水電離及PH值計算

1、 本章的學習以化學平衡理論為基礎(chǔ)，進一本章的學習以化學平衡理論為基礎(chǔ)，進一步探討酸、堿、鹽在水中的離子反應，深入了步探討酸、堿、鹽在水中的離子反應，深入了解離子反應的本質(zhì)；探究化學平衡、電離程度解離子反應的本質(zhì)；探究化學平衡、電離程度和溶解度之間的關(guān)系及其應用。和溶解度之間的關(guān)系及其應用。一、水的的電離：一、水的的電離：水的離子積水的離子積K KW W與溫度有關(guān)，溫度越高，與溫度有關(guān)，溫度越高，K KW W越大，溫度越大，溫度不變，不變， K KW W不變。不變。任何水溶液中任何水溶液中H H+ +和和OHOH總是同時存在的總是同時存在的, , 在一定溫度下在一定溫度下是定值，而且是定值，而且

2、不論是在中性溶液還是在酸堿性溶液，水不論是在中性溶液還是在酸堿性溶液，水電離出的電離出的C(HC(H+ +) )C(OHC(OH) )。K KW Wc c(H(H)c c(OH(OH) )表達式中，表達式中，c c(H(H) )、c c(OH(OH) )均表示均表示整個溶液中總物質(zhì)的量濃度。但是一般情況下有：整個溶液中總物質(zhì)的量濃度。但是一般情況下有： 酸溶液中酸溶液中K KW Wc c(H(H) )酸酸c c(OH(OH) )水水( (忽略水電離出的忽略水電離出的H H的濃度的濃度) )。 堿溶液中堿溶液中K KW Wc c(H(H) )水水c c(OH(OH) )堿堿( (忽略水電離出的忽

3、略水電離出的OHOH的濃度的濃度) )。對常溫下的純水進行下列操作，完成下表：對常溫下的純水進行下列操作，完成下表： 【影響因素】【影響因素】水的電離平衡：水的電離平衡：H2O HOHH0影響因素影響因素移動方向移動方向c(H)c(OH)KW升溫升溫加酸加酸加堿加堿加活潑金屬加活潑金屬(如如Na)向右移動向右移動增大增大增大增大增大增大向左移動向左移動增大增大減小減小不變不變向左移動向左移動減小減小增大增大不變不變向右移動向右移動減小減小增大增大不變不變例例.25.25時，水的電離達到平衡：時，水的電離達到平衡：H H2 2O HO HOHOHH H0 0，下列敘述正確的是，下列敘述正確的是(

4、 () )A A向水中加入稀氨水，平衡逆向移動，向水中加入稀氨水，平衡逆向移動，c c(OH(OH) )降低。降低。B B向水中加入少量固體硫酸氫鈉，向水中加入少量固體硫酸氫鈉，c c(H(H) )增大，增大，K KW W不變。不變。C C向水中加入少量向水中加入少量CHCH3 3COOHCOOH，平衡逆向移動，平衡逆向移動，c c(H(H) )降低。降低。D D將水加熱，將水加熱，K KW W增大，增大，c c(H(H) )不變。不變。B溫度不變時，不論是在酸性、中性還是堿性溶液中，溫度不變時，不論是在酸性、中性還是堿性溶液中， K Kw w均為常數(shù)，均為常數(shù)， 2525時時 K Kw w1

5、 110101414 ；其他溫度下，其他溫度下，K Kw w為其他常數(shù)為其他常數(shù)強調(diào)：強調(diào)：1 .1 .在任何情況的水溶液中，在任何情況的水溶液中， C(HC(H+ +) )和和C(OHC(OH) )均不等于零均不等于零 2.2.溶液中溶液中C(HC(H+ +) )和和C(OHC(OH) )可不相等，可不相等， 但由水電離產(chǎn)生的但由水電離產(chǎn)生的C(HC(H+ +) )和和C(OHC(OH) )在酸性、中在酸性、中 性、性、堿性溶液中均恒等堿性溶液中均恒等結(jié)論：結(jié)論：在在Kw= C (H+) C (OH) 中，中， C (H+) 和和 C (OH) 指溶液中指溶液中H+ 和和OH的總濃度即：的總

6、濃度即：C (H+) C (H+) 酸酸 C (H+)水水 C (OH) C (OH)水水K KW W不僅適用于純水，也適用于酸、堿、鹽不僅適用于純水，也適用于酸、堿、鹽的稀溶液。的稀溶液。酸中的酸中的OHOH- -是水電離出來的，堿中的是水電離出來的，堿中的H H+ +是是水電離出來的。水電離出來的。酸中酸中堿中堿中C(OHC(OH) )C(OHC(OH- -) )堿堿+C(OH+C(OH) )水水C(HC(H+ +) ) C(HC(H+ +) )水水例例1.0.1mol/L1.0.1mol/L的鹽酸中由水電離的的鹽酸中由水電離的H H+ +濃度濃度是多少？由水電離的是多少？由水電離的OHO

