mol/L)/2L = 1
35、215;10-4mol/L,C(OH-) = 1×10-14/1×10-4 = 1×10-10 mol/L,答案:D。例3、室温下,在PH=12的某溶液中,由水电离出的C(OH-)可能为A10-7mol/L B10-6mol/L C10-2mol/L D10-12mol/L解析:如果溶质是碱(可能是强碱也可能是弱碱),C(OH-)碱+(OH-)水=10-2mol/L,而C(OH-)水=C(H)=10-14/10-2=10-12mol/L;如果溶质是强碱弱酸盐(如NaF),则F-与水电离产生的H结合成弱电解质HF而促进了水的电离,溶液中的OH-完全来源于水的电离,即
36、C(H)水=C(OH-)水=10-2mol/L。答案为C、D。例4、 某温度下,纯水中的C(H)=2×10-7mol/L,则此时溶液的C(OH-)为 mol/L;若温度不变,滴入稀硫酸,使C(H)=5×10-6mol/L,则C(OH-)= mol/L。解析:任何温度下,纯水电离出的C(H)=C(OH-),故C(OH-)为2×10-7mol/L;此时水的离子积为4×10-14,不管是酸性溶液还是碱性溶液,只要温度不变水的离子积就不变,则C(OH-)=8×10-9mol/L。典例剖析【例1】(1)与纯水的电离相似,液氨中也存在着微弱的电离:2NH3
37、 NH4+NH2-据此判断以下叙述中错误的是( )A液氨中含有NH3、NH4+、NH2-等微粒B一定温度下液氨中C(NH4+)·C(NH2-)是一个常数C液氨的电离达到平衡时C(NH3) = C(NH4+) = C(NH2-)D只要不加入其他物质,液氨中C(NH4+) = C(NH2-) (2)完成下列反应方程式在液氨中投入一小块金属钠,放出气体。NaNH2溶于水的反应。类似于“H+OH=H2O”的反应。解析:此题要求掌握水自偶的实质(水分子电离产生的H+与H2O结合形成H3O+)以及水的电离平衡,并能迁移应用于对于NH3电离的认识:NH3分子电离产生H+和NH2,H+与NH3结合生
38、成NH4+,液氨电离产生等量的NH2与NH4+,一定温度下离子浓度乘积为一常数;NH4+类似于H+,NH2类似于OH。具备上述知识后,就可顺利完成解题。答案:(1)C(2)2Na+2NH3=H2+2NaNH2NaNH2+H2O=NaOH+NH3或NH2+H2O=OH+NH3NH2+NH4+ =2NH3或NH4Cl+NaNH2=2NH3+NaCl【例2】某温度下纯水中C(H+) = 2×10-7 mol/L,则此时溶液中的C(OH-) = _。若温度不变,滴入稀盐酸使C(H+) = 5×10-6 mol/L,则此时溶液中的C(OH-) = _。解析:由水电离产生的H+与OH-
39、量始终相等,知纯水中C(H+) = C(OH-)。根据纯水中C(H+) 与C(OH-)可求出此温度下水的Kw的值,由Kw的性质(只与温度有关,与离子浓度无关),若温度不变,稀盐酸中Kw仍为此值,利用此值可求出盐酸中的C(OH-)。 答案:纯水中 C(OH-) = C(H+) = 2×10-7 mol/L Kw = C(H+)·C(OH-) = 2×10-7×2×10-7 = 4×10-14 稀盐酸中 C(OH-) = Kw / C(H+) = (4×10-14) / (5×10-6) = 8×10-9 m
40、ol/L【例3】 :某溶液中由水电离出来的C(OH)=10-12mol/L,则该溶液中的溶质不可能是( )A、HCl B、NaOH C、NH4Cl D、H2SO4解析:由水电离反应式知:此溶液水电离产生的C(H+)=C(OH) =10-12mol/L,若溶液中的H+全部来自水的电离,则此溶液显碱性,是因溶有碱类物质所致,若溶液中的H+不仅为水电离所产生,则此溶液显酸性,为酸性物质电离所致。NH4Cl不可能电离产生H+。解答:C【例4】能促进水的电离,并使溶液中C(H+)>C(OH)的操作是 ( )(1)将水加热煮沸 (2)向水中投入一小块金属钠 (3)向水中通CO2 (4)向水中通NH3
41、 (5)向水中加入明矾晶体 (6)向水中加入NaHCO3固体 (7)向水中加NaHSO4固体A、(1)(3)(6)(7) B、(1)(3)(6) C、(5)(7) D、(5)解析:本题主要考查外界条件对水的电离平衡的影响,请按如下思路完成本题的解:本题涉及到哪些条件对水的电离平衡的影响?各自对水的电离平衡如何影响?结果任何(C(H+)与C(OH)相对大小)?归纳酸、碱、盐对水的电离平衡的影响。解答: D【例5】、下列溶液,一定呈中性的是 ( ) A.由等体积、等物质的量浓度的一元酸跟氢氧化钠溶液混合后所形成的溶液B.H+=1×10-7mol·L-1的溶液 C.pH=14-p
42、OH 的溶液 D.pH=pOH 的溶液 (2000年化学试测题) 解析:此题要求将教材中定义pH方法迁移应用于表示pOH以及pH与pOH的关系,根据pH的定义方法,可定义pOH= lgC(OH),将室温下水的离子积的表达式C(H+)×C(OH)=1014两边取负对数,lgC(H+)lgC(OH)= lg1014,整理得pH+pOH=14。应用所得关系式分析可得D答案。点评:pOH= lgC(OH)、pH+pOH=14两个关系式及其应用均不在教学大纲和考纲范围内,我们不一定要掌握,但将教材中的知识、方法加以迁移应用,进行探究发现是教学大纲和考纲提出的能力要求。此题作为全国高考化学测试题
