2019年高考化学二轮复习专题15水的电离和溶液pH教案.docx

专题15 水的电离和溶液pH高考试题对本讲能力点的考查以分析和解决化学问题能力、以接受、吸收整合化学信息能力等为主，试题难度适中。题型主要以选择题为主,关于溶液pH的计算，题设条件可千变万化，运用数学工具(图表)进行推理的试题在高考中出现的可能性较大。一、水的电离（一）、理清水的电离(1)水是极弱的电解质，水的电离方程式为H2OHOH。(2)25 时，纯水中HOH1107_molL1；任何水溶液中，由水电离出的H与OH都相等。（二）明晰水的离子积常数（三）掌握外界条件对水的电离平衡的影响体系变化条件平衡移动方向KW水的电离程度OHH酸逆向不变减小减小增大碱逆向不变减小增大减小可水解的盐Na2CO3正向不变增大增大减小NH4Cl正向不变增大减小增大温度升温正向增大增大增大增大降温逆向减小减小减小减小其他，如加入Na正向不变增大增大减小1、外界条件对水电离平衡的影响例1一定温度下，水存在H2OHOHHQ(Q0)的平衡，下列叙述一定正确的是()A向水中滴入少量稀盐酸，平衡逆向移动，KW减小B将水加热，KW 增大，pH不变C向水中加入少量金属Na，平衡逆向移动，H降低D向水中加入少量固体硫酸钠，H和KW均不变【答案】D【解析】A项，向水中滴入少量稀盐酸，平衡逆向移动，温度不变，KW不变，错误；B项，升高温度，促进水的电离，KW增大，H增大，pH减小，错误；C项，向水中加入少量金属钠，反应消耗H，使水的电离平衡正向移动，H降低，错误；D项，向水中加入硫酸钠固体后，不影响水的电离平衡，H和KW均不变，正确。例2一定温度下，水溶液中H和OH的浓度变化曲线如图。下列说法正确的是() A升高温度，可能引起由c向b的变化B该温度下，水的离子积常数为1.01013C该温度下，加入FeCl3可能引起由b向a的变化D该温度下，稀释溶液可能引起由c向d的变化【答案】C 2、水电离出的H和OH的计算例3在25 时，某稀溶液中由水电离产生的H浓度为11013 molL1，下列有关该溶液的叙述，正确的是()A该溶液可能呈酸性B该溶液一定呈碱性C该溶液的pH一定是1D该溶液的pH不可能为13【答案】A【解析】在25 时，某稀溶液中由水电离产生的H为11013 molL1OHH1107molL17中性溶液HOHH1107molL17碱性溶液HOHH7（二）掌握溶液的pH及其测定方法1溶液的pH (1)定义式：pHlg_H。(2)溶液的酸碱性跟pH的关系(室温下)：2pH的测定方法(1)pH试纸测定适用范围：014使用方法把小片试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取待测液点在干燥的pH试纸上，试纸变色后，与标准比色卡对比即可确定溶液的pH。注意事项：pH试纸使用前不能用蒸馏水润湿，否则待测液因被稀释可能产生误差。广泛pH试纸只能测出整数值。(2)酸度计测定：可精确测定溶液的pH。（三）溶液pH的计算方法1总体原则(1)若溶液为酸性，先求H再求pHlg H。(2)若溶液为碱性，先求OH再求HKW/OH最后求pH。2单一类的计算方法(1)浓度为c的强酸(HnA)：由Hnc可求pH。(2)浓度为c的强碱B(OH)n：由OHnc可推H再求pH。3混合类的计算方法(1)同性混合：若为酸的溶液混合，则先求H混H1V1H2V2/(V1V2)再求pH。若为碱的溶液混合，则先求OH混OH1V1OH2V2/(V1V2)再求HKW/OH混最后求pH。(2)异性混合：若酸过量，则先求H过H酸V酸OH碱V碱/(V酸V碱)再求pH。