7、H- -濃度又是多少？濃度又是多少？例例2.0.1mol/L2.0.1mol/L的的NaOH由水電離的由水電離的OHOH- -濃濃度是多少？由水電離的度是多少？由水電離的H H+ +濃度又是多少？濃度又是多少？10-13mol/L10-13mol/L結(jié)論：結(jié)論：在酸、堿溶液中計算由水電離產(chǎn)生在酸、堿溶液中計算由水電離產(chǎn)生的的H H+ +濃度和濃度和OHOH濃度時：濃度時：酸中看酸中看C(OHC(OH) )、堿中看堿中看C(HC(H+ +) )、整體看、整體看KwKw pHpH 5 5的鹽酸和的鹽酸和pHpH9 9的氫氧化鈉的氫氧化鈉溶液中溶液中3. 3. 填空填空某溫度下，純水電離出的某溫度下

8、，純水電離出的c(Hc(H+ +)=2.0)=2.01010-7-7mol/L,mol/L,此溫度下此溫度下, ,純水電離出的純水電離出的c(OHc(OH- -)= _ ,)= _ ,純水顯純水顯 _性性; ;此溫度此溫度_ 25(_ 25(填填 、 810-8mol/L8 81010-8-8mol/Lmol/L二、溶液的酸堿性與二、溶液的酸堿性與pHpH 無論是酸溶液中還是堿溶液中都同時存在無論是酸溶液中還是堿溶液中都同時存在H H+ +和和OHOH- -，而且在一定溫度下是定值！，而且在一定溫度下是定值！1.1.溶液的酸堿性跟溶液的酸堿性跟H H+ +和和OHOH濃度的關(guān)系：濃度的關(guān)系：(

9、1)(1)c c(H(H) )c c(OH(OH) )溶液呈酸性。溶液呈酸性。(2)(2)c c(H(H) )c c(OH(OH) )溶液呈中性。溶液呈中性。(3)(3)c c(H(H) )c c(OH(OH) )溶液呈堿性。溶液呈堿性。溶液的酸堿性取決于溶液中溶液的酸堿性取決于溶液中c c(H(H) )和和c c(OH(OH) )的的相對大小。相對大小。結(jié)論：結(jié)論：c c(H(H) )越大酸性越強；越大酸性越強； C(OHC(OH- -) )越大堿性越強。越大堿性越強。2. 溶液的溶液的pH. .定義：定義：溶液中溶液中H H+ +的物質(zhì)的量濃度的負對數(shù)。的物質(zhì)的量濃度的負對數(shù)。. .表示方

10、法：表示方法：pH=pH=lgc(Hlgc(H+ +) ). .意義：意義：表示溶液酸堿性的強弱。表示溶液酸堿性的強弱。pHpH越小，酸越小，酸性越強；性越強；pHpH越大，溶液堿性越強。越大，溶液堿性越強。. .適用范圍：適用范圍：1 110101414 mol/L mol/Lc c(H(H)1 mol/L)1 mol/L的溶液。的溶液。指示劑指示劑變色范圍變色范圍石蕊石蕊pH5 58紫色紫色8 酚酞酚酞pH8.2無色無色8.210淺紅色淺紅色 10 甲基橙甲基橙 pH3.1紅色紅色3.14.4 4.4 黃色黃色紅色紅色藍色藍色橙色橙色紅色紅色 三、溶液酸堿性的測定方法三、溶液酸堿性的測定方

11、法1.1.酸堿指示劑法酸堿指示劑法常見指示劑變色范圍常見指示劑變色范圍該法只能測其酸堿性，即該法只能測其酸堿性，即pHpH的大致范圍的大致范圍2.pH2.pH試紙法試紙法 測定測定pHpH最簡單的方法最簡單的方法操作：操作：將一小塊將一小塊pH試紙放在潔凈的玻璃片上，試紙放在潔凈的玻璃片上，用玻璃棒沾取未知液點在試紙中央，變色后與標用玻璃棒沾取未知液點在試紙中央，變色后與標準比色卡對比，準比色卡對比，即可確定溶液的即可確定溶液的pH。注意：注意：不能用水濕潤不能用水濕潤PH試紙，試紙，否則待測液因否則待測液因被稀釋可能產(chǎn)生誤差被稀釋可能產(chǎn)生誤差只能讀取整數(shù)值或范圍只能讀取整數(shù)值或范圍3.pH3

