【志鸿优化设计】2014届高考化学一轮复习 第八章 物质在水溶液中的行为第一节水溶液教学案 鲁科版

第八章物质在水溶液中的行为第一节水溶液考纲点击1．了解水的电离、离子积常数、影响水电离平衡的因素。2．了解溶液的pH的定义。3．了解溶液的酸碱性与pH的关系。4．了解测定溶液pH的方法，能进行pH的简单计算。一、水的电离1．电离方程式水是一种________的电解质，H2O＋H2O____________ΔH＞0，简写为____________ΔH＞0。2．水的离子积常数(1)符号：________。(2)公式：KW＝__________________，25℃时KW＝__________mol2·L－2。3．影响KW大小的因素(1)水的电离过程是个________的过程，故温度升高，H2O的KW________。(2)水的离子积是水电离平衡时的性质，不仅适用于纯水，也适用于稀的________水溶液，只要________不变，KW就不变。4．影响水的电离平衡的因素水的电离平衡移动c(H＋)c(OH－)水的电离程度KW升高温度加盐酸加烧碱加FeCl3溶液加纯碱加金属钠特别提示：(1)水的离子积常数KW＝c(H＋)·c(OH－)，其实质是水溶液中的H＋和OH－浓度的乘积，不一定是水电离出的H＋和OH－浓度的乘积，所以与其说KW是水的离子积常数，不如说是水溶液中的H＋和OH－的离子积常数。即KW不仅适用于水，还适用于酸性或碱性的稀溶液。不管哪种溶液均有c(H＋)H2O＝c(OH－)H2O。(2)水的离子积常数指出了在任何水溶液中均存在水的电离平衡，都有H＋和OH－共存，只是相对含量不同而已。(3)溶液中由H2O电离产生的c(H＋)的大小比较一般可先对物质进行分类，酸碱一类抑制水的电离，盐分为能促进水电离的盐和强酸强碱盐，然后对照选项可迅速解题。即时训练1能影响水的电离平衡，并使溶液中的c(H＋)＞c(OH－)的操作是()。A．向水中投入一小块金属钠B．将水加热煮沸C．向水中通入二氧化碳气体D．向水中加食盐晶体即时训练225℃时，相同物质的量浓度的下列溶液：①NaCl②NaOH③H2SO4④(NH4)2SO4，其中水的电离程度按由大到小顺序排列的一组是()。A．④＞③＞②＞①B．②＞③＞①＞④C．④＞①＞②＞③D．③＞②＞①＞④二、溶液的酸碱性与pH1．溶液的酸碱性溶液的酸碱性是由溶液中c(H＋)与c(OH－)的相对大小决定的：c(H＋)与c(OH－)的关系溶液酸碱性pHc(H＋)____c(OH－)酸性可能大于、小于或等于7，温度为25℃时________7c(OH－)____c(H＋)碱性可能大于、小于或等于7，温度为25℃时________7c(H＋)____c(OH－)中性可能大于、小于或等于7，温度为25℃时________72．溶液的pH(1)计算公式：氢离子浓度的负对数，即pH＝________；同理pOH＝________。(2)适用范围：________。(3)表示意义：表示溶液酸碱性的强弱，pH越____，酸性越强；pH越____，碱性越强。(4)pH测定方法：pH试纸(整数值)酸碱指示剂(pH范围)pH计(精确值)(5)pH的换算关系3．pH试纸的使用方法用镊子夹取一小块pH试纸放在洁净干燥的________(或________)上，用________蘸取一滴待测液点在pH试纸的中央，试纸变色后，与__________对比读出溶液的pH(0～14整数)。4．常温下，溶液的酸碱性与c(H＋)、c(OH－)和pH的关系溶液的酸碱性eq\f(c(H＋),(mol·L－1))eq\f(c(OH－),(mol·L－1))pHeq\f(KW(25℃),(mol2·L－2))中性溶液____1×10－7____1×10－7____71×10－14酸性溶液____1×10－7____1×10－7____7碱性溶液____1×10－7____1×10－7____7特别提示：(1)溶液呈现酸、碱性的实质是c(H＋)与c(OH－)的相对大小，不能只看pH，一定温度下pH＝6的溶液也可能显中性，也可能显酸性，应注意温度。