1、第二单元 水的电离平衡和 溶液的酸碱性,一 水的电离平衡,二 溶液的酸碱性,教材研读,突破一 溶液pH计算的思维模型,突破二 酸碱中和滴定曲线及指示剂选择分析,重难突破,突破三 中和滴定误差分析,一、水的电离平衡 (一)水的电离 1.水是极弱的电解质,存在着电离平衡: H2O H+OH- 。在一定 温度下,水电离出来的H+和OH-浓度的乘积是一个常数,称为水的 离 子积常数 ,用符号 KW 表示。,教材研读,2.常温时,酸性溶液中c(H+)c(OH-),pH 7;中性溶液中c(H+)=c(OH-),pH = 7。 100 时,水中c(H+)=c(OH-)=10-6 molL-1,pH=6,水呈
2、 中 性。常温 时,水中c(H+)=c(OH-)=10-7 molL-1,pH=7,水呈中性。,3.KW的几点说明 (1)水的离子积(KW)适用于任一稀的电解质水溶液,c(H+)或c(OH-)代表水 溶液中H+或OH-的总物质的量浓度。无论酸、碱、盐等溶液中酸碱性 怎么样,KW= c(H+)c(OH-) ,一定温度时,KW是一常数。一般情况下 在25 ,KW为 1.010-14 ,而100 时KW为1.010-12。,(2)在研究水溶液体系中离子的种类时,不要忽略 H+、OH- 同时存在。 (二)影响水的电离平衡的因素 1.水的电离过程是 吸 热过程,所以升高温度能促进水的电离,因 此降温时K
3、W减小,升温时KW增大。但不论温度升高还是降低,纯水中 c(H+)和c(OH-)始终 相等 。,2.向纯水中加入酸或碱,可以增大水中的 H+ 或 OH- 浓度,均 可使水的电离平衡向 逆反应方向 (即分子化的方向)移动。向水 中加入可溶性的盐,若组成盐的离子能与水电离产生的H+或OH-发生反 应,生成难电离的物质,则能够破坏水的电离平衡,使水的电离平衡向 电离方向 移动,可使水溶液呈碱性或酸性;若所加的盐既不能与水 中的H+或OH-发生反应,又不能电离产生H+或OH-,则不破坏水的电离平 衡,不能使水的电离平衡发生 移动 。若向水中加入活泼金属,由 于活泼金属与水电离出的H+反应,促进水的电离
4、,溶液中c(OH-) 增,大 ,c(H+) 减小 。,1.当c(H+)很小时,直接用氢离子的物质的量浓度表示溶液酸碱性的强弱 很不方便,通常采用c(H+)的负对数表示,称为溶液的pH,其表达式为 pH=-lg c(H+) 。常温下,pH7时,溶液呈碱性,pH越大,溶液的碱性越 强 。,二、溶液的酸碱性 (一)溶液的pH,2.当pH改变一个单位时,c(H+)改变至原来的10倍或1/10,即pH每增大1个 单位,c(H+)就减小为原来的1/10;pH每减小1个单位,c(H+)就增大为原来 的 10 倍。,(二)pH的测定方法 1.pH试纸的使用方法:把pH试纸放在洁净干燥的 表面皿 (或玻璃 片)
5、上,用玻璃棒蘸取一滴待测液点在pH试纸的 中部 ,变色后与 标准比色卡 对比,读出pH(整数)。,2.常用酸碱指示剂及其变色范围,3.pH计 使用pH计能直接测定溶液的pH。,1.下列溶液一定呈酸性的是 ( B ) A.含H+的溶液 B.c(OH-)c(H+)的溶液 C.pH7的溶液 D.能与金属Al反应放出H2的溶液,2.室温下,pH和体积都相同的盐酸和稀硫酸,分别跟足量碳酸钠溶液反 应,放出的CO2 ( A ) A.一样多 B.盐酸多 C.硫酸多 D.无法比较,3.常温下,已知pH=2的高碘酸溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合,所 得溶液显酸性,则下列说法中正确的是 ( C ) A.
