水的電離和溶液的pH重難知識講解講義高二上學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修1

第二節(jié)水的電離和溶液的pH1|水的電離知識點

(1)概念在一定溫度下,當(dāng)水的電離達到平衡時,電離產(chǎn)物H+和OH-濃度之積是一個常數(shù),稱為水的離

子積常數(shù),簡稱水的離子積,用KW表示。(2)表達式KW=c(H+)·c(OH-)。(3)影響因素只與溫度有關(guān),溫度升高,KW增大;25℃時,KW=1×10-14。(4)適用范圍KW適用于純水及稀的電解質(zhì)溶液。特別提醒

改變c(H+)或c(OH-),只能改變水的電離程度,不能改變KW;改變溫度,KW和水的電離程度都改變。(1)KW可由實驗測得,也可通過理論計算求得。(2)不同溶液中,c(H+)、c(OH-)可能不同,但任何溶液中水電離出的c(H+)與c(OH-)總是相等

的。(3)對于稀電解質(zhì)溶液,KW表達式中的c(H+)、c(OH-)均指整個稀溶液中H+、OH-的總物質(zhì)的

量濃度,而不是指由水電離出的H+、OH-的物質(zhì)的量濃度。條件變化平衡移動方向c(H+)c(OH-)KW電離程度升高溫度右移增大增大增大增大加酸左移增大減小不變減小加堿左移減小增大不變減小加活潑金屬(如

Na)右移減小增大不變增大4.KW的應(yīng)用【詳見定點1】c(H+)、c(OH-)的關(guān)系2|溶液的酸堿性與pH知識點溶液的酸堿性c(H+)與c(OH-)比較常溫下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堿性溶液c(H+)<c(OH-)c(H+)<1.0×10-7mol·L-1>7特別提醒

任何情況下,均可根據(jù)溶液中c(H+)、c(OH-)的相對大小來判斷溶液的酸堿性;只

有在常溫時才能利用c(H+)與1×10-7mol·L-1的相對大小來判斷溶液的酸堿性。(1)計算公式:pH=-lgc(H+)。(2)溶液的酸堿性與pH的關(guān)系(常溫下):

特別提醒

常溫下的溶液可能存在pH<0或pH>14的情況,這種酸性或堿性較強的溶液,用

pH表示不如直接用c(H+)或c(OH-)表示方便。(1)酸堿指示劑法酸堿指示劑法可粗略測定溶液的pH范圍,不能準確測定溶液的pH。幾種常用指示劑

的變色范圍和顏色變化如下表:指示劑變色范圍(顏色與pH的關(guān)系)石蕊<5.0紅色5.0~8.0紫色>8.0藍色酚酞<8.2無色8.2~10.0淺紅色>10.0紅色甲基橙<3.1紅色3.1~4.4橙色>4.4黃色4.溶液pH的計算【詳見定點2】(1)概念:依據(jù)中和反應(yīng),用已知濃度的酸(或堿)來測定未知濃度的堿(或酸)的方法。(2)原理:在中和反應(yīng)中,酸提供的H+與堿提供的OH-的物質(zhì)的量相等,即mc酸·V酸=nc堿·V堿(m、n

分別代表酸和堿的元數(shù))。3|酸堿中和滴定知識點(1)儀器:滴定管、鐵架臺、滴定管夾、錐形瓶、燒杯。

(2)使用方法①滴定管:查漏→洗滌→潤洗→裝液→排氣泡→調(diào)液面→記錄。②錐形瓶:注液→記體積→加指示劑。酸堿中和滴定時,通常選用變色明顯、變色的pH范圍與終點pH接近的酸堿指示劑確

定滴定終點。滴定種類選用的指示劑滴定終點顏色變化指示劑用量強酸滴定強堿甲基橙黃色→橙色2~3滴酚酞紅色→無色強酸滴定弱堿甲基橙黃色→橙色強堿滴定強酸酚酞無色→粉紅色強堿滴定弱酸酚酞無色→粉紅色特別提醒