(2)pH试纸使用前不能用蒸馏水润湿，否则待测液因被稀释可能产生误差(相当于对测定溶液的稀释，测得结果对于酸性溶液pH偏大，对于中性溶液，不影响测定结果，对于碱性溶液pH偏小)；用pH试纸读出的pH只能是整数。(3)25℃时，pH＝12的溶液不一定为碱溶液，pH＝2时溶液也不一定为酸溶液，还可能为能水解的盐溶液。(4)不可以用pH试纸测定氯水的pH，因为氯水呈酸性的同时呈现强氧化性(漂白性)。即时训练3下列说法正确的是________。①如果c(H＋)不等于c(OH－)，则溶液一定呈酸性或碱性②若c(H＋)/c(OH－)的值越大，则溶液的酸性越强③对水升高温度时，水的电离程度增大，pH变小，酸性增强④用pH表示任何溶液的酸碱性都很方便⑤c(H＋)＝10－6mol·L－1的溶液，pH＝6，一定呈酸性⑥一定条件下pH越大，溶液酸性越强⑦任何水溶液中都有H＋和OH－存在，且水电离出的H＋和OH－相等⑧pH相同的强酸与弱酸中，c(H＋)也相同即时训练4将纯水加热至80℃，下列叙述正确的是()。A．水的离子积不变B．水的pH变小，呈酸性C．水的pH变大，呈中性D．水中c(H＋)＝c(OH－)＞1×10－7mol·L－1一、影响水电离平衡的因素1．外界条件对水的电离平衡的影响特别提示：(1)水中加入不水解的盐，水的电离不移动，与纯水相似。(2)温度不同，水的电离程度不同。(3)温度相同时：①相同pH的溶液，水的电离程度也可能不同(如pH＝4的盐酸和pH＝4的AlCl3溶液)；②pH不同的溶液，水的电离程度也可能相同(如pH＝10的NaAc溶液和pH＝4的AlCl3溶液)。2．室温下水电离出的c(H＋)或c(OH－)的计算规律(1)中性溶液：c(H＋)＝c(OH－)＝1.0×10－7mol·L－1。(2)溶质为酸的溶液H＋来源于酸电离和水电离，而OH－只来源于水。如计算pH＝2的盐酸中水电离出的c(H＋)：方法是先求出溶液中的c(OH－)＝10－12mol·L－1，即水电离出的c(H＋)＝c(OH－)＝10－12mol·L－1。(3)溶质为碱的溶液OH－来源于碱电离和水电离，而H＋只来源于水。如pH＝12的NaOH溶液中，c(H＋)＝10－12mol·L－1，即水电离产生的c(OH－)＝c(H＋)＝10－12mol·L－1。(4)水解呈酸性或碱性的盐溶液H＋和OH－均由水电离产生。如pH＝2的NH4Cl溶液中，水电离的c(H＋)＝10－2mol·L－1，水电离产生的OH－浓度也为10－2mol·L－1，但是因被NHeq\o\al(＋,4)结合，最终溶液中的OH－只有10－12mol·L－1。pH＝12的Na2CO3溶液中H＋、OH－浓度变化与之相似。3．水电离的c(H＋)或c(OH－)的计算(25℃时)技巧酸溶液eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(c(H＋)＝c酸(H＋)＋c水(H＋),c(OH－)＝c水(OH－)＝c水(H＋)))碱溶液eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(c(OH－)＝c碱(OH－)＋c水(OH－),c(H＋)＝c水(H＋)＝c水(OH－)))盐溶液eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(酸性\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