2023版高中化学人教版选择性必修1 第三章 水溶液中的离子反应与平衡 第二节 水的电离和溶液的pH

第二节水的电离和溶液的pH

1.水的电离方程式水是极弱的电解质,其电离方程式为2H2O

H3O++OH-,简写为H2O

H++OH-,电离过程吸热。名师点拨水的电离的四个特点(1)“难”:极难电离,在25℃时纯水中c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol·L-1。(2)“逆”:可逆过程。(3)“等”:电离出的H+和OH-浓度相等。(4)“吸”:是吸热过程。2.水的离子积常数(1)表达式:KW=c(H+)·c(OH-)。1|水的电离(2)影响因素:一定温度时,KW是个常数;KW只与温度有关,温度越高,KW越大。25℃时,KW=1×10-14;100℃时,KW=1×10-12。(3)适用范围:KW不仅适用于纯水,也适用于稀的电解质溶液。3.外界条件对水电离平衡的影响水的电离:H2O

H++OH-

条件变化平衡移动方向c(H+)c(OH-)KW电离程度升高温度右移增大增大增大增大加酸左移增大减小不变减小加碱左移减小增大不变减小加活泼金属(如Na)右移减小增大不变增大1.溶液的酸碱性取决于c(H+)和c(OH-)的相对大小2.溶液的pH(1)计算公式:pH=-lgc(H+)。(2)溶液的酸碱性与pH的关系(常温下):溶液的酸碱性c(H+)与c(OH-)比较常温下c(H+)大小pH酸性溶液c(H+)>c(OH-)c(H+)>1.0×10-7mol·L-1<7中性溶液c(H+)=c(OH-)c(H+)=1.0×10-7mol·L-1=7碱性溶液c(H+)<c(OH-)c(H+)<1.0×10-7mol·L-1>72|溶液的酸碱性与pH

3.pH的测定方法(1)pH试纸法①测定操作:用镊子夹取一小块试纸放在干燥、洁净的玻璃片或表面皿上,用干

燥、洁净的玻璃棒蘸取待测液点在试纸上,将试纸显示的颜色与标准比色卡对

照,读出pH。②常用的广泛pH试纸只能读取1~14的整数。(2)pH计测定:可用来精密测量溶液的pH,其量程为0~14,可读取一位或两位小数。特别提醒

(1)不能用湿润的玻璃棒蘸取待测液,也不能将pH试纸用水润湿,否则

会将溶液稀释,可能导致所测定的pH不准确(使酸性溶液的pH变大,碱性溶液的

pH变小,但中性溶液pH不受影响)。(2)若某溶液具有漂白性,则不能用酸碱指示

剂测定该溶液的酸碱性,也不能用pH试纸测定其pH。(3)不能用pH试纸测c(H+)>1mol·L-1或c(OH-)>1mol·L-1的溶液的pH。1.概念和原理(1)概念:依据中和反应,用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的方

法。(2)原理:在中和反应中,酸提供的H+与碱提供的OH-的物质的量相等,即mc酸·V酸=nc碱·V碱(m、n分别代表酸和碱的元数)。2.主要仪器及使用方法(1)仪器:滴定管、铁架台、滴定管夹、锥形瓶、烧杯。3|酸碱中和滴定指示剂变色范围(颜色与pH的关系)石蕊<5.0红色5.0~8.0紫色>8.0蓝色酚酞<8.2无色8.2~10.0浅红色>10.0红色甲基橙<3.1红色3.1~4.4橙色>4.4黄色(2)使用方法①滴定管:查漏→洗涤→润洗→装液→排气泡→调液面→记录。②锥形瓶:注液→记体积→加指示剂。3.指示剂的选择特别提醒