6、HIO4是一元强酸 B.此混合溶液中c(Na+)=c(I ) C.c(H+)c(OH-)=1 mol2L-2 D.0.1 molL-1的HIO4溶液与0.1 molL-1的NaOH溶液等体积混合,所得溶液显中性,4.常温下一定体积pH=2的盐酸和pH=11的NaOH溶液混合后恰好完全 反应,二者的体积之比为 ( C ) A.11 B.101 C.110 D.1100,突破一 溶液pH计算的思维模型溶液pH计算的思维模型,重难突破,有关溶液的pH应注意的问题: 1.pH是溶液酸碱性强弱的一种量度。常温下,pH=7的溶液呈中性;当pH 7时,pH越大,溶液的碱性越强。,2.常温下,pH范围在014
7、之间,pH=0的溶液中并非无H+,而是c(H+)=1 mol L-1;pH=14的溶液中并非无OH-,而是c(OH-)=1 molL-1。pH每增大1个单 位,c(OH-)增大到原来的10倍。pH减小n个单位,c(H+)增大到原来的10n 倍或c(OH-)缩小到原来的1/10n。,4.强酸、强碱的稀释:在稀释时,当它们的浓度大于10-5 molL-1时,不考虑 水的电离;当它们的浓度小于10-5 molL-1时,应考虑水的电离。 例如:pH=6的HCl溶液稀释至原体积的100倍,混合液pH7(不能大于7); pH=8的NaOH溶液稀释至原体积的100倍,混合液pH7(不能小于7); pH=3的
8、HCl溶液稀释至原体积的100倍,混合液pH=5; pH=10的NaOH溶液稀释至原体积的100倍,混合液pH=8。,3.也可以用pOH来表示溶液的酸碱度。pOH是OH-浓度的负对数。pOH =-lg c(OH-),因为c(OH-)c(H+)=10-14,若两边均取负对数得:pH+pOH=14。,5.弱酸、弱碱的稀释:在稀释过程中既有浓度的变化,又有电离平衡的移 动,不能求得具体数值,只能确定其pH范围。 例如:pH=3的CH3COOH溶液,稀释至原体积的100倍,稀释后3pH5; pH=10的NH3H2O溶液,稀释至原体积的100倍,稀释后8pH10。,典例1 常温下有体积为V1 mL、pH
9、为m的稀硫酸和体积为V2 mL、pH 为n的NaOH溶液混合后: (1)如果V1=V2,m+n=13,则溶液呈 性;m+n=15,溶液的pH 7(填“大于”“等于”或“小于”)。 (2)如果混合后,pH=7,m+n=14,则 = ;如果m+n=13,则 = ;如果m+n14,则 = (填表达式),且V1 V2(填“大 于”“等于”或“小于”)。,答案 (1)酸 大于 (2)1 0.1 10m+n-14 大于,解析 (1) = = 1014-m-n。当V1=V2时,若m+n=13,则 =10,酸过量,溶液呈酸性,若m+n=15,则 =0.1,碱过量,pH7。(2)如 果混合后pH=7,则有V1c
10、(H+)=V2c(OH-),即 = = =10m+n-14。当 m+n=14时, =100=1;当m+n=13时, =1013-14=0.1;当m+n14时, =10m+n-14 1,即V1V2。,误区警示 pH试纸使用的误区 1.使用pH试纸测溶液pH时,若先用蒸馏水润湿,测量结果不一定偏小。 若先用蒸馏水润湿,相当于将待测液稀释了,若待测液为碱性溶液,则所 测结果偏小;若待测液为酸性溶液,则所测结果偏大;若待测液为中性溶 液,则所测结果没有误差。,2.溶液的pH可以用pH试纸测定(精确到整数,且只有在114的范围内), 也可以用pH计(精确到0.1)测定。,1-1 室温时,将x mL pH
