高中化學水的電離和溶液的酸堿性教案

第二講水的電離和溶液的酸堿性

[20xx備考?最新考綱]

1.了解水的電離，離子積常數(shù)。2.了解溶液pH的定義。3.了解測定溶液pH的方法，能進行

pH的簡單計算。

抓基礎?雙基落實回顧教材主干夯實學科根基

u水的電離平衡

+

水是一種極弱的電解質，能發(fā)生微弱的電離：H2O+H2OH3O+OH,可簡寫為H2OH

++OH，

國水的離子積常數(shù)

(1)概念：在一定溫度下，&H+)與c(OH-)的乘積是一個常數(shù),稱為水的離子積常數(shù)，簡稱水的

離子積。

(2)表達式:Kv=c(H+)c(OH)

(3)數(shù)值：室溫下：Kw=1X10-14。

(4)影響因素：只與溫度有關，水的電離是吸熱過程,升高溫度，Kw增大。

?關于純水的幾個重要數(shù)據(jù)

lc(H+)=c(OH-)=lO^mol-L-1

SKw=c(H+)-c(OH-)=10*(mol-L-1)2

pH=7呈生性

c(H+)=c(OH-)=6moi[I

&=c(H+)-c(OH-)=IO-12(mol-L-1)2

1—pH=6呈中性

溶液的酸堿性

常溫下，溶液的酸堿性與c(H+)、C(OIT)的關系:

溶液的酸堿性c(H+)與c(OH-)比擬c(H+)的大小

酸性溶液c(H+)>c(OH")c(H+)>lX10_7mol-L-1

中性溶液c(H+)=c(OH)c(H+)=lX10-7mol-L-1

堿性溶液c(H+)<c(OH')c(H+)<lX107mol-L1

國溶液的pH

(1)定義式：pH=-lgc(H+)o

(2)適用范圍：0?14,即一般用pH表示c(H*)或c(OH—)小于1moLL-1的稀溶液。

(3)室溫下，溶液的酸堿性跟pH的關系：

c(OH-)/(molL-i)10*10-71

c(H+，/(mol-L-51IO，io*

pH0714

Y-------------中-------------A

酸性增強性堿性增強

(4)pH試紙的使用

①方法：把小片試紙放在外表皿上,用玻璃棒蘸取待測液點在枯燥的pH試紙上,試紙變色后，

與標準比色卡比照即可確定溶液的pHo

②注意：pH試紙使用前不能用蒸儲水潤濕，否則待測液因被稀釋可能會產生誤差。廣范pH試

紙只能測出整數(shù)值。

■思維診斷

1.判斷正誤，正確的打,錯誤的打“X"。

(1)25℃與60℃時，水的pH相等。()

(2)對于常溫下pH=2的鹽酸中，由H2O電離出的c(H+xior2moi1一。()

(3)水的離子積常數(shù)Kw隨著溫度的升高而增大，說明水的電離是放熱反響。()

(4)在任何水溶液中都有H+和OIF共存，只是相對含量不同而已。()

⑸Kw=c(H+>c(OH-)中，H+和Otr一定是由水電離出來的。()

(6)在pH=2的鹽酸中由水電離出c(H+)和c(OlT)總是相等的。()

(7)把pH=2與pH=12的酸、堿溶液等體積混合后，所得溶液的pH為7。()

(8)pH=7的溶液一定是中性溶液。()

(9)可以用pH試紙測定氯水的pH。()

(10)在常溫下，用廣范pH試紙測NaCl溶液的pH為7.0。()