若碱过量，则先求OH过OH碱V碱H酸V酸/(V酸V碱)再求HKW/OH过最后求pH。1、混合溶液酸碱性的判断例5.室温时，下列混合溶液的pH一定小于7的是()ApH3的醋酸和pH11的氢氧化钡溶液等体积混合BpH3的盐酸和pH11的氢氧化钠溶液等体积混合CpH3的盐酸和pH11的氨水等体积混合DpH3的硫酸和pH11的氨水等体积混合【答案】A例6.已知温度T时水的离子积常数为KW，该温度下，将浓度为a molL1的一元酸HA与b molL1一元碱BOH等体积混合，可判定该溶液呈中性的依据是()AabB混合溶液的pH7C混合溶液中，H molL1D混合溶液中，HBOHA【答案】C【解析】A项，因酸碱的强弱未知，ab，只能说明酸与碱恰好完全反应，但如为强酸弱碱盐或强碱弱酸盐，则溶液不呈中性，错误；B项，因温度未知，则pH7不一定为中性，错误；C项，混合溶液中，H molL1，根据HOHKW可知，溶液中HOH molL1，溶液呈中性，正确；D项，任何溶液都存在电荷守恒，即HBOHA，但不能由此确定溶液的酸碱性，错误。1等浓度等体积一元酸与一元碱混合溶液的酸碱性中和反应混合溶液的酸碱性强酸与强碱中性强酸与弱碱酸性弱酸与强碱碱性简记为：谁强显谁性，同强显中性2室温下，已知酸和碱pH之和的溶液，等体积混合后溶液的酸碱性(1)两强混合若pH之和等于14，则混合后溶液显中性，pH7。若pH之和大于14，则混合后溶液显碱性，pH7。若pH之和小于14，则混合后溶液显酸性，pH7。(2)一强一弱混合pH之和等于14时，一元强酸和一元弱碱等体积混合呈碱性；一元弱酸和一元强碱等体积混合呈酸性。简记为：谁弱显谁性。2、有关pH的计算例7.求下列常温条件下溶液的pH(已知lg 1.30.1，lg 20.3，混合溶液忽略体积的变化)。(1)0.005 molL1的H2SO4溶液。(2)0.1 molL1的CH3COOH溶液(已知CH3COOH的电离常数Ka1.8105)。(3)0.001 molL1的NaOH溶液。(4)pH2的盐酸与等体积的水混合。(5)pH2的盐酸加水稀释到1 000倍。(6)将pH8的NaOH与pH10的NaOH溶液等体积混合。(7)将pH3的HCl与pH3的H2SO4等体积混合。(8)常温下，将pH5的盐酸与pH9的NaOH溶液以体积比119混合。【答案】(1)2(2)2.9(3)11(4)2.3(5)5(6)9.7 (7)3(8)6溶液pH计算的一般思维模型例8.常温下，若使pH3的盐酸与pH9的Ba(OH)2溶液混合使其成为pH7的溶液，混合时盐酸和Ba(OH)2溶液的体积比为()A160B31C1100 D1001【答案】C例9.将pH1的盐酸平均分成两份，一份加入适量水，另一份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH溶液，pH都升高了1，则加入的水与NaOH溶液的体积比为()A9B10C11D12【答案】C【解析】将pH1的盐酸加适量水，pH升高了1，说明所加的水是原溶液的9倍；另一份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH溶液后，pH升高了1，则1011101x102(1x)，解得x，则加入的水与NaOH溶液的体积比为9111。525 时，将体积Va，pHa的某一元强碱与体积为Vb，pHb的某二元强酸混合。(1)若所得溶液的pH11，且a13，b2，则VaVb_。