化學(xué)：第三章第二節(jié)《水的電離和溶液的酸堿性》

第三章水溶液中的離子平衡 人教版選修4 化學(xué)反應(yīng)原理 2水的電離和溶液的酸堿性 思考 如何用實(shí)驗(yàn)證明水是一種極弱的電解質(zhì) 1 實(shí)驗(yàn) 2 現(xiàn)象 3 結(jié)論 水是一種極弱的電解質(zhì) 4 原因 實(shí)驗(yàn)測定 25 時(shí) C H C OH 10 7mol L 靈敏電流計(jì) 燈泡 25 純水 C H C OH 1 10 7mol L 一 水的電離 1 水是一種極弱電解質(zhì) 能微弱電離 Kw c H c OH 1 表達(dá)式 KW叫做水的離子積常數(shù) 簡稱水的離子積 在任何水溶液中 均存在水的電離平衡 也就是任何水溶液中都是H OH 共存的 任何水溶液中都存在Kw c H c OH 水的濃度為常數(shù) 所以C H C OH K電離 C H2O 常數(shù) 2 水的離子積常數(shù) 注 提問 根據(jù)前面所學(xué)知識 水的離子積會受什么外界條件影響 分析下表中的數(shù)據(jù)有何規(guī)律 并解釋之 討論 Kw c H c OH 1 表達(dá)式 KW叫做水的離子積常數(shù) 簡稱水的離子積 2 影響KW的因素 KW只與溫度有關(guān) 與濃度無關(guān) 溫度升高 KW增大 如 25 KW 10 14100 KW 10 12 注 常數(shù)無單位 2 水的離子積常數(shù) D 1 水的電離過程為H2OH OH 在不同溫度下其離子積為KW25 1 10 14 KW35 2 1 10 14 則下列敘述正確的是 A H 隨著溫度的升高而降低B 在35 時(shí) 純水中 H OH C 水的電離常數(shù)K25 K35 D 水的電離是一個(gè)吸熱過程 練習(xí) 2 判斷正誤 1 任何水溶液中都存在水的電離平衡 2 任何水溶液中 不論酸 堿或中性 都存在Kw 10 14 3 某溫度下 某液體c H 10 7mol L 則該溶液一定是純水 討論 對常溫下的純水進(jìn)行下列操作 完成下表 中性 酸性 不變 堿性 不變 小結(jié) 加入酸或堿都抑制水的電離 1 加入酸或堿 抑制水的電離 Kw不變 2 升高溫度 電離過程是一個(gè)吸熱過程 促進(jìn)水的電離 水的離子積增大 在常溫時(shí) KW 1 10 14 在100 時(shí) KW 1 10 12 知識延伸 1 C H 1 10 7mol L 溶液一定呈中性嗎 說明 溶液或純水呈中性 是因?yàn)槿芤褐蠧 H C OH 2 純水中溶液C H C OH 濃度的計(jì)算方法 C H C OH 3 影響水電離平衡的因素 根據(jù)Kw C H C OH 在特定溫度下為定值 C H 和C OH 可以互求 不論是在中性溶液還是在酸堿性溶液 水電離出的C H C OH 常溫下 任何稀的水溶液中C H C OH 1 10 14 根據(jù)Kw C H C OH 在特定溫度下為定值 C H 和C OH 可以互求 任何水溶液中由水電離出來的c H H2O與c OH H2O相等 4 利用Kw的定量計(jì)算 有關(guān)原則 純水中溶液C H C OH 濃度的計(jì)算方法 C H C OH 例題 0 1mol L的鹽酸溶液中水電離出的C H 和C OH 是多少 0 1mol L的NaOH溶液中水電離出的C H 和C OH 是多少 水電離出的C OH 1 10 14 0 1 1 10 13mol L C H 水電離出的C H 1 10 14 0 1 1 10 13mol L C OH 3 根據(jù)Kw c H c OH 為定值 c H 和c OH 可以互求 酸性溶液中水電離出來的c H 可以忽略 堿性溶液中水電離出來的OH 離子可以忽略 1 任何水溶液中H 和OH 總是同時(shí)存在的 只是相對含量不同 2 常溫下 任何稀的水溶液中c