答案：(1)X(2)V(3)X(4)V(5)V(6)V(7)X(8)X(9)X(10)X

［規(guī)律方法］混合溶液酸堿性的判斷規(guī)律

(1)等濃度等體積一元酸與一元堿混合的溶液——“誰強顯誰性，同強顯中性”：

中和反響反響后所得溶液的酸堿性

強酸與強堿中性

強酸與弱堿酸性

弱酸與強堿堿性

(2)室溫下，pH之和的酸和堿溶液等體積混合：

①兩強混合。

a.假設pH之和等于14,則混合后溶液顯中性，pH=7o

b.假設pH之和大于14,則混合后溶液顯堿性，pH>7o

c.假設pH之和小于14,則混合后溶液顯酸性，pH<7o

②一強一弱混合——“誰弱顯誰性"。

pH之和等于14時，一?元強酸和一■元弱堿等體積混合呈堿性；一?元弱酸和一■元強堿等體積混合

呈酸性。

2.化學實驗中，淡黃色的pH試紙常用于測定溶液的酸堿性。在25℃時，假設溶液的pH=7,

試紙不變色；假設pH<7,試紙變紅色，假設pH>7,試紙變藍色。而要精確測定溶液的pH,

需用pH計。pH計主要通過測定溶液中H+濃度來測定溶液的pHo

⑴現(xiàn)欲測定100℃沸水的pH及酸堿性，假設用pH試紙測定，則試紙顯________色，溶液呈

(填"酸""堿"或“中〃)性；假設用pH計測定，貝UpH(填"V”">〃或

“=〃)7,溶液呈(填“酸〃”堿〃或“中〃)性。

(2)有一學生在實驗室測某溶液的pH。實驗時，他先用蒸儲水潤濕pH試紙，然后用潔凈枯燥的

玻璃棒蘸取試樣進行檢測。

假設用此法分別測定c(H+)相等的鹽酸和醋酸溶液的pH,誤差較大的是,原因是

答案：(1)淡黃色中〈中

⑵鹽酸的pH在稀釋過程中醋酸繼續(xù)電離產生H+,使得溶液中c(H+)受到的影響較鹽酸溶液

中的小，故誤差較小

3.(1)體積相同，濃度均為0.2mol-L-1的鹽酸和CH3COOH溶液，分別加水稀釋10倍，溶液的

pH分別變成7"和n,則7"與〃的關系為o

⑵體積相同，濃度均為0.2mol-L-1的鹽酸和CHsCOOH溶液，分別加水稀釋m倍、〃倍，溶液

的pH都變成3,則m與〃的關系為o

⑶體積相同，pH均等于1的鹽酸和CHaCOOH溶液，分別加水稀釋m倍、n倍，溶液的pH都

變成3,則機與〃的關系為o

⑷體積相同，pH均等于13的氨水和NaOH溶液，分別加水稀釋m倍、幾倍,溶液的pH都變

成9,則m與"的關系為o

答案：(l)m<nQ)m>n(3)m<z?(4)m>n

研考點?重難突破聚焦必考熱點突破重點難點

考點一水的電離

1.水的電離平衡的影響因素

(1)加熱，促進水的電離，Kw增大。

(2)參加酸或堿，抑制水的電離，Kw不變。

(3)①參加強酸強堿的正鹽，不影響水的電離。

②參加強酸的酸式鹽，抑制水的電離。

③參加可水解的鹽(如FeCb、Na2co3、NH4CI),促進水的電離。

(4)參加與水反響的活潑金屬(如Na、K),促進水的電離。

c(H+)與水的

變化情況電離平衡

c(OH")C(OIT)的關Kw電離

移動方向

改變條件系程度

c(H+)>

參加酸逆減小增大不變減小

c(OH)

c(H+)<

參加堿逆增大減小不變減小

c(OH")

Na2cc(H+)<

可水正增大減小不變增大

O3c(OH")

解的

鹽c(H+)>

NH4CI正減小增大不變增大

c(OH")

c(H+)=

升溫正增大增大增大增大

c(OH")

溫度

c(H+)=

降溫逆減小減小減小減小

c(OH)

其他：如參加c(H+)V

正增大減小不變增大

Nac(OH")

2.水電離出的c(H+)或c(OfT)的定量計算(25℃)