(c(H＋)＝c水(H＋),c(OH－)＝\f(KW,c(H＋)))),碱性\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(c(OH－)＝c水(OH－),c(H＋)＝\f(KW,c(OH－)))),中性：c(H＋)＝c水(H＋)＝c(OH－)＝c水(OH－)))特别提示：溶液中的c溶液(H＋)和水电离出来的c水(H＋)是不同的：(1)室温下水电离出的c水(H＋)＝1×10－7mol·L－1，若某溶液中水电离出的c水(H＋)＜1×10－7mol·L－1，则可判断出该溶液中加入了酸或碱抑制了水的电离；若某溶液中水电离出的c水(H＋)＞1×10－7mol·L－1，则可判断出该溶液中加入可以水解的盐或活泼金属促进了水的电离。(2)室温下，溶液中的c溶液(H＋)＞1×10－7mol·L－1，说明该溶液是酸溶液或水解显酸性的盐溶液；溶液中的c溶液(H＋)＜1×10－7mol·L－1，说明该溶液是碱溶液或水解显碱性的盐溶液。【例1】25℃时，水的电离达到平衡：H2OH＋＋OH－ΔH＞0，下列叙述正确的是()。A．向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH－)减小B．向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(H＋)增大，KW不变C．向水中加入少量固体CH3COONa，平衡逆向移动，c(H＋)减小D．向水中通入SO2气体或加入NH4Cl固体，均使水电离出的c(H＋)增大二、溶液的pH求算和酸碱性判断1．基本思路(1)若溶液为酸性，先求c(H＋)，再求pH；(2)若溶液为碱性，先求c(OH－)，再由c(H＋)＝eq\f(KW,c(OH－))求c(H＋)，最后求pH，也可以先求pOH{pOH＝－lgc(OH－)}，再由14－pOH求pH。2．类型及方法(室温下)(1)强酸溶液如浓度为cmol·L－1的HnA溶液，c(H＋)＝ncmol·L－1，所以pH＝－lgnc。(2)强碱溶液如浓度为cmol·L－1的B(OH)n溶液，c(OH－)＝ncmol·L－1，c(H＋)＝eq\f(10－14,nc)mol·L－1，所以pH＝14＋lgnc。(3)酸碱混合pH的计算先计算混合溶液的c(H＋)或c(OH－)，然后再计算pH。①两强酸混合：混合溶液中c(H＋)＝eq\f(c(H＋)1V1＋c(H＋)2V2,V1＋V2)②两强碱混合：混合溶液中c(OH－)＝eq\f(c(OH－)1V1＋c(OH－)2V2,V1＋V2)③强酸、强碱混合(一者过量)酸过量：c(H＋)＝eq\f(c(H＋)酸V酸－c(OH－)碱V碱,V酸＋V碱)碱过量：c(OH－)＝eq\f(c(OH－)碱V碱－c(H＋)酸V酸,V酸＋V碱)(4)酸或碱加水稀释后pH的计算：①强酸pH＝a，加水稀释10n倍，则pH＝a＋n②弱酸pH＝a，加水稀释10n倍，则pH＜a＋n③强碱pH＝b，加水稀释10n倍，则pH＝b－n④弱碱pH＝b，加水稀释10n倍，则pH＞b－n酸碱溶液无限稀释时，pH只能趋近于7，酸不能大于7，碱不能小于7。3．溶液的酸碱性判定规律(1)pH相同的酸，某种酸的酸性越弱，则这种酸的物质的量浓度越大；同样，pH相同的碱，某种碱的碱性越弱，则这种碱的物质的量浓度也越大。(2)酸与碱的pH之和为14，强酸与强碱等体积混合时，溶液的pH＝7；强酸与弱碱等体积混合，溶液的pH＞7；强碱与弱酸等体积混合，溶液的pH＜7。4．稀释后溶液pH的变化规律(1)强酸溶液，被稀释10n倍，溶液的pH增大n(溶液的pH不会大于7)。(2)强碱溶液，被稀释10n倍，溶液的pH减小n(溶液的pH不会小于7)。