H c OH 1 10 14 4 Kw大小只與溫度有關(guān) 與是否為酸堿性溶液無關(guān) 25 時(shí) Kw 1 10 14100 時(shí) Kw 1 10 12 再次強(qiáng)調(diào) 0 1mol L的NaOH溶液中 c OH c H 由水電離出的c OH 水 c H 水 2 0 1mol L的H2SO4溶液中 c H c OH 由水電離出的c OH 水 c H 水 3 0 1mol L的NaCl溶液中 c OH c H 練習(xí) 5 水中加入氫氧化鈉固體 c OH 則水的電離平衡向 移動(dòng) 水的電離被 Kw c H 6 已知100 時(shí) Kw 1 10 12 分別求出該溫度下 純水 0 1mol LHCl溶液 0 1mol L的NaOH溶液中的c H 4 25 時(shí) 向純水中加入少量氯化氫氣體 仍能保持不變的是 A c H B c OH C KwD c H c OH 7 將0 1mol L 1的氨水稀釋10倍 隨著氨水濃度的降低 下列數(shù)據(jù)逐漸增大的是 A C H B C OH C c OH c NH3 H2O D C NH4 AC 討論1 某溶液中由水電離產(chǎn)生的c H H2O 10 12mol L 則該溶液呈酸性還是堿性 并求算該溶液中c H 的可能值 2 濃度均為0 1mol L的下列溶液中由水電離出的c H H2O大小關(guān)系為 鹽酸 醋酸溶液 硫酸溶液 氫氧化鈉溶液 解答 c H H2O c OH H2O 10 12mol L若c H aq c H H2O 10 12mol L則c OH aq 10 2mol L溶液顯堿性若c OH aq c OH H2O 10 12mol L則c H aq 10 2mol L溶液顯酸性 一 水的電離 1 水的電離 2 水的離子積 Kw c H c OH 1 無單位常數(shù) 2 意義 3 Kw只決定于溫度 溫度升高 Kw增大 25 Kw 1 10 14 100 Kw 1 10 12 4 加入酸或堿 抑制水的電離 但Kw不變 5 任何溶液中都存在Kw c H c OH 且25 Kw 1 10 14 課堂小結(jié) 第二課時(shí) 重要規(guī)律 電解質(zhì)在一定溫度時(shí)的稀溶液里 C H 與C OH 的乘積仍是一個(gè)常數(shù) 經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明 C 稀 1mol L 例 25 時(shí) Kw 1 10 14 思考與交流P461 2 3 根據(jù)室溫時(shí)水的電離平衡 運(yùn)用平衡移動(dòng)原理分析下列問題 1 酸或堿的稀溶液的密度與純水相近 1L酸或堿的稀溶液約為1000g 其中 H2O的物質(zhì)的量近似為1000g 18g mol 55 6mol 此時(shí) 發(fā)生電離的水是否仍為純水狀態(tài)時(shí)的1 10 7mol 因酸電離出來的H 或堿電離出來的OH 對水的電離有抑制作用 所以發(fā)生電離的水的物質(zhì)的量小于純水狀態(tài)時(shí)的1 10 7mol 思考與交流 2 比較下列情況下 c H 和c OH 的值或變化趨勢 增加或減少 10 7mol L 10 7mol L c H c OH 變大 變小 c H c OH 變小 變大 c H c OH 3 酸性溶液中是否有OH 存在 堿性溶液中是否有H 存在 注意 1 只要是水溶液 不管是酸性 堿性或中性 一定存在水的電離 也或多或少的存在H 和OH 且水電離出的C H 總等于水電離出的C OH 2 水的電離是吸熱的 升高溫度 促進(jìn)水的電離 此時(shí)水的電離平衡常數(shù)和水的離子積都增大 如1000C時(shí) KW 1 10 12 3 影響水的電離平衡的因素 溫度 H 或OH 抑制 與H 或OH 反應(yīng)的離子 促進(jìn) c H