(1)強酸滴弱堿用甲基橙,強堿滴弱酸用酚酞,強酸滴強堿或強堿滴強酸二者皆

可,但不能選用石蕊(石蕊遇酸、堿變色不明顯)。(2)指示劑一般為有機弱酸或弱堿,滴入量不宜過多。

特別提醒

①滴速:先快后慢,當(dāng)接近滴定終點時,改為滴加半滴標準溶液(利用錐形瓶內(nèi)壁

承接尖嘴處懸掛的半滴溶液)。②終點的判斷:滴入最后半滴標準液,指示劑變色,且在半分

鐘內(nèi)不變色,視為滴定終點。為減少實驗誤差,重復(fù)實驗2~3次,取消耗標準液體積的平均值,計算出待測液的物質(zhì)的

量濃度。6.誤差分析(1)分析依據(jù):c(待測)=

,若V(標準)偏大?c(待測)偏大;若V(標準)偏小?c(待測)偏小。(2)以標準強酸溶液滴定未知濃度的強堿溶液(酚酞作指示劑)為例分析誤差步驟操作V(標準)c(待測)洗滌酸式滴定管未用標準溶液潤洗偏大偏高堿式滴定管未用待測溶液潤洗偏小偏低錐形瓶用待測溶液潤洗偏大偏高錐形瓶洗凈后還留有蒸餾水不變無影響取液放出堿液的滴定管開始有氣泡,放出液體后氣泡消失偏小偏低滴定酸式滴定管滴定前有氣泡,滴定終點時氣泡消失偏大偏高振蕩錐形瓶時部分液體濺出偏小偏低部分酸液滴到錐形瓶外偏大偏高溶液顏色較淺時滴入酸液過快,停止滴定后加一滴NaOH溶液無變化偏大偏高讀數(shù)酸式滴定管滴定前讀數(shù)正確,滴定后俯視液面讀數(shù)偏小偏低酸式滴定管滴定前讀數(shù)正確,滴定后仰視液面讀數(shù)偏大偏高注意

(1)滴定管讀數(shù)及誤差分析的關(guān)系測定標準液的體積,讀數(shù)時應(yīng)平視,視線與滴定管內(nèi)凹液面的最低點相切。(2)誤讀方式及結(jié)果若起始平視,滴定結(jié)束時仰視,則V(標準)偏大,c(待測)偏大;若起始平視,滴定結(jié)束時俯視,則V(標準)偏小,c(待測)偏小;若起始仰視,滴定結(jié)束時俯視,則V(標準)偏小,c(待測)偏小;若起始俯視,滴定結(jié)束時仰視,則V(標準)偏大,c(待測)偏大。

7.滴定曲線的分析與應(yīng)用【詳見定點3】8.酸堿中和滴定原理的遷移運用【詳見定點4】1.常溫下,水電離出的c(H+)=1×10-6mol/L的溶液的pH=6,pH=6的溶液一定呈酸性,這種說法

對嗎?知識辨析2.一定溫度下,加水稀釋鹽酸,溶液中的c(H+)、c(OH-)都減小,這種說法對嗎?KW=c(H+)×c(OH-),其中的c(H+)、c(OH-)都是由水電離出來的,這種說法對

嗎?4.某同學(xué)用pH試紙測量新制氯水的pH為1,這種說法對嗎?4溶液應(yīng)用堿式滴定管盛裝,這種說法對嗎?6.酸堿中和滴定實驗中,快達到滴定終點時,眼睛要注視滴定管中液體的刻度變化,這種說法

對嗎?7.中和滴定達到滴定終點時,所得溶液一定為中性,這種說法對嗎?8.中和滴定實驗時,滴定管、錐形瓶均要用待盛液潤洗,這種說法對嗎?一語破的1.不對。常溫下,純水中水電離出的c(H+)=1×10-7mol/L,當(dāng)溶液中水電離出的c(H+)=1×10-6

mol/L,溶液的pH可能是6或8;常溫下pH=6的溶液呈酸性,但未給出溫度時,無法確定pH=6的

溶液的酸堿性。2.不對。稀釋鹽酸,溶液中的c(H+)減小,因為溫度不變,KW不變,所以c(OH-)增大。3.不對。稀電解質(zhì)溶液中KW=c(H+)×c(OH-),式中的c(H+)、c(OH-)分別指溶液中H+、OH-的總

物質(zhì)的量濃度。4.不對。新制氯水具有漂白性,不能使用pH試紙進行測定。5.不對。高錳酸鉀溶液能腐蝕堿式滴定管的橡膠管,應(yīng)用酸式滴定管盛裝。6.不對。在酸堿中和滴定實驗中,滴定時,左手控制滴定管的活塞,右手搖動錐形瓶,眼睛要

注視錐形瓶內(nèi)溶液的顏色變化,以便于確定滴定終點。7.不對。滴定終點溶液的酸堿性主要看反應(yīng)產(chǎn)物的成分和指示劑的變色范圍,溶液不一定

呈中性。8.不對。錐形瓶不能用待盛液潤洗。

1|KW的應(yīng)用(1)曲線上的任意點(如a、b、c)的KW都相同,即c(H+)·c(OH-)相同,溫度相同。(2)曲線外的任意點(如d)與曲線上任意點的KW不同,溫度不同。(3)實現(xiàn)曲線上點之間的轉(zhuǎn)化需保持溫度不變,改變酸堿性;實現(xiàn)曲線上點與曲線外點之間的轉(zhuǎn)化需改變溫度。c(H+)或c(OH-)的計算方法KW表達式中c(H+)、c(OH-)均表示整個溶液中H+、OH-總物質(zhì)的量濃度,但是一般情況下有:(1)酸溶液中KW=c溶液(H+)·c水(OH-)[計算時忽略水電離出的H+的濃度,即c溶液(H+)=c酸(H+)]。(2)堿溶液中KW=c水(H+)·c溶液(OH-)[計算時忽略水電離出的OH-的濃度,即c溶液(OH-)=c堿(OH-)]。(3)外界條件改變,水的電離平衡可能發(fā)生移動,但由水電離出的c(H+)與水電離出的c(OH-)一