11、=a的稀NaOH溶液与y mL pH=b的稀盐酸充分 反应。下列关于反应后溶液pH的判断,正确的是 ( D ) A.若x=y,且a+b=14,则pH7 B.若10x=y,且a+b=13,则pH=7 C.若ax=by,且a+b=13,则pH=7 D.若x=10y,且a+b=14,则pH7,解析 由题意知:n(NaOH)=x10a-1410-3 mol,n(HCl)=y10-b10-3 mol,所以n (NaOH)n(HCl)= = 10(a+b-14)。若x=y,且a+b=14,则n(NaOH) =n(HCl),pH=7;若10x=y且a+b=13,则n(NaOH)n(HCl),pH7,D正确。
12、,1-2 已知水在25 和95 时,其电离平衡曲线如图所示:(1)25 时水的电离平衡曲线应为 (填“A”或“B”),请说明 理由 ;25 时,将pH=9的 NaOH溶液与pH=4的H2SO4溶液混合,若所得混合溶液的pH=7,则NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比为 。,(2)95 时,若100体积pH=a的某强酸溶液与1体积pH=b的某强碱溶液混 合后溶液呈中性,则a与b之间应满足的关系是 。 (3)曲线A所对应的温度下,pH=2的盐酸和pH=11的某BOH溶液中,若水 的电离程度分别用1、2表示,则1 2(填“大于”“小于” “等于”或“无法确定”,下同),若将二者等体积混合,则混合溶液
13、的 pH 7,判断的理由是 。,(4)在曲线B所对应的温度下,将0.02 molL-1的Ba(OH)2溶液与等物质的 量浓度的NaHSO4溶液等体积混合,所得混合液的pH为 。,答案 (1)A 水电离需要吸热,温度越高KW越大 101 (2)a+b=14 (3)小于 无法确定 若BOH是弱碱,无法确定酸、碱的物质的量的相 对大小 (4)10,解析 (1)25 时,pH=9的NaOH溶液中c(OH-)=110-5 molL-1,pH=4的硫 酸中c(H+)=110-4 molL-1,当二者恰好反应时有110-5 molL-1 V(碱)=1 10-4 molL-1V(酸),V(碱)V(酸)=101
14、。(2)95 时,KW=110-12,pH=a的 强酸溶液中c(H+)=110-a molL-1,pH=b的强碱溶液中c(OH-)=10b-12 molL- 1,当二者恰好反应时有10010-a=110b-12,2-a=b-12,a+b=14。(3)由于盐酸 中c(H+)BOH溶液中c(OH-),结合水的电离方程式知二者对水电离程度 的抑制能力前者较强,故1小于2;若BOH是强碱,等体积混合时酸过量, 此时pH7;若BOH是弱碱,则无法确定碱与酸的物质的量的相对大小,故,无法确定反应后溶液的pH。(4)等体积混合时,溶液中Ba2+反应完全,但 此时OH-消耗掉一半,故混合溶液中c(OH-)=0
15、.01 molL-1,c(H+)=110-10 molL-1,故pH=10。,突破二 酸碱中和滴定曲线及指示剂选择分析,1.酸碱中和滴定曲线的绘制 以加入标准溶液的体积为横坐标,以溶液pH为纵坐标,可绘出酸碱中和 滴定曲线,下图画出的分别是强酸滴定强碱、强碱滴定强酸的滴定曲线。,2.滴定曲线分析 滴定过程中的“pH突变”是客观存在的。酸碱指示剂的变色点不是反 应终点,通过滴定曲线可以发现,变色点附近pH变化显著,虽然滴定终点 pH不等于7,但引起的实验误差并不大;选择指示剂时,指示剂的变色范 围一定要在“突变”范围之内;通过曲线在坐标轴上的对应点,可以读 出溶液在起始时、中间过程中的pH以及酸