(3)pH相同的强酸与弱酸(或强碱与弱碱)被稀释相同倍数，则溶液的pH变化不同，强酸(或强碱)的pH变化大。(4)物质的量浓度相同的强酸和弱酸，被稀释相同倍数，则溶液的pH变化不同，强酸的pH增大得比弱酸快(强碱、弱碱类似)。5．将强酸、强碱溶液以某体积之比混合，若混合液呈中性，则c(H＋)∶c(OH－)、V碱∶V酸、pH酸＋pH碱有如下规律(25℃)：因c(H＋)酸·V酸＝c(OH－)碱·V碱，故有eq\f(c(H＋)酸,c(OH－)碱)＝eq\f(V碱,V酸)。在碱溶液中c(OH－)碱＝eq\f(10－14mol2·L－2,c(H＋)碱)，将其代入上式得：c(H＋)酸·c(H＋)碱＝eq\f(10－14mol2·L－2·V碱,V酸)，两边取负对数得：pH酸＋pH碱＝14－lgeq\f(V碱,V酸)。现具体举例如下：V酸∶V碱c(H＋)∶c(OH－)pH酸＋pH碱10∶11∶10151∶11∶1141∶1010∶113m∶nn∶m14＋lgeq\f(m,n)6．强酸、强碱溶液两两等体积混合后溶液的pH计算规律混合物质两种溶液pH关系混合溶液pHA、B均为酸pHA＜pHBpHA＋0.3A、B均为碱pHA＜pHBpHB－0.3A是酸、B是碱pHA＋pHB＝147pHA＋pHB＜14(酸剩余)pHA＋0.3pHA＋pHB＞14(碱剩余)pHB－0.3特别提示：酸碱溶液的pH之差必须≥2，否则误差较大。【例2】(2012课标全国理综)已知温度T时水的离子积常数为KW，该温度下，将浓度为amol·L－1的一元酸HA与bmol·L－1的一元碱BOH等体积混合，可判定该溶液呈中性的依据是()。A．a＝bB．混合溶液的pH＝7C．混合溶液中，c(H＋)＝eq\r(KW)mol·L－1D．混合溶液中，c(H＋)＋c(B＋)＝c(OH－)＋c(A－)三、试纸的种类及其使用方法1．试纸的分类石蕊试纸(红色、蓝色)：定性检验溶液或气体的酸碱性。pH试纸：定量(粗测)检验酸碱性的强弱。品红试纸：检验SO2等有漂白性的物质。KI淀粉试纸：检验Cl2等有氧化性的物质。醋酸铅试纸：检验H2S气体或其溶液。2．试纸的使用方法试纸种类应用使用方法注意石蕊试纸检验酸碱性(定性)①检验液体：取一小块试纸放在表面皿或玻璃片上，用蘸有待测液的玻璃棒点在试纸的中部，观察颜色变化。②检验气体：一般先用蒸馏水把试纸润湿，粘在玻璃棒的一端，用玻璃棒把试纸放到盛有待测气体的试管口(注意不要接触)，观察颜色变化。①试纸不可伸入溶液中，也不能与管口接触。②测溶液pH时，pH试纸不能先润湿，因为这相当于将原溶液稀释了，可能会造成测量结果的误差，另外，通常用pH试纸所测的pH为整数。pH试纸检验酸、碱性的强弱(定量)品红试纸检验SO2等漂白性物质淀粉KI试纸检验Cl2等有氧化性物质【例3】某强酸溶液的pH＝a，强碱溶液的pH＝b，已知a＋b＝12，酸碱溶液混合后pH＝7。则酸溶液的体积V(酸)和碱溶液的体积V(碱)的正确关系为()。A．V(酸)＝102V(碱)B．V(酸)＝2V(碱)C．V(碱)＝102V(酸)D．V(碱)＝2V(酸)pH试纸的使用及pH的测定本节所涉及的实验主要是溶液pH的测定，溶液pH的测定有三种方法，分别是酸碱指示剂测定、pH试纸测定、pH计测定。目前中学较为常用的是前两种，即用酸碱指示剂进行定性和半定量测定及用pH试纸对溶液的pH进行粗略的定量测定。【实验典例】中学化学实验中，淡黄色的pH试纸常用于测定溶液的酸碱性。在25℃时，若溶液的pH＝7，试纸不变色；若pH＜7，试纸变红色；若pH＞7，试纸变蓝色。而要精确测定溶液的pH，需用pH计。pH计主要通过测定溶液中H＋浓度来测定溶液的pH。有一学生在实验室测某溶液的pH，实验时，他先用蒸馏水润湿pH试纸，然后用洁净干燥的玻璃棒蘸取试样进行检测：(1)该学生的操作是______(填“正确的”或“错误的”)，其理由是_________________。