c OH 1 10 7 中性 c H c OH 1 10 7 酸性 c H c OH 1 10 7 堿性 二 溶液的酸堿性與pH值 1 溶液的酸 堿性跟C H C OH 的關(guān)系 討論 KW100 10 12在100 時(shí) 純水中 H 為多少 H 1 10 7mol L是否說明100 時(shí)純水溶液呈酸性 不能用 H 等于多少來判斷溶液酸 堿性 只能通過兩者相對大小比較 100 時(shí) H 1 10 7mol L溶液呈酸性還是堿性 H 1 10 6mol L 否 中性 C H 1mol L或C OH 1mol L時(shí) 可直接用C H 或C OH 表示溶液的酸堿性 一定溫度下C H 越大 溶液酸性越強(qiáng) C OH 越大 溶液堿性越強(qiáng) 酸性越弱 C H 1mol L時(shí) 常用PH表示溶液的酸堿性 2 溶液的酸堿性的表示方法 溶液的pH 1 pH的定義 C H 的負(fù)對數(shù) 2 使用范圍 C H 1mol L 例 c H 0 001mol LpH lg10 3 3例 c OH 0 01mol Lc H 1 10 14 10 2 1 10 12mol LpH lg1 10 12 12 pH lgc H lg2 0 3lg3 0 477 酸性溶液 堿性溶液 H OH H 1 10 7mol L 7 7 H OH H 1 10 7mol L 3 溶液的酸 堿性跟pH的關(guān)系 溶液的pH值 酸性增強(qiáng) 堿性增強(qiáng) 4 pH值測定方法 測定方法 酸堿指示劑法 pH試紙法 pH計(jì)法等 酸堿指示劑一般是弱的有機(jī)酸或弱的有機(jī)堿 他們的顏色變化是在一定的pH值范圍內(nèi)發(fā)生的 我們把指示劑發(fā)生顏色變化的pH值范圍叫做指示劑的變色范圍 pH測定 pH試紙測定 不可先潤濕 與比色卡對照 pH計(jì) 酸度計(jì) pH值有關(guān)判斷正誤 1 一定條件下pH值越大 溶液的酸性越強(qiáng) 2 強(qiáng)酸溶液的pH值一定小 3 pH值等于6的溶液 一定是一個(gè)弱酸體系 4 pH值相同的強(qiáng)酸和弱酸中 H 相同 5 在常溫下 pH 0的溶液酸性最強(qiáng) pH 14的溶液堿性最強(qiáng)6 pH值有可能等于負(fù)值 7 常溫下 由水電離出的 H 10 12mol L 則溶液pH定為128 相同體積和pH值的鹽酸 醋酸 硫酸中H 的物質(zhì)的量相等 5 pH值的簡單計(jì)算 例1 計(jì)算下列溶液的PH 1 0 4gNaOH固體溶于水配成1000ml溶液 求所得溶液的PH 2 1 12LHCl氣體 標(biāo)況 溶于1L水中 加水稀釋至5L 求所得溶液的PH 3 求0 05mol LH2SO4溶液的PH 4 求0 5mol LBa OH 2溶液中c H 及PH 1 PH 12 2 PH 2 3 PH 1 4 c H 10 14mol LPH 14 例2 1 計(jì)算PH 2的H2SO4溶液中H2SO4和OH 的濃度 2 求PH 9的NaOH溶液中c OH 及水電離出的c OH 水 1 c H2SO4 0 005mol Lc OH 10 12mol L 2 c OH 10 5mol Lc OH 水 10 9mol L 第三課時(shí) 三 pH值的有關(guān)計(jì)算 1 溶液pH的計(jì)算原理 關(guān)鍵是先求出C H 1 強(qiáng)酸溶液由C H 直接求出pH 2 強(qiáng)堿溶液由C OH 先求出C H 再求pH 2 計(jì)算類型 例題 計(jì)算250C時(shí)0 01mol L的鹽酸溶液和0 01mol L的NaOH溶液的pH 答案 2 12 pH值計(jì)算1 定義型 酸的稀釋 例題 在25 時(shí) pH值等于3的鹽酸溶液稀釋到原來的100倍 pH值等于多少 解 pH lg H lg1 0 10 5 5 