12、.pH計法計法最精確的方法最精確的方法【思考與交流】【思考與交流】 pH pH試紙使用前能否用蒸餾水濕潤，若濕潤試紙使用前能否用蒸餾水濕潤，若濕潤是否一定產(chǎn)生誤差？是否一定產(chǎn)生誤差？答案：答案：使用使用pHpH試紙前不能用蒸餾水濕潤，濕潤試紙前不能用蒸餾水濕潤，濕潤后相當于稀釋了溶液，若是酸性溶液，則濕潤后相當于稀釋了溶液，若是酸性溶液，則濕潤后測得后測得pHpH偏大，若為堿性溶液，濕潤后測得偏大，若為堿性溶液，濕潤后測得pHpH偏小，若為中性溶液，無影響。偏小，若為中性溶液，無影響。四、溶液四、溶液pHpH的計算的計算1.1.基本思路：基本思路：若溶液為酸性，先求若溶液為酸性，先求c(H+)

13、，再求，再求pH；若溶液為堿性，先求若溶液為堿性，先求c(OH-)，再求，再求最后求最后求pH。c(H+)=Kwc(OH-)2.2.基本類型：基本類型：單一溶液單一溶液pHpH的計算的計算 強酸溶液：強酸溶液：c(c(酸酸) ) c(Hc(H+ +) ) pH pHlglgc c(H(H) )例例1 1：常溫下，常溫下，0.05mol/L0.05mol/L的的H H2 2SOSO4 4溶液的溶液的pHpH為多少？為多少？pH=1強堿溶液強堿溶液:c(:c(堿堿) c(OH) c(OH- -) ) c c(H(H+ +) ) molLmolL-1-1 pH pHlglgc c(H(H+ +) )

14、c(OHc(OH- -) )10-14例例2 2：常溫下，常溫下，0.05mol/L0.05mol/L的的Ba(OH)Ba(OH)2 2溶液的溶液的pHpH為多為多少？少？pH=13混合溶液混合溶液pHpH的計算的計算例例3 3：在在2525時，時，pH=1pH=1的鹽酸溶液和的鹽酸溶液和pH=4pH=4的硫酸溶的硫酸溶液等體積混合，混合液的液等體積混合，混合液的pHpH為多少？為多少？例例4 4：在在2525時，時，pH=9pH=9和和pH=11pH=11的兩種氫氧化鈉溶的兩種氫氧化鈉溶液等體積混合，混合液的液等體積混合，混合液的pHpH為多少？為多少？pH=10.7pH=1.3技巧：技巧：

15、8 8在在2525時，時，pH=2pH=2的鹽酸溶液的鹽酸溶液1L1L與與pH=4pH=4的鹽酸的鹽酸溶液等體積混合，混合后溶液的溶液等體積混合，混合后溶液的pHpH值等于多少？值等于多少？pH=lg c(H+) =lg（110-2+110-4）/2 =2+lg2 =2.39將將pH=8的氫氧化鈉溶液與的氫氧化鈉溶液與pH=10的氫氧化鈉溶液的氫氧化鈉溶液等體積混合后，溶液中氫離子濃度最接近于（等體積混合后，溶液中氫離子濃度最接近于（ ）(10-810-10)/2molL-1 B. (10-810-10)molL-1 A. C. (10-610-4) /2molL-1 D. 210-10 mo

16、lL-1 c(OH-)=(1106 +1104) / (1+1) = 510-5 mol/L，c(H+) = KW / c(OH-)=210-10 molL-1 關(guān)鍵：抓住關(guān)鍵：抓住OHOH- - 進行計算！再轉(zhuǎn)化為進行計算！再轉(zhuǎn)化為H H+ +DKW 例例5 5：在在2525時，時，100mlO.6mol/L100mlO.6mol/L的鹽酸與的鹽酸與0.4mol/L0.4mol/L的氫氧化鈉溶液等體積混合的氫氧化鈉溶液等體積混合, ,混合后溶液的混合后溶液的pHpH為多少？為多少？例例6 6：在在2525時，時，100mlO.4mol/L100mlO.4mol/L的鹽酸與的鹽酸與0.6mol

