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2019-2020年高三化學(xué)專題 第二十講 水的電離和溶液的pH值教案 新人教版
【考綱要求】
1. 從水的電離平衡去理解水的離子積和溶液pH值的含義,掌握溶液pH值跟氫離子濃度和溶液酸堿性的關(guān)系。
2.了解指示劑的變色范圍,學(xué)會(huì)用pH試紙測(cè)定溶液的pH值。
3.掌握酸堿的pH值計(jì)算以及氫離子濃度和pH值的互算。
4.通過(guò)水的離子積和溶液酸堿性等內(nèi)容的教學(xué),對(duì)學(xué)生進(jìn)行矛盾的對(duì)立統(tǒng)一、事物間的相互關(guān)系和相互制約等辨證唯物主義觀點(diǎn)的教育。
一、水的離子積
1.定義
H2OH++OH--Q,KW=c(H+)c(OH-)
2.性質(zhì)
(1)在稀溶液中,KW只受溫度影響,而與溶液的酸堿性和濃度大小無(wú)關(guān)。
(2)在其它條件一定的情況下,溫度升高,KW增大,反之則減小。
二、溶液的pH
1.定義
pH= -lg c(H+),廣泛pH的范圍為0~14。
注意:當(dāng)溶液中c(H+)或c(OH-)大于1mol時(shí),不用pH表示溶液的酸堿性。
2.pH與溶液酸堿性的關(guān)系(25℃時(shí))
表5-1 pH與溶液的酸堿性
pH
溶液的酸堿性
pH<7
溶液呈酸性,pH越小,溶液的酸性越強(qiáng)
pH=7
溶液呈中性
pH>7
溶液呈堿性,pH越大,溶液的堿性越強(qiáng)
3.改變?nèi)芤簆H的常用方法
表5-2 改變?nèi)芤簆H的方法
pH變化
采取的措施
pH增大
加堿
對(duì)于酸性溶液可加水稀釋
pH減小
加酸
對(duì)于堿性溶液可加水稀釋
注意:酸性溶液無(wú)限加水稀釋,pH只能接近于7,且仍小于7;堿性溶液無(wú)限加水稀釋時(shí),pH只能接近于7,且仍大于7。
4.有關(guān)pH的計(jì)算
(1)酸溶液中,c(H+)酸c(H+)水≈KW;堿溶液中,c(OH-)堿c(OH-)水≈KW。
(2)強(qiáng)堿、強(qiáng)堿溶液稀釋的計(jì)算
①?gòu)?qiáng)酸溶液,pH(稀釋)=pH(原來(lái))+lg n(n為稀釋的倍數(shù))
②強(qiáng)堿溶液,pH(稀釋)=pH(原來(lái))-lg n(n為稀釋的倍數(shù))
(3)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液兩兩等體積混合后溶液的pH計(jì)算
表5-3 強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液兩兩等體積混合時(shí)pH的計(jì)算
混合物質(zhì)
兩種溶液pH關(guān)系
混合后溶液pH
A、B均為酸
pHA
14(酸剩余)
pHB-0.3
注意:酸堿溶液的pH之差必須≥2,否則誤差較大。
*(4)pH、c、的關(guān)系
①一元弱酸溶液中,pH=-lg c(H+)=-lg(c)
②一元弱堿溶液中,pOH=-lg c(OH-)=-lg(c),pH=14-POH
注意:*部分為新教材中不作要求的部分。
水的電離和溶液的pH基礎(chǔ)知識(shí)
一、水的電離
1、水是一種 的電解質(zhì),它能微弱電離生成 和 ,其電離方程式為 ,通常簡(jiǎn)寫(xiě)為 。
2、在25℃時(shí),1 L水的物質(zhì)的量約為 mol,其中,只有 mol H2O電離。
水的離子積常數(shù),簡(jiǎn)稱水的離子積,其表達(dá)式為Kw= ,Kw隨溫度升高而 ,因?yàn)樗碾婋x是 的過(guò)程。例如:25℃時(shí),Kw為110-14 ,100℃時(shí)約為110-12。水的離子積不僅適用于純水,也適用于其他水溶液。不論是純水還是稀溶液,只要 不變,Kw就不變。