16、或碱的用量。,3.中和滴定指示剂选择 选择指示剂要求变色明显(一般不选用石蕊),指示剂变色时溶液的pH与 溶液恰好中和时的pH要尽量吻合,但不一定相等,而是越接近越好。如 强酸、强碱相互滴定时,由于生成的盐溶液呈中性,故可以选择酚酞或 甲基橙作指示剂;强酸、弱碱相互滴定时,生成的盐溶液呈酸性,应选择 甲基橙作指示剂;强碱、弱酸相互滴定时,因生成的盐溶液呈碱性,应选 择酚酞作指示剂。,拓展延伸 1.滴定终点的判断答题模板 当滴入最后一滴标准溶液后,溶液变成色,且半分钟内不恢复原来 的颜色。 说明:解答此类题目时注意三个关键点 (1)最后一滴:必须说明是滴入“最后一滴”溶液。 (2)颜色变化:必须
17、说明滴入“最后一滴”标准溶液后溶液“颜色的变化”。 (3)半分钟:必须说明溶液颜色变化后“半分钟内不再恢复原来的颜色”。,2.图解量器的读数方法 (1)平视读数(如图1):实验室中用量筒、移液管或滴定管量取一定体积 的液体,读取液体体积时,视线应与凹液面最低点保持水平,视线与刻度 的交点即为读数(即凹液面定视线,视线定读数)。,(2)俯视读数(如图2):当用量筒测量液体的体积时,俯视视线向下倾斜,读 数高于正确的刻度线位置,即读数偏大。 (3)仰视读数(如图3):读数时,视线向上倾斜,滴定管刻度标法与量筒不 同,仰视读数偏大。 至于俯视和仰视的误差,还要结合具体仪器进行分析,因为量筒刻度从 下
18、到上逐渐增大,而滴定管刻度从下到上逐渐减小,并且滴定管中液体 的体积是两次体积读数之差,在分析时还要看滴定前读数是否正确,然 后才能判断实际量取的液体体积是偏大还是偏小。,典例2 已知某温度下CH3COOH的电离常数K=1.610-5。该温度下,向2 0 mL 0.01 molL-1 CH3COOH溶液中逐滴加入0.01 molL-1 KOH溶液,其 pH变化曲线如图所示(忽略温度变化)。,请回答下列有关问题: (1)a点溶液中c(H+)为 ,pH约为 。 (2)a、b、c、d四点中水的电离程度最大的是 ,滴定过程中宜 选用 作指示剂。 (3)若向20 mL稀氨水中逐滴加入等浓度的盐酸,则下列
19、变化趋势正确的 是 (填序号)。,答案 (1)410-4 molL-1 3.4 (2)c点 酚酞 (3)B,解析 (1)电离消耗的醋酸在计算醋酸的电离平衡浓度时可以忽略不 计。由K= = 得c(H+)= mol L-1=410-4 molL-1。 (2)a点是醋酸溶液,b点是醋酸和少量CH3COOK的混合溶液,c点是CH3 COOK和少量醋酸的混合溶液,d点是CH3COOK和KOH的混合溶液, 酸、碱均能抑制水的电离,CH3COOK水解促进水的电离,所以c点溶液 中水的电离程度最大。由于恰好完全反应时溶液显碱性,故应该选择在,碱性范围内变色的指示剂酚酞。 (3)由于稀氨水显碱性,首先排除选项A
20、和C;两者恰好反应时溶液显酸 性,排除选项D,故本题的答案为B。,2-1 (2017浙江11月选考,18,2分)下列说法不正确的是 ( B ) A.pH7的溶液不一定呈酸性 B.在相同温度下,物质的量浓度相等的氨水、NaOH溶液,c(OH-)相等 C.在相同温度下,pH相等的盐酸、CH3COOH溶液,c(Cl-)=c(CH3COO-) D.氨水和盐酸反应后的溶液,若c(Cl-)=c(N ),则溶液呈中性,解析 常温下pH7的溶液一定呈酸性,不说明温度时,pH7的溶液不一 定呈酸性,A正确;因NH3H2O是弱碱而NaOH是强碱,故相同温度下,物质 的量浓度相等的氨水、NaOH溶液,NaOH溶液中