任何水溶液中水電離產生的c(H+)和c(OfT)總是相等的，有關計算有以下5種類型(以常溫時的

溶液為例)。

(1)中性溶液：c(OH)=c(H+)=10-7mol-L-1o

(2)酸的溶液——OIF全部來自水的電離o

+22

實例：pH=2的鹽酸中c(H)=10-mol-L1,則c(OH)=^w/10=

1X10-12(mol-L-1))即水電離出的c(H+)=c(OH")=10-12mol-L-1o

(3)堿的溶液——H+全部來自水的電離。

實例：pH=12的NaOH溶液中c(OH)=102mol-L則C(H+)=KW/1CF2=1X短力⑺。1］—1

即水電離出的c(OfT)=C(H+)=1X1O12mol-L-1o

(4)水解呈酸性的鹽溶液——H+全部來自水的電離。

實例：pH=5的NH4cl溶液中，由水電離出的c(H+)=10-5molL7,因局部OH-與局部NH：結

合使c(OH)=IO9mol-L-1o

(5)水解呈堿性的鹽溶液——OH-全部來自水的電離。

實例：pH=12的Na2c03溶液中，由水電離出的c(OH-)=l(T2mol因局部H卡與局部COr

結合使c(H+)=10-12mol-L-1o

注意：要區(qū)分清楚溶液組成和性質的關系，酸性溶液不一定是酸溶液，堿性溶液不一定是堿溶

液。

［題組突破］

1.常溫下，計算以下溶液中由水電離出的c(H+)或c(OH-)。

(l)pH=2的鹽酸：。(15+)水=-

(2)pH=ll的NaOH溶液：c(OIT)水=。

(3)pH=2的FeCh溶液：。(15+)水=。

(4)pH=11的Na2c03溶液：c(0IT)水=。

]XJO14

+2-1+1

解析：(l)pH=2,c(H)=lX10_mol-L,c(H)?=c(0H3?=.^in-2mol-L-

1X1(J

-121

=1X1Omol-L-o

(2)pH=ll,c(H+)=lX10-11mol-L-1,c(H+),jc=c(H+)=1XIO-11mol-L_1;又C(OIT)*=C(H+)水,

11-1

故c(OlT)*=1X10"mol-Lo

+2-1++2-

(3)pH=2,c(H)=lX10_mol-L,在FeCh溶液中c(H),x=c(H)=1XWmol-L*o

(4)pH=ll,c(H+)=lX10-11mol-L_1,c(OH-)=1X10-3mol-L_1,在Na2cO3溶液中C(OH)E=

-3-1

C(OH^)=1X10mol-Lo

答案:(1)1X10-12mol-L-1

(2)1X10-11mol-L-1

(3)1X102mol-L1

(4)lX103mol-V

2.25℃時，在等體積的①pH=O的H2s04溶液、②0.05molir的Ba(0H)2溶液、③pH=10

的Na2s溶液、④pH=5的NH4NO3溶液中，發(fā)生電離的水的物質的量之比是()

A.1：10：1O10：109B.1：5：5X109：5X108

C.1：20：1O10：109D.1：10：104：109

+1141

解析：①pH=O的H2s04溶液中c(H)=lmol-L_,c(OH')=10~mol-L",H2s。4抑制H2O的

電離,則由H2O電離出的c(H+)=10-14mol-L-1;②0.05mol-L-1的Ba(OH)2溶液中c(OH")=0.1

1+13-1+13

mol-L_,c(H)=10-mol-L,Ba(OH)2抑制H2O的電離，則由H2O電離出的c(H)=10"mol-L

+-4-1

一;③Na2s促進IhO的電離，由H2O電離出的c(H)=10mol-L;④NH4NO3促進H2O的電

+5-1

離，由H2O電離出的c(H)=10-mol-Lo4種溶液中發(fā)生電離的H2O的物質的量等于H2O電

離產生的H+的物質的量，其比為ICT"：10-13：10-4：10"5=1：10：1O10：10%

答案：A

3.在一定條件下，相同pH的硫酸和硫酸鐵溶液中水電離出來的c(H+XlO^mol-L-1XlO^mol-L

一1,在此溫度下，則以下說法正確的是()

A.a<b

B.a=b

X10一（7+。）

X10一0+0

解析：加酸抑制水的電離，加易水解的鹽促進水的電離，則a>6,A和B選項錯誤；由題意可

知，兩種溶液的pH=。，即硫酸溶液中c(H+xiOPmol-L-i,而水電離產生的c(H+)等于水電離

產生的c(OfT),所以硫酸溶液中c(OfTXlO-amoLL',KwXl(T°+。)，D選項正確。

答案：D

4.室溫下，在pH=12的某溶液中，分別有甲、乙、丙、丁四位同學計算出由水電離出的c(OH

-7-16-12-112-1

X10-mol-LX10-mol-LX10-mol-LX10-mol-Lo其中你認為可能正確的數(shù)據(jù)是

()

A.甲、乙B.乙、丙

C.丙、丁D.乙、丁

解析：如果該溶液是一種強堿(例如NaOH)溶液，則該溶液的Otr首先來自堿(NaOH)的電離，

水的電離被抑制，c(H+)=lX10-12mol-L-1,所有這些H+都來自水的電離，水電離時當然同時

提供相同物質的量的OH,所以丁是正確的。如果該溶液是一種強堿弱酸鹽溶液，則該溶液之

所以呈堿性是由于鹽中弱酸根離子的水解，水解時，弱酸根離子與水反響生成弱酸和OH,使

溶液中C(OIT)>C(H+),溶液中的OfT是由水電離所得的，所以丙也是正確的。

答案：C

考點二溶液的酸、堿性和pH

1.酸、堿稀釋時的兩個誤區(qū)

(1)不能正確理解酸、堿的無限稀釋規(guī)律

常溫下任何酸或堿溶液無限稀釋時，溶液的pH都不可能大于7或小于7,只能接近7。

(2)不能正確理解弱酸、弱堿的稀釋規(guī)律

溶液稀釋前溶液pH稀釋后溶液pH

酸強酸pH=a+〃

pH=〃加水稀釋到體

弱酸積為原來的10”a<pH<6z+n

倍

堿強堿pH=Z?—n

pH=Z?