定相等。(4)室溫下,由水電離出的c(H+)=1×10-13mol·L-1的溶液可能呈酸性,也可能呈堿性。1.單一溶液pH的計算計算思路:酸

H+

pH;堿

OH-

c(H+)→pH。(1)cmol·L-1HnA(強酸)溶液的pH(25℃)①c(H+)=ncmol·L-1;②pH=-lgnc。(2)cmol·L-1B(OH)n(強堿)溶液的pH(25℃)①c(OH-)=ncmol·L-1;②c(H+)=

=

mol·L-1;③pH=14+lgnc。2|溶液pH的計算計算思路:酸混合溶液

H+

pH;堿混合溶液

OH-

c混(H+)→pH;酸溶液與堿溶液混合,按“誰過量就先求誰”的原則[即酸過量先求c混(H+),堿過量先求c混(OH-)]進行計算。(1)兩強酸溶液混合(混合后溶液的體積變化忽略不計)c混(H+)=

,然后再求pH。(2)兩強堿溶液混合(混合后溶液的體積變化忽略不計)首先計算混合液中c混(OH-)=

,然后求c混(H+)=

,最后求pH。(3)強酸溶液與強堿溶液混合(混合后溶液的體積變化忽略不計)①恰好完全反應(yīng),混合溶液呈中性,pH=7(25℃)。②若酸過量:先求反應(yīng)后混合溶液中的c混(H+)=

,再求pH。③若堿過量:先求反應(yīng)后混合溶液中的c混(OH-)=

,再求c混(H+)=

,最后求pH。3.25℃時酸或堿稀釋后溶液pH的計算類型稀釋至10n倍無限稀釋強酸c(H+)減小為原來的

,pH增大n個單位,pH=pH原+n<7此時要考慮水的電離,pH只能接

近于7(略小于7)弱酸c(H+)減小的程度比強酸的小,

pH增大不到n個單位,pH<pH原+n<7強堿c(OH-)減小為原來的

,pH減小n個單位,pH=pH原-n>7此時要考慮水的電離,pH只能接

近于7(略大于7)弱堿c(OH-)減小的程度比強堿的小,

pH減小不到n個單位,pH>Ph原-n>7(以0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L-1鹽酸為例)

3|滴定曲線的分析與應(yīng)用2.強酸(堿)滴定弱堿(酸)pH曲線比較氫氧化鈉溶液滴定等濃度等體積的鹽酸、醋酸的滴定曲線鹽酸滴定等濃度等體積的氫氧化鈉溶液、氨水的滴定曲線

曲線起點不同:強堿滴定強酸、弱酸的曲線,強酸起點低;強酸滴定強堿、弱堿的曲線,強堿起點高突躍點變化范圍不同:強堿與強酸(強酸與強堿)反應(yīng)的突躍點變化范圍大于強堿與弱酸(強酸與弱

堿)反應(yīng)的突躍點變化范圍特別提醒

恰好中和=酸堿恰好完全反應(yīng)≠滴定終點≠溶液呈中性。如圖曲線a和b是25℃時鹽酸與氫氧化鈉溶液相互滴定的滴定曲線,下列敘述正確的

是

(

)

A.鹽酸的物質(zhì)的量濃度為1mol·L-1B.P點時恰好完全反應(yīng),溶液呈中性典例B思路點撥

首先看橫、縱坐標,搞清楚是酸滴定堿,還是堿滴定酸;然后看起點,起點可以看

出酸性或堿性的強弱,這在判斷滴定終點時至關(guān)重要;最后找滴定終點和pH=7的中性點,判

斷滴定終點的酸堿性。解析

曲線a起點溶液的pH=1,說明曲線a表示的是氫氧化鈉溶液滴定鹽酸的滴定曲線,故c(HCl)=c(H+)=10-1mol·L-1=0.1mol·L-1,A、C項錯誤;P點時HCl與氫氧化鈉恰好完全反應(yīng),生成

氯化鈉,溶液呈中性,B項正確;強酸與強堿的相互滴定,選用酚酞或甲基橙作指示劑均可,D

項錯誤。特別提醒

滴定終點的判斷(以用標準鹽酸滴定未知濃度的NaOH溶液為例):a.若用酚酞作指示劑,當(dāng)?shù)稳胱詈蟀氲嘻}酸時,溶液的顏色由粉紅色突變?yōu)闊o色,且半分鐘內(nèi)

溶液的顏色不再變化,說明達到滴定終點。b.若用甲基橙作指示劑,當(dāng)?shù)稳胱詈蟀氲嘻}酸時,溶液的顏色由黃色變?yōu)槌壬?且半分鐘內(nèi)溶

液的顏色不再變化,說明達到滴定終點。原理以氧化劑(或還原劑)為滴定劑,直接滴定一些具

有還原性(或氧化性)的物質(zhì)實例酸性KMnO