43、具有重要的指导意义,值得大家认真去领悟,在随后的2001年上海高考题以及2002年全国理科综合高考题中又出现了类似的题目。练习1、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,则下列叙述正确的是A、中性溶液的AG0 B、酸性溶液的AG0C、常温下0.lmol/L氢氧化钠溶液的AG12D、常温下0.lmol/L盐酸溶液的AG12( 2001年上海)2、有人曾建议用AG表示溶液的酸度(acidity arede),AG的定义为AGlg(H/OH)。下列表述正确的是A、在25时,若溶液呈中性,则pH7,AG1B、在25时,若溶液呈酸性,则pH7,AG0C、在25时,若溶液呈碱性,
44、则pH7,AG0D、在25时,溶液的pH与AG的换算公式为AG2(7pH) (2002理科综合)【例6】室温下将n体积pH=10和m体积pH=13两种NaOH溶液混合得pH=12的NaOH溶液,则n:m=解析:此题是关于两种不反应的溶液混合后溶液pH值的计算,根据混合前后溶质(NaOH)量守恒,列式求解解答:pH=10 C(H+)=10-10mol/L C(OH) =10-4mol/L pH=13 C(H+)=10-13mol/L C(OH) =10-1mol/L pH=12 C(H+)=10-12mol/L C(OH) =10-2mol/L 10-4·n + 10-1·m
45、 = (n+m) ×10-2 n :m = 100 :11规律:有关混合溶液的pH计算,题设条件可千变万化,正向、逆向思维,数字与字母交替出现,但基本题型只有两种:(1)混合后不反应,(2)混合后反应。对于溶液的稀释,可将水作为浓度为0的溶液,仍属混合后不反应一类,这一类混合溶液的pH应介于两种溶液的pH之间,因而酸、碱溶液无论加多少水稀释,其最终pH均不可能等于纯水的pH(即常温不可能为7)。混合溶液pH的计算方法也很简单,即设法求出混合溶液的C(H+),若是溶液显碱性,则必须先求出溶液的C(OH),然后再换算为C(H+)或按OH量守恒列式求解。【例7】25ºC,若10体
46、积的某强碱溶液与1体积的某强酸溶液混合后,溶液呈中性,则混合之前,该碱的pH与强酸的pH之间该满足的关系是_解析:由题意知,本题为酸、碱混合后完全中和,根据中和反应的实质可知,酸中n(H+)与碱中n(OH-)相等,故有C(H+)酸V酸 = C(OH-)碱V碱,由此关系列式可求得结果。解答:设酸的pH为a,C(H+)酸=10-a,碱的pH为b,C(OH-)碱=10-14 / 10-b=10- (14 - b),因为混合后溶液呈中性,所以C(H+)酸V酸 = C(OH-)碱V碱 10-a ×V = 10 - (14 - b) ×10V = 10 - (13 - b) ×
47、;V 10-a = 10 - (13 - b)两边取负对数:-lg10-a = -lg10 - (13 - b),a=13-ba+b=13即酸的pH与碱的pH之和为13点评:上面解法尽管可顺利地得出本题的解,但题中的酸碱体积比可以任意变换,则每一变换都得重新求解,这就启发我们能否找出酸、碱pH与两者体积比之间的关系呢?同时若混合后不显中性其关系又会怎样呢?将上面的解改为:C(H+)酸V酸 = C(OH-)碱V碱10-a ×V酸 = 10 - (14 - b) ×V碱10-a·10-b=10-14·(V碱 / V酸)两边取负对数得:a+b=14lg(V碱
48、/ V酸)若混合后溶液显酸性。若混合后溶液显碱性。 知能训练一 选择题 1.水是一种极弱的电解质,在室温下平均每n个水分子只有一个水分子能电离,则n是 ( )A.1×10-4 B. 55.6×107C. 1×107D. 6.02×10212将1mol·L-1H2SO4溶液100mL与质量分数为10%的NaOH溶液50g混合均匀后,滴入甲基橙指示剂,此时溶液的颜色是 ( )A浅紫色 B黄色 C红色 D无色3.pH定义为pH=-lgc(H),pOH定义为pOH=-lgc(OH-),Kw表示25时水的离子积常数,则弱酸性溶液中的c(H)可表示为 (
49、)A、Kw/pOH mol/L B、10pOH-14 mol/L C、10 14-pOH mol/L D、10-pOH mol/L4能使水的电离平衡正向移动,而且所得溶液呈酸性的是 ( )A将水加热到100时,水的pH=6 B向水中滴加少量稀硫酸C向水中滴加少量NaHCO3 D向水中加入少量明矾晶体5. 常温下某溶液中水电离出的C(H+) = 1×10-13 mol/L,则下列说法中正确的是 ( )A该溶液一定呈酸性B该溶液一定呈碱性C该溶液中一定有C(OH-) = 0.1mol/L D该溶液的pH值为1或13625时,在水电离出的C(H+)=1×10-5摩/升的溶液中,一定能大量共存的是 ( )A.Al3+、NH4+、SO42-、Cl-B. Mg2+、K+、SO42-、HCO3-C.K+、Na+、Cl-、SO42- D.Ba2+、Cl-、Na+、PO43-7.有、三瓶体积相等,浓度都是1mol/L的HCl溶液,将加热蒸发至体积减小一半,在中加入CH3COONa固体(加入后溶液仍呈酸性),不作改变,然后以酚 酞作指示剂,用溶液滴定上述三种溶液,消耗的NaOH溶液的体积是 (
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