二、溶液的酸堿性和pH
1、在酸、堿溶液中,水的電離平衡被破壞,但H+與OH-的濃度乘積仍是 。當(dāng)加酸時(shí),水的電離平衡 ,c (H+) c (OH-);當(dāng)加堿時(shí),道理也如此,只是c (OH-) c (H+)。所以說(shuō),溶液酸、堿性的實(shí)質(zhì)是溶液中的c (H+)和c(OH-)的相對(duì)大小問(wèn)題。
2、利用c (H+)和c(OH-)的相對(duì)大小判斷溶液的酸堿性:
若c (H+)<c(OH-),則溶液呈 ; 若c (H+)=c(OH-),則溶液呈 ;
若c (H+)>c(OH-),則溶液呈 。
3、溶液酸堿性的表示方法――pH
(1)定義:pH?。健 ? 。
(2)意義:pH大小能反映出溶液中c (H+)的大小,能表示溶液的酸堿性強(qiáng)弱。
常溫下,pH<7溶液呈 ,pH越小,溶液酸性越 ?。籶H每減小1個(gè)單位,c (H+) 。當(dāng)溶液的酸堿性用pH表示時(shí),其c (H+)的大小范圍一般為
mol/L pH >0。
三、關(guān)于pH的計(jì)算(填寫(xiě)計(jì)算式)
1、單一溶液的pH
強(qiáng)堿[OH-濃度為c(OH-)]:
2、混合溶液的pH
⑴兩強(qiáng)酸[H+濃度分別為c1(H+) 、c2 (H+),體積分別為V1、V2 ]混合:
規(guī)律:強(qiáng)酸等體積混合:若pH差≥2時(shí),用較小的pH值
⑵兩強(qiáng)堿[OH-濃度分別為c1(OH-) 、c2 (OH-),體積分別為V1、V2 ]混合:
規(guī)律:強(qiáng)堿等體積混合:若pH差≥2時(shí),用較大的pH值
⑶強(qiáng)酸與強(qiáng)堿[強(qiáng)酸:c(H+) 、 V1 ;強(qiáng)堿: c(OH-) 、V2]混合
若完全中和:
若酸過(guò)量:
若堿過(guò)量:
四、pH的測(cè)定方法:pH試紙、酸堿指示劑、pH計(jì)等。
鞏固練習(xí)
一、選擇題
1.重水(D2O)離子積為1.610-5,可以由pH一樣的定義來(lái)規(guī)定pD=-lgc(D+),下列敘述正確的是()
A.溶解0.01molDCl的D2O溶液1L,其pD=2.0
B.中性溶液的pD=7.0
C. 含0.2mol的NaOD的D2O溶液2L,其pD=12.0
D.向100mL 0.25mol/L的DCl重水溶液中,加入50mL 0.2mol/L的NaOD的重水溶液,其pD=1.0
2.下列說(shuō)法正確的是( )
A.pH<7的溶液一定是酸溶液
B.pH=5的溶液和pH=13的溶液相比,前者c(OH-)是后者的100倍
C.堿性溶液中滴入酚酞必定顯紅色
D.在1mol/L的氨水中,改變外界條件使c(NH4+)增大,則溶液的pH一定增大
3.在0.1mol/L硫酸溶液中,水電離出來(lái)的c(H+)是( )
A.510-13mol/L B.0.02mol/L C.110-7mol/L D.110-12mol/L
4.用pH試紙測(cè)定某無(wú)色溶液的pH時(shí),規(guī)范的操作是( )
A.將pH試紙放入溶液中觀察其顏色變化,跟標(biāo)準(zhǔn)比色卡比較
B.將溶液倒在pH試紙上,跟標(biāo)準(zhǔn)比色卡比較
C.用干燥的潔凈玻璃棒蘸取溶液,滴在pH試紙上,跟標(biāo)準(zhǔn)比色卡比較
D.在試管內(nèi)放入少量溶液,煮沸,把pH試紙放在管口,觀察顏色,跟標(biāo)準(zhǔn)比色卡比較
5.有甲、乙兩種溶液,甲溶液的pH是乙溶液的兩倍,則甲溶液中c(H+)與乙溶液中c(H+)的關(guān)系是( )