(2)若所得溶液的pH7，且已知VaVb，b0.5a，b值是否可以等于4_(填“是”或“否”)。【答案】(1)19(2)是【解析】(1)混合后溶液pH为11，说明碱过量，则103，可得19。(2)由pHa，得H10a，OH1014a，再由pHb，得H10b，强酸强碱恰好中和时1014aVa10bVb，1014(ab)，由于VaVb，故ab14，又由于b0.5a，可推知b，故b值可以等于4。三、酸碱中和滴定（一）理清实验原理1酸碱中和滴定是利用酸碱中和反应，用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的实验方法。2以标准盐酸溶液滴定待测的NaOH溶液，待测NaOH溶液的物质的量浓度为NaOH。3酸碱中和滴定的关键(1)准确测定标准液的体积。(2)准确判断滴定终点。（二）熟记实验用品1仪器酸式滴定管(如图A)、碱式滴定管(如图B)、滴定管夹、铁架台、锥形瓶。2试剂的变色范围指示剂变色范围的pH石蕊8.0蓝色甲基橙4.4黄色酚酞10.0红色3滴定管的使用试剂性质滴定管原因酸性、氧化性酸式滴定管氧化性物质易腐蚀橡胶管碱性碱式滴定管碱性物质易腐蚀玻璃，致使玻璃活塞无法打开（三）掌握实验操作(以标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例)1滴定前的准备2滴定3终点判断等到滴入最后一滴标准液，溶液由红色变为无色，且在半分钟内不恢复原来的颜色，视为滴定终点并记录标准液的体积。4数据处理 按上述操作重复二至三次，求出用去标准盐酸体积的平均值，根据NaOH计算。（四）辨清酸碱中和滴定中常见误差原因1误差分析的方法依据原理c(标准)V(标准)c(待测)V(待测)，得c(待测)，因为c(标准)与V(待测)已确定，所以只要分析出不正确操作引起V(标准)的变化，即分析出结果。2常见误差分析以标准酸溶液滴定未知浓度的碱(酚酞作指示剂)为例，常见的因操作不正确而引起的误差有：步骤操作V(标准)c(待测)洗涤酸式滴定管未用标准溶液润洗 变大偏高碱式滴定管未用待测溶液润洗变小偏低锥形瓶用待测溶液润洗变大偏高锥形瓶洗净后还留有蒸馏水不变无影响取液放出碱液的滴定管开始有气泡，放出液体后气泡消失变小偏低滴定酸式滴定管滴定前有气泡，滴定终点时气泡消失变大偏高振荡锥形瓶时部分液体溅出变小偏低部分酸液滴出锥形瓶外变大偏高溶液颜色较浅时滴入酸液过快，停止滴定后反加一滴NaOH溶液无变化变大偏高读数酸式滴定管滴定前读数正确，滴定后俯视读数(或前仰后俯)变小偏低酸式滴定管滴定前读数正确，滴定后仰视读数(或前俯后仰)变大偏高例10某学生用已知物质的量浓度的盐酸来测定未知物质的量浓度的NaOH溶液时，选择甲基橙作指示剂。下列操作中可能使所测NaOH溶液的浓度数值偏低的是()A酸式滴定管未用标准盐酸润洗就直接注入标准盐酸B滴定前盛放NaOH溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥C酸式滴定管在滴定前有气泡，滴定后气泡消失D读取盐酸体积时，开始仰视读数，滴定结束时俯视读数【答案】D1、滴定仪器、指示剂的选择例11实验室现有3种酸碱指示剂，其pH变色范围如下：甲基橙：3.14.4石蕊：5.08.0酚酞：8.210.0用0.100 0 molL1 NaOH溶液滴定未知浓度的CH3COOH溶液，反应恰好完全时，下列叙述中正确的是()A溶液呈中性，可选用甲基橙或酚酞作指示剂B溶液呈中性，只能选用石蕊作指示剂C溶液呈碱性，可选用甲基橙或酚酞作指示剂D溶液呈碱性，只能选用酚酞作指示剂【答案】D【解析】NaOH溶液和CH3COOH溶液恰好反应生成CH3COONa时，CH3COO水解使溶液显碱性，而酚酞的变色范围为8.210.0，故选用酚酞作指示剂。 