强酸与强碱相互滴定时,指示剂选甲基橙或酚酞都可以,但不能选石

蕊(遇酸、碱颜色变化不明显)。4.滴定操作特别提醒

①滴速:先快后慢,当接近滴定终点时,改为滴加半滴标准溶液(利用锥

形瓶内壁承接尖嘴处悬挂的半滴溶液)。②终点的判断:滴入最后半滴标准液,指

示剂变色,且在半分钟内不变色,视为滴定终点。5.数据处理为减少实验误差,重复实验2~3次,取消耗标准液体积的平均值,计算出待测液

的物质的量浓度。6.误差分析(1)分析依据:c(待测)=

,若V(标准)偏大⇒c(待测)偏大;若V(标准)偏小⇒c(待测)偏小。(2)以标准酸溶液滴定未知浓度的碱溶液(酚酞作指示剂)为例分析误差步骤操作V(标准)c(待测)洗涤酸式滴定管未用标准

溶液润洗偏大偏高碱式滴定管未用待测

溶液润洗偏小偏低锥形瓶用待测溶液润

洗偏大偏高锥形瓶洗净后还留有

蒸馏水不变无影响取液放出碱液的滴定管开

始有气泡,放出液体后

气泡消失偏小偏低滴定酸式滴定管滴定前有

气泡,滴定终点时气泡

消失偏大偏高振荡锥形瓶时部分液

体溅出偏小偏低部分酸液滴到锥形瓶

外偏大偏高溶液颜色较浅时滴入

酸液过快,停止滴定后

加一滴NaOH溶液无变

化偏大偏高读数酸式滴定管滴定前读

数正确,滴定后俯视液

面读数偏小偏低酸式滴定管滴定前读

数正确,滴定后仰视液

面读数偏大偏高1.一定温度下,加水稀释盐酸,溶液中的c(H+)、c(OH-)都减小,这种说法对吗?提示:不对。稀释盐酸,溶液中的c(H+)减小,因为温度不变,KW不变,所以c(OH-)增

大。2.稀电解质溶液中KW=c(H+)×c(OH-),其中的c(H+)、c(OH-)都是由水电离出来的,这

种说法对吗?提示:不对。稀电解质溶液中KW=c(H+)×c(OH-),式中的c(H+)、c(OH-)分别指溶液

中H+、OH-的总物质的量浓度。3.某同学用pH试纸测量新制氯水的pH为1,这种说法对吗?提示:不对。新制氯水具有漂白性,不能使用pH试纸进行测定。知识辨析4.KMnO4溶液应用碱式滴定管盛装,这种说法对吗?提示:不对。高锰酸钾溶液能腐蚀碱式滴定管的橡胶管,应用酸式滴定管盛装。5.中和滴定达到滴定终点时,所得溶液一定为中性,这种说法对吗?提示:不对。滴定终点溶液的酸碱性主要看反应产物的成分和指示剂的变色范

围,溶液不一定呈中性。6.中和滴定实验时,滴定管、锥形瓶均要用待盛液润洗,这种说法对吗?提示:不对。锥形瓶不能用待盛液润洗。

1.水的电离平衡曲线的识别与理解

(1)曲线上的任意点(如a,b,c)的KW都相同,即c(H+)·c(OH-)相同,温度相同。(2)曲线外的任意点(如d)与曲线上任意点的KW不同,温度不同。1KW的应用(3)实现曲线上点之间的转化需保持温度不变,改变酸碱性;实现曲线上点与曲线

外点之间的转化需改变温度。2.溶液中水电离出的c(H+)或c(OH-)的计算方法KW表达式中c(H+)、c(OH-)均表示整个溶液中H+、OH-总物质的量浓度,但是一般

情况下有:(1)酸溶液中KW=c溶液(H+)·c水(OH-)[计算时忽略水电离出的H+的浓度,即c溶液(H+)=c酸(H+)]。(2)碱溶液中KW=c水(H+)·c溶液(OH-)[计算时忽略水电离出的OH-的浓度,即c溶液(OH-)=c碱(OH-)]。(3)外界条件改变,水的电离平衡可能发生移动,但由水电离出的c(H+)与水电离出

的c(OH-)一定相等。(4)室温下,由水电离出的c(H+)=1×10-13mol·L-1的溶液可能呈酸性,也可能呈碱性。

典例已知在T1、T2温度下水的电离平衡曲线如图所示,则下列说法中不正确的是

(

)A.T1<T2B.一定温度下,改变水溶液中c(H+)或c(OH-),KW不会发生变化C.T2温度下pH为2的盐酸中,水电离出的c(H+)=1×10-10mol·L-1