弱堿b—n〈pH〈b

注：表中a+n<7,b-n>7o

2.溶液pH的計算

(1)總體原則。

①假設溶液為酸性，先求c(H+),

再求pH=—lgC(HF)O

②假設溶液為堿性，先求c(OfT),再求c(H+)=Kw/c(OH-),最后求pH。

(2)單一溶液的計算方法。

①濃度為c的強酸(H〃A)：c(H+)=?Co

_io-14

②濃度為c的強堿［B(OH)〃］：c(OH)=HC,c(H+)=-^-o

(3)混合溶液的計算方法。

①同性混合。

a.假設為酸的溶液混合，則先求C(H+>^=［C(H+)I%+C(H+)2V2］/(%+V2),再直接求pH。

b.假設為堿的溶液混合，則先求c(OlT)混=［c(OIT)I%+C(OH-)2V2］/(VI+V2),再求c(H+)=

Kw/c(OH-)混，最后求pH。

②異性混合。

a.假設酸過量，則先求。(11+)過=［0(11+)酸V酸一c(OIT)堿丫堿］/(丫酸+V堿)，再直接求pH。

b.假設堿過量，則先求c(OIT)過=［。(011一)堿V堿一c(H+)酸V酸］/(V酸+V堿)，再求c(H+)=Kw/c(OH

一)過，最后求pH。

［題組突破］

1.求以下常溫條件下溶液的pH(lg1.3=0」，1g2=0.3,混合溶液忽略體積的變化)。

(1)0.005mol-L1的H2s04溶液。.。

(2)0.1mol-L-1的CH3coOH溶液(CH3coOH的電離常數(shù)KaXIO-5)。

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

⑶將pH=8的NaOH與pH=10的NaOH溶液等體積混合。

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

(4)常溫下，將pH=5的鹽酸與pH=9的NaOH溶液以體積比11：9混合。

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

(5)將pH=3的HC1與pH=3的H2s04等體積混合。

(6)0.001mol-L^1的NaOH溶液。____________________________________

(7)pH=2的鹽酸與等體積的水混合。-

(8)pH=2的鹽酸加水稀釋到]000倍。-

答案：(1)2(2)2.9(3)9.7(4)6(5)3(6)11(7)2.3(8)5

2.常溫下，pH=a和pH=6的兩種NaOH溶液，b=a+2,則將兩種溶液等體積混合后，所得

溶液的pH接近于()

A.<?-1g2B.b-lg2

C.a+lg2D.b+lg2

解析：兩種溶液中c(OfT)分別為10「i4moiLT、10114moi等體積混合后

[10a14mol-L-1+10"-*mol-L-1]

c(OH')=i---------------------------------------

「〔101X100-14〕]

=---------------------mol-L,

pOH=(14—a)—1g101+lg2^12—6/+lg2,pH=14—pOH=2+a—1g2=Z?—1g2O

答案：B

3.下表是不同溫度下水的離子積數(shù)據(jù)：

溫度/℃25t\t2

水的離子積常數(shù)1X10-4a1X10-12

試答復以下問題：

⑴假設25yly2,則a(填"〉"“<〃或"=")1X10-14,做出此判斷的理由是

__________________________________________________________________________________________________________________O

(2)在4℃時，測得純水中的c(H+Xl(r7mollT,則°(015一)為。該溫度下，測得某

H2s04溶液中c(SO歹)=5Xl(r6molL-i,該溶液中c(OH)=mol-L1□

(3汝℃下：

1

①0.01mol-L的氫氧化鈉溶液的pH=o

②假設10體積的某強酸溶液與1體積的某強堿溶液混合后溶液呈中性，則混合之前，該強酸的

pH數(shù)值pHi與強堿的pH數(shù)值pH2之間應滿足的關系是。

解析：(1)水是弱電解質，存在電離平衡，電離吸熱。所以溫度升高，水的電離程度增大，離子

積增大。(2)水電離出的氫離子濃度和氫氧根離子濃度相同，某溫度下純水中的c(H+XICT7mol-L

-1,則此時純水中的c(OH-X「-7moi.LT；該溫度下,某H2s。4溶液中c(S0?-)=5X10、mol-L

-1,則溶液中氫離子濃度是IX10-5moLL-c(OH)=X10-9mol-L-1o(3汝℃溫度下水的離子

積常數(shù)是IXKT4①solmol-L-1的氫氧化鈉溶液的c(H+)=lX10-12/0.01=1X10-10(mol-L-1),

則pH=10;②設強酸的pH=a,強堿的pH=b,由/2℃時，假設10體積的某強酸溶液與1體

積的某強堿溶液混合后溶液呈中性，即〃(H+)=〃(otr),貝可ioxi(r“=ixio)-",i()La=io〃-

%即l—a=b—12,則a+6=13,即pH(酸)+pH(堿)=13。

答案：(1)>水的電離是吸熱過程，升高溫度，平衡向電離的方向移動，c(H+)增大，c(OH-)