3、滴定曲线分析例14.室温下向10 mL 0.1 molL1 NaOH溶液中加入0.1 molL1的一元酸HA，溶液pH的变化曲线如图所示。下列说法正确的是()Aa点所示溶液中NaAHHABa、b两点所示溶液中水的电离程度相同CpH7时，NaAHADb点所示溶液中AHA【答案】D滴定曲线分析的方法(1)分析步骤：首先看纵坐标，搞清楚是酸加入碱中，还是碱加入酸中；其次看起点，起点可以看出酸性或碱性的强弱，这在判断滴定终点时至关重要；再次找滴定终点和pH7的中性点，判断滴定终点的酸碱性，然后确定中性点(pH7)的位置；最后分析其他的特殊点(如滴定一半点，过量一半点等)，分析酸、碱过量情况。(2)滴定过程中的定量关系：电荷守恒关系在任何时候均存在；物料守恒可以根据加入酸的物质的量和加入碱的物质的量进行确定，但不一定为等量关系。例15.室温下，向a点(pHa)的20.00 mL 1.000 molL1氨水中滴入1.000 molL1盐酸，溶液pH和温度随加入盐酸体积变化曲线如图所示。下列有关说法错误的是()A将此氨水稀释，溶液的导电能力减弱Bb点溶液中离子浓度大小可能存在：NHClOHHCc点时消耗盐酸体积V(HCl)20.00 mLDa、d两点的溶液，水的离子积KW(a)KW(d)【答案】D【解析】A项，稀释氨水，虽然促进一水合氨的电离，但溶液中离子浓度减小，导电能力降低，正确；B项，b点pH7，OHH，溶液中电荷守恒为NHHClOH，则NHCl，即NHClOHH，正确；C项，溶液显中性时，HCl的物质的量小于一水合氨，所以c点消耗盐酸体积V(HCl)20.00 mL，正确；D项，d点温度高于a点，水的离子积KW(a)KW(d)，错误。 例16.现有常温条件下甲、乙、丙三种溶液，甲为0.1 molL1的NaOH溶液，乙为0.1 molL1的HCl溶液，丙为0.1 molL1的CH3COOH溶液。试回答下列问题：(1)甲溶液的pH_。(2)丙溶液中存在的电离平衡为_(用电离平衡方程式表示)。(3)常温下，用水稀释0.1 molL1的CH3COOH溶液时，下列各量随水量的增加而增大的是_(填序号)。n(H)H OH (4)甲、乙、丙三种溶液中由水电离出的OH的大小关系为_。(5)某同学用甲溶液分别滴定20.00 mL乙溶液和20.00 mL丙溶液，得到如图所示的两条滴定曲线，请回答有关问题：甲溶液滴定丙溶液的曲线是_(填“图1”或“图2”)曲线。a_。【答案】(1)13 (2)CH3COOHCH3COOH、H2OOHH(3)(4)丙甲乙 (5)图220.00例17.醋酸是日常生活中常见的弱酸。.常温下在pH5的醋酸稀溶液中，醋酸电离出的H的精确值是_molL1。.某同学用0.100 0 molL1 NaOH溶液滴定20.00 mL某浓度的CH3COOH溶液。(1)部分操作如下：取一支用蒸馏水洗净的碱式滴定管，加入标准氢氧化钠溶液，记录初始读数用酸式滴定管放出一定量待测液，置于用蒸馏水洗净的锥形瓶中，加入2滴甲基橙滴定时，边滴加边振荡，同时注视滴定管内液面的变化请选出上述操作过程中存在错误的序号：_。上述实验与一定物质的量浓度溶液配制实验中用到的相同仪器_。(2)某次滴定前滴定管液面如图所示，读数为_ mL。(3)根据正确实验结果所绘制的滴定曲线如图所示，其中点所示溶液中CH3COO1.7CH3COOH，点所示溶液中CH3COOCH3COOHNa。