D.将T1温度下0.1mol·L-1的盐酸稀释,溶液中所有离子的浓度均相应减小D思路点拨掌握KW的影响因素,能通过图像中的数据分析温度高低,并计算出该

温度下的KW,然后利用KW进行计算。解析

T1温度下,KW=10-7×10-7=10-14,T2温度下,KW=10-6×10-6=10-12,所以T1<T2,A正确;

KW只与温度有关,B正确;T2温度下KW=10-12,所以pH=2的盐酸中c水(H+)=c水(OH-)=c溶液(OH-)=

mol·L-1=1×10-10mol·L-1,C正确;稀释盐酸过程中,溶液中c(H+)减小,c(OH-)增大,D错误。

1.单一溶液pH的计算(1)cmol·L-1HnA(强酸)溶液的pH(25℃)①c(H+)=ncmol·L-1;②pH=-lgnc。(2)cmol·L-1B(OH)n(强碱)溶液的pH(25℃)①c(OH-)=ncmol·L-1;②c(H+)=

=

mol·L-1;③pH=14+lgnc。2.混合溶液pH的计算方法(1)两强酸溶液混合(混合后溶液的体积变化忽略不计)c混(H+)=

,然后再求pH。(2)两强碱溶液混合(混合后稀溶液的体积变化忽略不计)2溶液pH的计算先计算c混(OH-)=

,再求c混(H+)=

,最后求pH。(3)强酸溶液与强碱溶液混合(混合后溶液的体积变化忽略不计)①恰好完全反应,混合溶液呈中性,pH=7(25℃)。②若酸过量:先求反应后混合溶液中的c混(H+)=

,再求pH。③若碱过量:先求反应后混合溶液中的c混(OH-)=

,再求c混(H+)=

,最后求pH。

典例25℃,将100mL0.14mol·L-1NaOH溶液与100mL0.06mol·L-1H2SO4溶液混合,所得200mL混合溶液的pH为

(

)A.12B.12.3C.13D.14思路点拨首先分析混合后溶液酸碱性,然后确定pH的计算方法。解析

两溶液混合后OH-过量,反应后c(OH-)=

=0.01mol·L-1,根据25℃,水的离子积常数KW=1×10-14可得溶液中氢离子浓度为

mol·L-1=1×10-12mol·L-1,则该混合溶液的pH=12。A

1.强酸与强碱滴定过程中pH曲线变化(以0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L-1盐酸为例)

3滴定曲线的分析与应用氢氧化钠溶液滴定等浓度等体积的盐酸、醋酸的滴定曲线盐酸滴定等浓度等体积的氢氧化钠溶液、氨水的滴定曲线

曲线起点不同:强碱滴定强酸、弱酸的曲线,强酸起点低;强酸滴定强碱、弱碱的曲线,强碱起点高突跃点变化范围不同:强碱与强酸(强酸与强碱)反应的突跃点变化范围大于强碱与弱酸(强酸与弱

碱)反应的突跃点变化范围2.强酸(碱)滴定弱碱(酸)pH曲线比较特别提醒

恰好中和=酸碱恰好完全反应≠滴定终点≠溶液呈中性。

典例如图曲线a和b是25℃时盐酸与氢氧化钠溶液相互滴定的滴定曲线,下列叙述正确的是

(

)

A.盐酸的物质的量浓度为1mol·L-1B.P点时恰好完全反应,溶液呈中性C.曲线a是盐酸滴定氢氧化钠溶液的滴定曲线D.酚酞不能用作本实验的指示剂B思路点拨首先看横、纵坐标,搞清楚是酸滴定碱,还是碱滴定酸;然后看起点,起

点可以看出酸性或碱性的强弱,这在判断滴定终点时至关重要;最后找滴定终点

和pH=7的中性点,判断滴定终点的酸碱性。解析

曲线a起点溶液的pH=1,说明曲线a表示的是氢氧化钠溶液滴定盐酸的滴

定曲线,故c(HCl)=