17、/L0.6mol/L的氫氧化鈉溶液等體積混合的氫氧化鈉溶液等體積混合, ,混合后溶液的混合后溶液的pHpH為多少？為多少？pH=13pH=1例例7.7.常溫下，將常溫下，將pHpH2 2鹽酸和鹽酸和pHpH1111的氫氧化鈉的氫氧化鈉溶液以體積比溶液以體積比1919混合，溶液的混合，溶液的pHpH是多少？是多少？例例8.8.將將PH=3PH=3的強酸溶液和的強酸溶液和PH=12PH=12強堿溶液混合強堿溶液混合, ,當當混合溶液的混合溶液的PHPH等于等于1111時時, ,強酸與強堿溶液的體積強酸與強堿溶液的體積比是（比是（ ） A 9:2 B 9:1 C 1:10 D 2:5A 9:2 B

18、9:1 C 1:10 D 2:5pH=4A例例9.9.常溫下，將某強酸溶液和某強堿溶液按體積常溫下，將某強酸溶液和某強堿溶液按體積比比110110混和，所得溶液的混和，所得溶液的pH=7pH=7，混合前強酸溶，混合前強酸溶液和強堿溶液的液和強堿溶液的pHpH值關(guān)系正確的值關(guān)系正確的( ( ) ) A ApHpH酸酸+pH+pH堿堿=15=15 B BpHpH酸酸pHpH堿堿 C CpHpH酸酸+pH+pH堿堿=13=13 D DpHpH酸酸=10pH=10pH堿堿C練習練習:1.1.有有PH=12PH=12的的KOHKOH溶液溶液10mL,10mL,要使它的要使它的PHPH降降為為1111(1

19、)(1)如果加入蒸餾水如果加入蒸餾水, ,應加應加_ mL._ mL.(2)(2)若加入若加入pH=10pH=10的的NaOHNaOH溶液應加入溶液應加入_mL._mL.(3)(3)若加入若加入0.001mol/LH0.001mol/LH2 2SOSO4 4, ,應加應加_ mL_ mL90100302.2.在在2525時時, ,有有PH=aPH=a的鹽酸和的鹽酸和PH=bPH=b的的NaOHNaOH溶溶液液, ,取取VaLVaL鹽酸溶液與鹽酸溶液與NaOHNaOH溶液中和溶液中和, ,需需V Vb bLNaOHLNaOH溶液溶液, ,問問: :(1)(1)若若a+b=14,a+b=14,則則

20、Va:VVa:Vb b=_=_(2)(2)若若a+b=13,a+b=13,則則Va:VVa:Vb b=_=_(3)(3)若若a+b14,a+b14,則則Va:VVa:Vb b=_(=_(填表達填表達式式),),且且Va_VVa_Vb b( (填大于填大于, ,小于或者等于小于或者等于) )(4)(4)若若a+b=15,a+b=15,則則Va:VVa:Vb b=_=_10.110a+b-1410大于大于例例10: 0.001 mol/L鹽酸的鹽酸的pH = ；加水稀釋到原來的；加水稀釋到原來的10倍，倍，pH= ；加水到原來的；加水到原來的103倍，倍，pH= ；加水到；加水到原來的原來的104

21、 倍倍 , pH ；加水到原來的；加水到原來的106倍，倍，pH 。346約為約為7約為約為7例例1111：將將pH=10pH=10的的NaOHNaOH溶液加水稀釋到原來的溶液加水稀釋到原來的1010倍，則溶倍，則溶液的液的pH=_pH=_；加水稀釋到原來的；加水稀釋到原來的10102 2倍，則溶液的倍，則溶液的pH=_pH=_；加水稀釋到原來的加水稀釋到原來的103倍，則溶液的倍，則溶液的pH ，加水稀，加水稀釋到原來的釋到原來的105倍，則溶液的倍，則溶液的pH 。98約為約為7約為約為7強酸、強堿溶液稀釋強酸、強堿溶液稀釋pHpH變化規(guī)律：變化規(guī)律：(1)強酸溶液：強酸溶液：pHa，加水

22、稀釋，加水稀釋10n倍，則倍，則pHan 強堿溶液：強堿溶液：pHb，加水稀釋，加水稀釋10n倍，則倍，則pHbn。(2)強酸、強堿溶液無限稀釋，強酸、強堿溶液無限稀釋，pH只能接近于只能接近于7，酸溶液的，酸溶液的pH不不可能大于可能大于7，堿溶液的，堿溶液的pH不可能小于不可能小于7。例例12. 將將pH=3 CH3COOH加水稀釋到原來加水稀釋到原來10倍，溶液倍，溶液的的pH范圍范圍 _；3 3pHpH4 4例例13. pH=12 氨水加水稀釋到原來氨水加水稀釋到原來10倍，溶液的倍，溶液的pH范圍范圍_。1111pHpH1212弱酸、弱堿溶液稀釋弱酸、弱堿溶液稀釋pH變化規(guī)律：變化規(guī)律：