增大，Kw=c(H')c(OH-),Kw增大

X107mol-L1X109mol-L1

⑶①10②pHi+pH2=13

4.水在25℃和95℃時，其電離平衡曲線如下圖。

c(0H-)/(mol?L-')

io-6

IO-

76+1

10-10-c(H)/(mol?L

⑴25℃時水的電離平衡曲線應為(填"A"或"B"),請說明理由：

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

25℃時，將pH=9的NaOH溶液與pH=4的H2s。4溶液混合，假設所得混合溶液的pH=7,

則NaOH溶液與H2s04溶液的體積比為。

⑵95℃時，假設100體積pH=a的某強酸溶液與1體積pH=6的某強堿溶液混合后溶液呈中

性，則。與6之間應滿足的關系是。

(3)曲線A所對應的溫度下，pH=2的HC1溶液和pH=ll的某BOH溶液中，假設水的電離程

度分別用ai,a2表示，則ai(填“大小”“小于〃”等于"或”無法確定〃，下同)a2,

假設將二者等體積混合，則混合溶液的pH7,判斷的理由是

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

(4)在曲線B所對應的溫度下，將0.02mollT的Ba(OH)2溶液與等物質的量濃度的NaHSCU溶

液等體積混合，所得混合液的pH=。

解析：(1)25℃時，pH=9的NaOH溶液中c(OH-)=lXl(r5moLLr,pH=4的硫酸中c(H+)=

ixio-4moi-L-1,當二者恰好完全反響時有IXIO-XM;堿)=ixi(y4xv(酸)，則V(堿)：V(酸)

=10：lo(2)95℃時，KW=1X10T2,pH=a的強酸溶液中，c(H+)=lX10-flmol-L_1,pH=b

的強堿溶液中，c(OfT)=10k12mol100X1。-。=IX2-a=b-12,a+b=14o(3)

由于鹽酸中c(H+)＞堿BOH溶液中c(OH"),結合水的電離方程式知前者對水電離程度的抑制能

力較強，故ai小于。2。假設BOH是強堿，等體積混合時酸過量，此時pHV7,假設BOH是弱

堿，則無法確定堿與酸的物質的量的相對多少，故無法確定反響后溶液的pHo(4)等體積混合

時，溶液中Ba?+反響完畢，但此時OH1消耗掉一半，故混合溶液中c(OH-)=0.01moLL-i,c(H

+)=lX10_10mol-L-1,故pH=10。

答案：(1)A水的電離需要吸熱，溫度越高，Kw越大10：1(2)。+匕=14(3)小于無法確

定假設BOH是弱堿，則無法確定酸和堿的物質的量的相對多少(4)10

隨堂練?課堂小結課堂及時鞏固典題實戰(zhàn)演練

［拓展回扣］

酸、堿:抑制水的電離、影響

水解的鹽：促進水的也必卜

石蕊:紅色-酸性，

?強酸強堿鹽:無影響產紫色-中性，

水的電藍色-堿性，

只與溫度有關在的離酸堿指

示前酚獻:無色-酸性，

適用于任何水溶能蛆無色-中性，

紅色-堿性

中性溶液:25X,pH=7;99T,pH=6.定義:pH=-lgc(H+)

溶液酸

____________強酸溶液:c(H+)fpH金桂表示J

一〔.范圍:lWpHW14________

水

強堿溶液:c(OH-)-c(H+)+plT的R

用

如

pH計算離關系:若pH=a,則c(H，)=10-。

\4

_____________強酸+強酸:c(H*)總*pH、稠溶C(OH-)=10-T

的

糊PH

試

強堿+強堿:“OH%+c(H旦混合溶液方法:把小塊pH試紙放在玻

堿

酸

紙璃片(或表面皿)上，用玻璃棒

性

強酸+強堿:C(OH-)B?c(H+)+pH-測

1g2=0.3蘸取待測液點在pH試紙的

、

1g5=0.7定中央，試紙變色后，與標準比

恰好：pH=7g“一

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