關(guān)鍵 抓住氫離子進(jìn)行計(jì)算 H 1 0 10 5mol L pH值計(jì)算2 溶液的稀釋 例題 在25 時(shí) pH值等于12的強(qiáng)堿溶液稀釋到原來的100倍 pH等于多少 解 稀釋前 OH pH lg H 關(guān)鍵 抓住氫氧根離子離子進(jìn)行計(jì)算 稀釋后 OH H 10 1 10 2mol L 1 10 4mol L 1 10 10mol L 堿的稀釋 1 在25 時(shí) pH等于2的鹽酸溶液稀釋到原來的10倍 pH等于多少 稀釋到1000倍后 pH等于多少 解 pH lgc H lg10 2 10 lg10 3 3 此時(shí)不能忽視H2O的電離產(chǎn)生的H 設(shè)水產(chǎn)生的c H c OH x 則有 10 8 x x 10 14x 0 95 10 7mol Lc H KW c OH pH lg10 14 0 95 10 8 14 8 0 98 6 98 由HCl產(chǎn)生的c H 10 5 1000 10 8mol L 在25 時(shí) pH等于5的鹽酸溶液稀釋到原來的1000倍后 pH等于多少 解 pH lgc H lg10 2 1000 lg10 5 5 練習(xí) 5 4 9 10 約為7 約為7 鞏固練習(xí) 結(jié)論2 強(qiáng)酸pH a 加水稀釋10n 則pH a n 結(jié)論4 弱酸pH a 加水稀釋10n 則pH a n 但肯定大于a 結(jié)論5 弱堿pH b 加水稀釋10n 則pH b n 但肯定小于b 結(jié)論3 強(qiáng)堿pH b 加水稀釋10n 則pH b n 結(jié)論6 酸堿無限稀釋 pH只能接近于7 酸不可能大于7 堿不可能小于7 知識小結(jié) 溶液稀釋的PH計(jì)算有關(guān)規(guī)律 結(jié)論1 c H 或c OH 相差 改變 10倍 PH相差 改變 一個(gè)單位 強(qiáng)酸與強(qiáng)酸混合 例題 在25 時(shí) pH值等于1的鹽酸溶液和pH值等于4的硫酸溶液等體積混合pH值等于多少 解 pH lg H lg 1 10 1 1 10 4 1 1 lg5 10 2 2 lg5 1 3 關(guān)鍵 抓住氫離子進(jìn)行計(jì)算 pH值計(jì)算 溶液的混合 強(qiáng)堿與強(qiáng)堿混合 解 lg2 11 10 7 例題 在25 時(shí) pH值等于9和pH值等于11的兩種氫氧化鈉溶液等體積混合pH值等于多少 OH 1 10 5 1 10 3 1 1 H 10 14 OH pH lg10 14 10 3 2 關(guān)鍵 抓住氫氧根離子離子進(jìn)行計(jì)算 強(qiáng)酸與強(qiáng)堿混合 例題 在25 時(shí) 100mlO 6mol L的鹽酸與等體積0 4mol L的氫氧化鈉溶液混合后 溶液的pH值等于多少 解 NaOH HCl NaCl H2O 0 06 0 04 pH lg H lg0 02 0 1 0 1 lg10 1 1 關(guān)鍵 酸過量抓住氫離子進(jìn)行計(jì)算 強(qiáng)酸與強(qiáng)堿混合 例題 在25 時(shí) 100mlO 4mol L的鹽酸與等體積0 6mol L的氫氧化鈉溶液混合后 溶液的pH值等于多少 解 NaOH HCl NaCl H2O 0 04 0 06 關(guān)鍵 堿過量抓住氫氧根離子進(jìn)行計(jì)算 OH 0 1 0 6 0 4 0 2 H 10 14 OH 10 14 0 1 pH lg10 13 13 小結(jié) 1 酸I 酸II H 2 堿I 堿II OH 3 酸I 堿II完全中和 H OH 1 10 7mol L酸過量 H 堿過量 OH 小結(jié) 第四課時(shí) 例題 PH1 8的NaOH溶液與PH2 10的NaOH溶液等體積混合 求混合溶液的PH 解一 c H 