(2)如不正确请分析是否一定有误差？(3)若用此方法分别测定c(H＋)相等的盐酸和醋酸溶液的pH，误差较大的是______，原因是________________________________________________________________________。(4)已知水中存在如下平衡：H2O＋H2OH3O＋＋OH－ΔH＞0现欲使平衡向右移动，且所得溶液呈酸性，选择的方法是______(填字母)。A．向水中加入NaHSO4B．向水中加入Cu(NO3)2C．加热水至100℃[其中c(H＋)＝1×10－6mol·L－1]D．向水中加入(NH4)2SO4(5)现欲测定100℃沸水的pH及酸碱性，若用pH试纸测定，则试纸显______色，溶液呈______性(填“酸”“碱”或“中”)；若用pH计测定，则pH______7(填“＞”“＜”或“＝”)，溶液呈______性(填“酸”“碱”或“中”)。(6)只从下列试剂中选择实验所需的试剂，你能否区分0.1mol·L－1的H2SO4和0.01mol·L－1的H2SO4，简述操作过程。试剂：①紫色石蕊溶液②酚酞溶液③甲基橙溶液④蒸馏水⑤BaCl2溶液⑥pH试纸1．下列说法是正确的是________。(1)25℃时NH4Cl溶液的KW大于100℃时NaCl溶液的KW(2)4℃时，纯水的pH＝7(3)由水电离的c(H＋)＝1×10－14mol·L－1的溶液中：Ca2＋、K＋、Cl－、HCOeq\o\al(－,3)能大量共存(4)100℃时，将pH＝2的盐酸与pH＝12的NaOH溶液等体积混合，溶液显中性(5)25℃时，某物质的溶液pH＜7，则该物质一定是酸或强酸弱碱盐(6)25℃时，pH＝4.5的番茄汁中c(H＋)是pH＝6.5的牛奶中c(H＋)的100倍2．常温下，某溶液中由水电离的c(H＋)＝1×10－13mol·L－1，该溶液可能是()。①二氧化硫水溶液②氯化铵水溶液③硝酸钠水溶液④氢氧化钠水溶液A．①④B．①②C．②③D．③④3．25℃时，在等体积的①pH＝0的H2SO4溶液、②0.05mol·L－1的Ba(OH)2溶液、③pH＝10的Na2S溶液、④pH＝5的NH4NO3溶液中，发生电离的水的物质的量之比是()。A．1∶10∶1010∶109B．1∶5∶(5×109)∶(5×108)C．1∶20∶1010∶109D．1∶10∶104∶1094．常温下用pH为3的某酸溶液分别与pH都为11的氨水、氢氧化钠溶液等体积混合得到a、b两种溶液，关于这两种溶液酸碱性的描述正确的是()。①b不可能显碱性②a可能显酸性或碱性③a不可能显酸性④b可能显碱性或酸性A．①②B．③④C．①③D．②④5．室温下，将1.000mol·L－1盐酸滴入20.00mL1.000mol·L－1氨水中，溶液pH和温度随加入盐酸体积变化曲线如下图所示。下列有关说法正确的是()。A．a点由水电离出的c(H＋)＝1.0×10－14mol·L－1B．b点：c(NHeq\o\al(＋,4))＋c(NH3·H2O)＝c(Cl－)C．c点：c(Cl－)＝c(NHeq\o\al(＋,4))D．d点后，溶液温度略下降的主要原因是NH3·H2O电离吸热