21、的c(OH-)较大,B错误; 由电荷守恒知盐酸和CH3COOH溶液中分别有c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)及c(H +)=c(CH3COO-)+c(OH-),两溶液的pH相等,则两种酸溶液中的c(H+)、c (OH-)分别相等,故两溶液中c(Cl-)=c(CH3COO-),C正确;由电荷守恒知氨 水和盐酸反应后的溶液中有c(H+)+ c(N )=c(Cl-)+c(OH-),当c(Cl-)=c(N)时,则有c(H+)=c(OH-),故溶液呈中性,D正确。,2-2 室温时,向20 mL 0.100 0 molL-1 H2C2O4溶液中滴加0.100 0 molL-1 NaOH溶液,混合溶液的
22、pH随滴加NaOH溶液体积的变化如图所示。下 列有关叙述错误的是 ( D ),A.忽略H2C2O4的第二步电离,由题给信息,可以计算出常温下H2C2O4的电 离常数 B.A、B、C三点所对应的溶液中,水的电离程度最小的是A点 C.A、B、C三点所对应的溶液中,均有c(Na+)c(OH-)+c(HC2 )+2c(C2 ) D.在B点溶液中,含钠化合物有两种,且c(HC2 )+c(C2 )=0.100 0 molL-1,解析 当NaOH溶液的体积为0时,pH=1.5,c(H+)=10-1.5molL-1,忽略H2C2O4 的第二步电离,c(HC2 )=c(H+)=10-1.5molL-1,c(H2
23、C2O4)=0.100 0 molL-1,K=,故A正确;A点溶液中的溶质为NaHC2O4,B点溶液中的溶 质为NaHC2O4和Na2C2O4,C点溶液中的溶质为Na2C2O4,从A点到C点水的 电离程度越来越大,故B正确;由电荷守恒可知,A、B、C三点所对应的 溶液中,均有c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2 )+2c(C2 ),左边去掉c(H+),得 c(Na+)c(OH-)+c(HC2 )+2c(C2 ),故C正确;由物料守恒可知,B点溶液,中有c(HC2 )+c(C2 )+c(H2C2O4)=0.100 0 molL-1,故D错误。,突破三 中和滴定误差分析在酸碱中和滴定
24、中,n(H+)=n(OH-),所以c标V标=c待V待,即c待= =K V标 ,根据V标便可进行误差分析(因、c标、V待均为定值)。 综合分析中和滴定实验可以发现,其实验误差主要由仪器洗涤不当、操 作不当、读数不当、指示剂选择不当、样品含有杂质等方面引起。,1.常见的误差分析(以用标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例),2.中和滴定的关键 (1)选择的仪器要精密(如滴定管),以确保酸、碱溶液的体积测定准确; (2)选择合适的指示剂,以使反应终点与滴定终点尽量吻合; (3)实验操作要正确、规范。,典例3 某学生用0.1 molL-1的KOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸,其操 作分解为如下几步: A.移取
25、20 mL待测盐酸注入洁净的锥形瓶,并加入23滴酚酞 B.用标准溶液润洗滴定管23次 C.把盛有标准溶液的碱式滴定管固定好,调节滴定管尖嘴使之充满溶液 D.取标准KOH溶液注入碱式滴定管至“0”刻度以上12 cm E.调节液面至“0”或“0”以下某一刻度,记下读数,F.把锥形瓶放在滴定管的下面,用标准KOH溶液滴定至终点并记下滴定 管液面的刻度 就此实验完成填空: (1)正确操作步骤的顺序是(用序号字母填写) ; (2)上述B步骤操作的目的是 ; (3)上述A步骤操作之前,先用待测液润洗锥形瓶,则对滴定结果的影响 是 ;,(4)判断到达滴定终点的实验现象是 ; (5)若称取一定量的KOH固体(