1 10 8c H 2 10 10 c H 混 10 8 10 10 2 5 05 10 9 PH 9 lg5 05 8 3 解二 c H 1 10 8 c OH 1 10 6c H 2 10 10 c OH 2 10 4 c OH 混 10 6 10 4 2 5 05 10 5 POH 5 lg5 05 4 3 PH 9 7 3 3 2 3 10 7 11 7 7 3 3 10 7 鞏固練習(xí) 知識小結(jié) 混合溶液PH計(jì)算的有關(guān)規(guī)律 1 強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液的等體積混合 當(dāng)PH相差兩個(gè)或兩個(gè)以上的單位時(shí) 酸 PH小 0 3 堿 PH大 0 3 2 強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的等體積混合 若PH酸 PH堿 14 則PH混 7 若PH酸 PH堿 則PH混 PH酸 0 3 若PH酸 PH堿 1 則PH混 PH堿 0 3 3 強(qiáng)酸和強(qiáng)堿混合呈中性時(shí) 二者的體積比 1 若pH酸 pH堿 14 則V酸 V堿 1 1 2 若pH酸 pH堿 14 則V酸 V堿 10 pH酸 pH堿 14 1 3 若pH酸 pH堿 14 則V酸 V堿 1 1014 pH酸 pH堿 例 室溫時(shí)將pH 3的強(qiáng)酸與pH 12的強(qiáng)堿混合 當(dāng)混合液的pH 7時(shí) 強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的體積比為 A10 1B3 1C1 2D2 5 A 1 在25 時(shí) 有pH為a的HCl溶液和pH為b的NaOH溶液 取VaL該鹽酸溶液用該NaOH溶液中和至呈中性 需VbLNaOH溶液 問 1 若a b 14 則Va Vb 2 若a b 13 則Va Vb 3 若a b 14 則Va Vb 且VaVb 填 題中a b b 8 10a b 14 1 1 10 練習(xí) 2 60mL0 5mol L NaOH溶液和40mL0 4mol L 的H2SO4相混合后 溶液的pH約為 0 5 1 7 2 13 2 B 3 有一pH 12的NaOH溶液100mL 欲使它的pH降為11 1 如果加入蒸餾水 就加入 mL 2 如果加入pH 10的NaOH溶液 應(yīng)加入 mL 3 如果加入0 008mol LHCl溶液 應(yīng)加入 mL 900 1000 100 4 某強(qiáng)酸溶液pH a 強(qiáng)堿溶液pH b 已知a b 12 酸堿溶液混合pH 7 則酸溶液體積V 酸 和堿溶液體積V 堿 的正確關(guān)系為 A V 酸 102V 堿 B V 堿 102V 酸 C V 酸 2V 堿 D V 堿 2V 酸 B 5 pH 2的A B C三種酸溶液各1mL 分別加水稀釋至1000mL 其pH與溶液 V 的變化關(guān)系如下圖所示 下例說法錯(cuò)誤的是 A pH 2時(shí) A B C都是稀溶液B 稀釋前的濃度大小為c C c B c A C 稀釋后 A溶液中c H 最小D A是強(qiáng)酸 B和C是弱酸 A 6 將pH 1的鹽酸平均分為2份 一份加適量的水 另一份加入與該鹽酸物質(zhì)的量濃度相同的NaOH溶液 pH都升高了1 則加入的水與NaOH溶液的體積比為 A9B10C11D12 C 7 將pH 3的強(qiáng)酸與pH 12的強(qiáng)堿混合 當(dāng)混合液的pH 11時(shí) 強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的體積比為 A9 2B9 1C1 10D2 5 A 第五課時(shí) 人體幾種體液和代謝產(chǎn)物的正常pH 