参考答案基础梳理整合一、1．极弱H3O＋＋OH－H2OH＋＋OH－2．(1)KW(2)c(H＋)·c(OH－)1×10－143．(1)吸热增大(2)电解质温度4．向右增大增大促进增大向左增大减小抑制不变向左减小增大抑制不变向右增大减小促进不变向右减小增大促进不变向右减小增大促进不变即时训练1C即时训练2C二、1．＞小于＞大于＝等于2．(1)－lgc(H＋)－lgc(OH－)(2)稀溶液(3)小大3．玻璃片表面皿玻璃棒标准比色卡4．＝＝＝＞＜＜＜＞＞即时训练3答案：①②⑦⑧即时训练4D核心归纳突破【例1】B解析：A项，加入稀氨水后水溶液中的c(OH－)增大，平衡逆向移动；B项，NaHSO4溶于水，电离使c(H＋)增大，由于温度不变，故KW不变；C项，水中加入固体CH3COONa，CH3COONa发生水解，促进水的电离，使溶液呈碱性，c(H＋)减小；D项，SO2与H2O反应生成H2SO3，抑制水的电离，NH4Cl电离出NHeq\o\al(＋,4)发生水解，促进水的电离。【例2】C解析：A项，酸与碱恰好中和，混合溶液的酸碱性取决于酸、碱的相对强弱，可能呈酸性、中性或碱性；B项，因温度T不一定指常温25℃，同样也不能说明溶液是中性的；C项，通过分析可知，题给条件实际上即c(H＋)＝c(OH－)，故溶液必然显中性；D项，根据溶液中的电荷守恒，无论溶液呈酸性、碱性或中性都成立，故无法判断。【例3】C解析：可以用计算的方法求得答案，即：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(10－amol·L－1V(酸)＝10b－14mol·L－1V(碱),a＋b＝12))解得V(碱)＝102V(酸)即C选项正确。实验探究拓展实验典例答案：(1)错误的测定pH前用蒸馏水润湿pH试纸，故该学生测得的是稀释后溶液的pH(2)该学生操作错误，但不一定有误差。因为若溶液不显中性，则H＋或OH－被稀释，测得的不是原溶液对应的pH，会产生误差。若溶液显中性，则不论稀释与否，在一定的条件下，溶液中始终存在c(H＋)＝c(OH－)，此时则不产生误差。(3)盐酸在稀释过程中，醋酸继续电离产生H＋，使得该溶液中c(H＋)变化较盐酸中c(H＋)变化小，故测量盐酸pH变化较大，误差较大(4)BD(5)淡黄中＜中(6)能；用玻璃棒分别蘸取两种溶液滴在两张pH试纸上，用标准比色卡比较其pH，pH较大的为0.01mol·L－1的H2SO4。解析：本题主要考查pH试纸的使用、浓度对电离平衡的影响及相关知识的综合应用能力。(1)用pH试纸测量溶液pH时，试纸不能润湿，否则相当于将原溶液稀释。(2)若溶液呈现酸性或碱性，稀释必然会造成误差，若溶液呈中性，则不会造成误差。(3)醋酸是弱电解质，加水稀释时，能促进CH3COOH的电离，故对c(H＋)相同的盐酸和醋酸来说，加水稀释相同的倍数，醋酸的pH变化小，误差小。(4)A加入NaHSO4后，c(H＋)增大，水的电离平衡逆向移动；B中加入Cu(NO3)2溶液消耗OH－，平衡正向移动，溶液呈酸性；C中平衡正向移动，但溶液依然为中性；D中加入(NH4)2SO4，消耗OH－，平衡正移且呈酸性。(5)沸水仍呈中性，故用pH试纸测定应呈本来颜色；若用pH计测定，应小于7。(6)分别测量两H2SO4溶液的pH，其中pH大的是浓度小的H2SO4溶液。演练巩固提升1．答案：(6)解析：升高温度能促进水的电离，即100℃时溶液的KW大于25℃时溶液的KW，(1)错；25℃时，纯水的pH＝7，温度降低，H2OH＋＋OH－平衡向左移动，c(H＋)减小，pH增大，(2)错；由水电离的c(H＋)＝1×10－14mol·L－1，此时溶液显强酸性或显强碱性，HCOeq\o\al(－,3)在两种溶液中都不能大量共存，(3)错；100℃时，水的离子积KW＝10－12mol2·L－2，HCl中c(H＋)＝10－2mol·L－1，NaOH中c(OH－)＝1mol·L－1，等体积混合后溶液显碱性，(4)错；pH＜7的溶液可能是酸、强酸弱碱盐或强酸形成的酸式盐(如NaHSO4)，(5)错；pH＝4.5的溶液c(H＋)＝10－4.5mol·L－1，pH＝6.5的溶液c(H＋)＝10－6.5mol·L－1，由此可知(6)正确。2．A解析：某溶液中由水