A.2∶1 B.100∶1 C.1∶100 D.無(wú)法確定
6.水是一種極弱的電解質(zhì),在室溫下平均每n個(gè)水分子只有一個(gè)分子發(fā)生電離,則n值是( )
A.110-14 B.55.6107 C.107 D.55.6
*7.在0.1mol/L醋酸溶液中,要使醋酸的電離度和溶液的pH都減小,同時(shí)又使醋酸根離子濃度增大,可加入的試劑是( )
A.CH3COONa濃溶液 B.1mol/L氨水
C.1mol/L硫酸溶液 D.2mol/LCH3COOH溶液
8.等量的苛性鈉溶液分別用pH=2和pH=3的醋酸溶液中和,設(shè)消耗醋酸溶液的體積依次為Va、Vb,則兩者的關(guān)系正確的是( )
A.Va>10Vb B.Vb=10Va C.Vb<10Va D.Vb>10Va
9.下列四種溶液中,由水電離生成的氫離子濃度之比①∶②∶③∶④是( )
①pH=0的鹽酸 ②0.1mol/L的鹽酸
③0.01mol/L的NaOH溶液 ④pH=11的NaOH溶液
A. 1∶10∶100∶1000 B.0∶1∶12∶11
C.14∶13∶12∶11 D.14∶13∶2∶3
*10.同溫度下的兩種氨水A和B,A溶液的濃度是c mol/L,電離度為1;B溶液中[NH4+]為c mol/L,電離度為2。則下列判斷正確的是( )
A.A溶液中的[OH-]是B溶液中[OH-]的1倍
B.1<2
C.B溶液物質(zhì)的量濃度可表示為c/2 mol/L
D.A溶液的pH大于B溶液的pH
*11.對(duì)于25℃時(shí),pH都等于4的鹽酸和碘化銨溶液中,水的離子積(KW)和電離度(HCl和NH4I分別用A和B表示)的敘述正確的是( )
A.KW相等,A=B B.KW不等,A=B/11
C.KW相等,B=108A D.KW相等,B=106A
12.常溫下,0.1mol/L的一元酸HA溶液的pH=2.0,0.1mol/L的一元堿BOH的溶液中c(OH-)/c(H+)=1012,將此兩種溶液等體積混合后,所得溶液中離子濃度大小關(guān)系正確的是( )
A.c(OH-)>c(H+)>c(B+)>c(A-) B.c(OH-)c(H+)=c(OH-)
13.弱酸HY溶液的pH=3.0,將其與等體積水混合后的pH范圍是( )
A.3.0~3.3 B.3.3~3.5 C.3.5~4.0 D.3.7~4.3
14.在平衡體系:H2SH++HS-,HS-H++S2-中,當(dāng)減小溶液pH時(shí),則硫離子濃度會(huì)( )
A.可能增大,也可能減小 B.增大
C.減小 D.無(wú)變化
二、非選擇題
*15.若純水中水的電離度為1,pH=x的鹽酸中水的電離度為2,pH=y的氨水中水的電離度為3,兩溶液等體積混合后溶液中水的電離度為4,若x+y=14(其中x≤6,y≥8),則1、2、3、4從小到大的順序是:____________________。
*16.在25℃時(shí),0.1mol/L NaR的溶液中水的電離度為1,在0.1mol/L鹽酸中水的電離度為2,若1∶2=109,則0.1mol/L NaR溶液的pH為_(kāi)______。
17.已知濃度均為0.1mol/L的8種溶液:①HNO3 ②H2SO4 ③HCOOH ④Ba(OH)2 ⑤NaOH⑥CH3COONa ⑦KCl ⑧NH4Cl其溶液pH由小到大的順序是______________________。
*18.已知25℃時(shí)幾種物質(zhì)的電離度(溶液濃度為0.1mol/L)如下表:(已知H2SO4第一步電離是完全的)
①H2SO4溶液的H2SO4-
②NaHSO4溶液中的HSO4-
③CH3COOH
④HCl
10%
29%
1.33%
100%
(1)25℃時(shí),0.1mol/L上述幾種溶液中c(H+)由大到小的順序是(填序號(hào),下同)_______________。