26、含少量NaOH)配制标准溶液并用来滴定 上述盐酸,则对滴定结果产生的影响是 。,答案 (1)B、D、C、E、A、F (2)洗去滴定管内壁附着的水,防止将标准溶液稀释产生误差 (3)使测得的未知溶液浓度偏大 (4)溶液由无色变为浅红色,且在半分钟内不褪色 (5)使测得的未知溶液浓度偏小,解析 (3)若用待测液润洗锥形瓶,则锥形瓶内所取待测液偏多,消耗标 准溶液的量也将偏多,导致结果偏大。(5)若用含NaOH的KOH溶液滴定 盐酸,因为M(NaOH)M(KOH),所以配制的标准溶液中c(OH-)偏大,导致 测得盐酸浓度偏小。,3-1 某学生用0.200 0 molL-1的标准NaOH溶液滴定未知浓
27、度的盐酸,其 操作为如下几步: 用蒸馏水洗涤碱式滴定管,并立即注入NaOH溶液至“0”刻度线以上; 固定好滴定管并使滴定管尖嘴充满液体; 调节液面至“0”或“0”刻度线以下某一刻度,并记下读数; 移取20.00 mL待测液注入洁净的锥形瓶中,并加入3滴酚酞溶液; 用标准液滴定至终点,记下滴定管液面读数。,请回答: (1)以上步骤有错误的是 (填编号),该错误操作会导致测定结果 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 (2)判断滴定终点的现象是:锥形瓶中溶液从 色变为 色,且半分钟内不变色。 (3)如图是某次滴定时的滴定管中的液面,其读数为 mL。,(4)根据下列数据:请计算待测盐酸的浓度为 mo
28、lL-1。,答案 (1) 偏大 (2)无 粉红 (3)22.60 (4)0.200 0,解析 (1)碱式滴定管在装液前应用待装液进行润洗,否则标准液的浓 度偏小,V(标准)偏大,根据c(待测)= ,测定结果偏大;(2)当 滴入最后一滴NaOH溶液时,溶液由无色变为粉红色,且半分钟内不褪 色,即为终点;(3)滴定管中的液面读数为22.60 mL;(4)三次滴定消耗标准 NaOH溶液的体积分别为:20.00 mL、20.00 mL、22.10 mL,第三组误差 大,舍去,则平均消耗标准NaOH溶液20.00 mL,c(待测)= =0.200 0 molL-1。,3-2 298 K时,在20.0 m
29、L 0.10 molL-1氨水中滴入0.10 molL-1的盐酸,溶 液的pH与所加盐酸的体积关系如图所示。已知0.10 molL-1氨水的电离 度为1.32%,下列有关叙述正确的是 ( D ) A.该滴定过程应该选择酚酞作为指示剂 B.M点对应的盐酸体积为20.0 mL,C.M点处的溶液中c(N )=c(Cl-)=c(H+)=c(OH-) D.N点处的溶液中pH12,解析 强酸滴定弱碱,达到滴定终点时溶液呈酸性,应选用甲基橙作指 示剂,A项错误;若氨水和盐酸恰好反应生成NH4Cl,溶液呈酸性,要使pH 为7,盐酸应偏少,即M点对应的盐酸体积小于20.0 mL,B项错误;C项,M点 对应的溶液中离子浓度大小关系应为c(N )=c(Cl-)c(H+)=c(OH-),错误; D项,N点对应的溶液为氨水,c(OH-)=0.10 molL-11.32%=1.3210-3 molL-1, c(H+)= = molL-1,pH=11+lg1.3212,正确。,