人體體液和代謝產(chǎn)物都有正常的pH范圍 測定人體體液和代謝產(chǎn)物的pH 可以幫助了解人的健康狀況 一些體液和代謝產(chǎn)物的正常pH如上圖所示 三 pH值的應(yīng)用 一些重要農(nóng)作物最適宜生長的土壤的pH值 酸堿中和滴定 一 酸堿中和滴定基本原理 1 化學(xué)分析的分類 鑒定物質(zhì)組成成分 叫做 測定物質(zhì)組成成分的含量 叫做 定性分析 定量分析 酸堿中和滴定就是一種基本定量分析方法 2 酸堿中和滴定的定義 用已知 來測定 的定量分析方法叫做酸堿中和滴定 物質(zhì)的量濃度 堿 或酸 的酸 或堿 未知物質(zhì)的量濃度的 一 酸堿中和滴定基本原理 H OH H2O 酸堿中和滴定 3 原理 中和反應(yīng)中 當(dāng)n H n OH 完全中和 對于一元酸與堿反應(yīng)時(shí) C酸V酸 C堿V堿 4 關(guān)鍵 準(zhǔn)確測出參加反應(yīng)的兩種溶液的體積 準(zhǔn)確判斷中和反應(yīng)是否恰好進(jìn)行完全 用0 1000mol L的NaOH溶液 滴定20 00ml0 1000mol L的HCl溶液 求隨VHCl的增大 pH 滴定過程的pH變化 誤差 0 02 40 0 0005 0 05 思考 突躍范圍 20 02mL 19 98mL 加入NaOH溶液的體積V mL 溶液的pH 突躍 的存在為準(zhǔn)確判斷終點(diǎn)提供了方便 1 酸堿中和滴定所需的儀器 二 酸堿中和滴定所需的儀器和試劑 1 如何判斷酸式滴定管和堿式滴定管 4 滴定管準(zhǔn)確讀到多少毫升 可估讀到多少毫升 2 量筒和滴定管的 0 刻度位置是否一致 3 量筒和滴定管哪個(gè)更精確一些 想一想 中和滴定 主要實(shí)驗(yàn)儀器 量取液體常用儀器 量筒 移液管 滴定管 量筒 粗量儀 10mL量筒最小分刻度為0 1mL 讀數(shù)精確到0 1mL 無 O 刻度 移液管 精量儀 讀數(shù)精確到0 01mL準(zhǔn)確量取一定量的試液 中和滴定時(shí)用來量取待測液 滴定管標(biāo)有溫度 容積 0 刻度在最高點(diǎn)思考 0 刻度在最高點(diǎn)的構(gòu)造有何好處 常用規(guī)格 25mL 50mL思考 25mL量程的滴定管只能盛放25mL的液體嗎 最小分刻度 0 1mL 讀數(shù)精確到0 01mL 精量儀可估讀一位 粗量儀不能估讀 中和滴定 主要實(shí)驗(yàn)儀器 2 中和滴定指示劑的選擇 酚酞 無 粉紅 粉紅 無 甲基橙 橙 黃 黃 橙 無 粉紅 黃 橙 4 3突躍范圍9 7 石蕊的變色不明顯 所以不能做中和滴定的指示劑 三 酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)操作 滴定 錐形瓶的準(zhǔn)備 滴定管的準(zhǔn)備 計(jì)算 檢漏 洗滌 潤洗 注液 趕氣泡 調(diào)液 讀數(shù) 潤洗 用標(biāo)準(zhǔn)液或待測液分別潤洗酸式滴定管和堿式滴定管 調(diào)液 調(diào)節(jié)液面至零或零刻度線以下 如果尖嘴部分有氣泡 要排出氣泡 讀數(shù) 視線和凹液面最低點(diǎn)相切 平視 滴定管的準(zhǔn)備 洗滌后 用滴定管注入一定體積的待測溶液到錐形瓶中 滴加2 3滴指示劑 只要洗干凈即可 錐形瓶的準(zhǔn)備 1 取標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液 用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗酸式滴定管1 2次 注入標(biāo)準(zhǔn)液至 0 刻度線以上 固定在滴定管夾上 迅速轉(zhuǎn)動(dòng)活塞將尖嘴氣泡排除并調(diào)整液面在 0 刻度以下 記下準(zhǔn)確讀數(shù) 操作步驟 2 取待測NaOH溶液 用待測