(2)25℃時(shí),pH相同的上述幾種溶液,其物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是______________。
(3)25℃時(shí),將足量的鋅粉投入等體積,pH等于1的上述幾種溶液中,產(chǎn)生H2的體積(同溫同壓下)由大到小的順序是________________。
(4)25℃時(shí),0.1mol/l H2SO4溶液中HSO4-的電離度小于0.1mol/L NaHSO4溶液中HSO4-的電離度的原因是_______________________。
19.配制99℃時(shí)的溶液100mL(KW=110-12)使其中c(OH-)為10-9mol/L,除純水外,需要用pH=1的鹽酸溶液________mL。
20.甲、乙兩瓶氨水的濃度分別為1mol/L和0.1mol/L,則甲、乙兩瓶氨水中c(OH-)之比_______(填大于、等于或小于)10。請(qǐng)說(shuō)明理由。
21.取體積相同(0.025L)的兩份0.10mol/L NaOH溶液,把其中一份放在空氣中一段時(shí)間后,溶液的pH_______(填增大、減小或不變),其原因是________________。
*22.將0.05mol/L的鹽酸溶液和未知濃度的氫氧化鈉溶液以1∶2的體積比混合,所得混合溶液的pH為12。用上述氫氧化鈉溶液滴定pH為3的某一元弱酸溶液20mL,達(dá)到終點(diǎn)時(shí)消耗氫氧化鈉溶液12.5mL。試求:(1)氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度。(2)此一元弱酸的物質(zhì)的量濃度。(3)一元弱酸的電離度。
23.NaOH和Ba(OH)2混合溶液的pH=14,取該溶液100mL,持續(xù)通CO2,當(dāng)CO2通入體積為0.56L時(shí)生成沉淀最多。試通過(guò)計(jì)算(氣體體積均指標(biāo)態(tài),設(shè)溶液體積不發(fā)生改變)回答:(1)NaOH和Ba(OH)2的物質(zhì)的量濃度各是多少?(2)當(dāng)通入CO2總體積為2.24升時(shí),溶液中各離子(除H+、OH-)物質(zhì)的量濃度各是多少?
24.將磷酸溶液逐漸滴加到60mL的氫氧化鋇溶液中,其溶液的pH與所加磷酸的體積之間的關(guān)系如下圖所示(溶液的總體積看作原溶液體積與滴加入的溶液體積之和)。
求:(1)pH為P時(shí),生成沉淀的質(zhì)量;
(2)pH為P時(shí),溶液中c(OH-)。
水的電離和溶液的pH基礎(chǔ)知識(shí)參考答案
一、水的電離
1、水是一種 極弱 的電解質(zhì),它能微弱電離生成 H3O+ 和 OH- ,其電離方程式為 H2O +H2O H3O++OH- ,通常簡(jiǎn)寫(xiě)為 H2O H+ + OH- 。
2、在25℃時(shí),1 L純水的物質(zhì)的量約為 55.56 mol,其中,只有 110-7 mol H2O電離。
水的離子積常數(shù),簡(jiǎn)稱水的離子積,其表達(dá)式為Kw= c (H+)c(OH-) ,Kw隨溫度升高而 增大 ,因?yàn)樗碾婋x是 吸熱 的過(guò)程。例如:25℃時(shí),Kw為110-14 ,100℃時(shí)約為110-12。水的離子積不僅適用于純水,也適用于其他水溶液。不論是純水還是稀溶液,只要 溫度 不變,Kw就不變。
二、溶液的酸堿性和pH
1、在酸、堿溶液中,水的電離平衡被破壞,但H+與OH-的濃度乘積仍是常數(shù) 。當(dāng)加酸時(shí),水的電離平衡向左移動(dòng) ,c (H+) ﹥ c (OH-);當(dāng)加堿時(shí),道理也如此,只是c (OH-) ﹥ c (H+)。所以說(shuō),溶液酸、堿性的實(shí)質(zhì)是溶液中的c (H+)和c(OH-)的相對(duì)大小問(wèn)題。
2、利用c (H+)和c(OH-)的相對(duì)大小判斷溶液的酸堿性:
若c (H+)<c(OH-),則溶液呈 堿性 ; 若c (H+)=c(OH-),則溶液呈 中性 ;
若c (H+)>c(OH-),則溶液呈 酸性 。
3、溶液酸堿性的表示方法―---pH
(1)定義:pH =?。璴g[c(H+)] 。
(2)意義:pH大小能反映出溶液中c (H+)的大小,能表示溶液的酸堿性強(qiáng)弱。
常溫下,pH<7溶液呈 酸性 ,pH越小,溶液酸性越 強(qiáng) ;pH每減小1個(gè)單位,c (H+) 增大10倍 。當(dāng)溶液的酸堿性用pH表示時(shí),其c (H+)的大小范圍一般為
110-14 mol/L ≤c (H+)≤ 1 mol/L。即14 ≥ pH ≥0。
三、關(guān)于pH的計(jì)算(填寫(xiě)計(jì)算式)
1、單一溶液的pH
強(qiáng)堿[OH-濃度為c(OH-)]:c(H+)=Kw/ c(OH-), pH=-lg[c(H+)]
2、混合溶液的pH
⑴兩強(qiáng)酸[H+濃度分別為c1(H+) 、c2 (H+),體積分別為V1、V2 ]混合:
c(H+)混= [c1(H+) V1+ c2 (H+) V2]/( V1+V2) , pH=-lg[c(H+)混]
規(guī)律:強(qiáng)酸等體積混合:若pH差≥2時(shí),用較小的pH值 加0.3
⑵兩強(qiáng)堿[OH-濃度分別為c1(OH-) 、c2 (OH-),體積分別為V1、V2 ]混合:
c(OH-)混= [c1(OH-) V1+ c2 (OH-) V2]/( V1+V2) , c(H+)混=Kw/ c(OH-)混, pH=-lg[c(H+)混]
規(guī)律:強(qiáng)堿等體積混合:若pH差≥2時(shí),用較大的pH值 減0.3
⑶強(qiáng)酸與強(qiáng)堿[強(qiáng)酸:c(H+) 、 V1 ;強(qiáng)堿: c(OH-) 、V2]混合
若完全中和:pH=7
若酸過(guò)量:c(H+)余= [c(H+) V1-c (OH-) V2]/( V1+V2), pH=-lg[c(H+)余]
若堿過(guò)量:c(OH-)余= [c(OH-) V2-c (H+) V1]/( V1+V2), c(H+)=Kw/ c(OH-)余, pH=-lg[c(H+)]
四、pH的測(cè)定方法:pH試紙、酸堿指示劑、pH計(jì)等。
鞏固練習(xí)參考答案
1.AD 2.B 3.A 4.C 5.D 6.B 7.D 8.D 9.A 10.AC 11.D 12.C 13.A 14.A
15.2=3<4<1 16.10 17.②①③⑧⑦⑥⑤④ 18.(1)①④②③ (2)③②④① (3)③②①④ (4)在稀H2SO4溶液中,由H2SO4電離H+,能抑制HSO4-的電離,促使HSO4-H++SO42-平衡向左移動(dòng),而在NaHSO4溶液中不存在上述的作用 19.1
20.甲瓶氨水的濃度是乙瓶氨水的10倍,故甲瓶氨水的電離度比乙瓶氨水的電離度小,所以甲、乙兩瓶氨水中[OH-]之比小于10
21.減小,NaOH與空氣中的CO2反應(yīng),造成NaOH濃度減少,故溶液的pH減小。
22.(1)0.025mol/L (2)0.04mol/L (3)4% 23.(1)0.5mol/L,0.25mol/L (2)Na+為0.5mol/L,
Ba2+為0.25mol/L,HCO3-為1mol/L 24.(1)0.3g (2)0.0375mol/L
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