计算醋酸的电离常数：_，该CH3COOH的物质的量浓度为_ molL1。【答案】.105109.(1)烧杯和胶头滴管(2)0.29(或0.28)(3)1.71050.100 7四、中和滴定原理在定量实验中的拓展应用酸碱中和滴定的原理及操作，不仅适用于酸碱中和反应，也可迁移应用于氧化还原反应、沉淀反应等。近几年全国卷和各地方高考中，频繁出现涉及氧化还原滴定、沉淀滴定的综合性试题，侧重考查滴定原理的分析与应用，指示剂的选择，终点判断，数据处理及误差分析等，成为定量实验中考查的热点。1、氧化还原滴定氧化还原滴定的原理及指示剂的选择(1)原理：以氧化剂或还原剂为滴定剂，直接滴定一些具有还原性或氧化性的物质，或者间接滴定一些本身并没有还原性或氧化性，但能与某些还原剂或氧化剂反应的物质。(2)试剂：常见用于滴定的氧化剂有KMnO4、K2Cr2O7、I2等；常见用于滴定的还原剂有亚铁盐、草酸、Na2S2O3等。(3)指示剂：氧化还原滴定的指示剂有三类：氧化还原指示剂；专用指示剂，如在碘量法滴定中，可溶性淀粉溶液遇碘标准溶液变蓝；自身指示剂，如高锰酸钾标准溶液滴定草酸时，滴定终点为溶液由无色变为浅红色。(4)实例：酸性KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液：原理：2MnO6H5H2C2O4=10CO22Mn28H2O。指示剂：酸性KMnO4溶液本身呈紫色，不用另外选择指示剂，当滴入一滴酸性KMnO4溶液后，溶液由无色变浅红色，且半分钟内不退色，说明到达滴定终点。Na2S2O3溶液滴定碘液原理：2Na2S2O3I2=Na2S4O62NaI。指示剂：用淀粉作指示剂，当滴入最后一滴Na2S2O3溶液后，溶液的蓝色退去，且半分钟内不恢复原色，说明到达滴定终点。例18.用ClO2处理过的饮用水(pH为5.56.5)常含有一定量对人体不利的亚氯酸根离子(ClO)。饮用水中的ClO2、ClO含量可用连续碘量法进行测定。ClO2被I还原为ClO、Cl的转化率与溶液pH的关系如图所示。当pH2.0时，ClO也能被I完全还原为Cl。反应生成的I2用标准Na2S2O3溶液滴定：2Na2S2O3I2=Na2S4O62NaI。(1)请写出pH2.0时ClO与I反应的离子方程式：_。(2)请完成相应的实验步骤：步骤1：准确量取V mL水样加入到锥形瓶中；步骤2：调节水样的pH为7.08.0；步骤3：加入足量的KI晶体；步骤4：加入少量淀粉溶液，用c molL1Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液V1 mL；步骤5：_；步骤6：再用c molL1Na2S2O3溶液滴定至终点，又消耗Na2S2O3溶液V2 mL。(3)根据上述分析数据，测得该饮用水中ClO的浓度为_ molL1(用含字母的代数式表示)。【答案】(1)ClO4H4I=Cl2I22H2O(2)调节溶液的pH2.0(3)例19.乙二酸(HOOCCOOH)俗名草酸，是一种有还原性的有机弱酸，在化学上有广泛应用。(1)小刚在做“研究温度对化学反应速率的影响”实验时，他往A、B两支试管中均加入4 mL 0.01 molL1的酸性KMnO4溶液和2 mL 0.1 molL1 H2C2O4(乙二酸)溶液，振荡，A试管置于热水中，B试管置于冷水中，记录溶液退色所需的时间。退色所需时间tA_tB(填“”“”或“”)。写出该反应的离子方程式：_。(2)实验室有一瓶混有泥沙的乙二酸样品，小刚利用上述反应的原理来测定其含量，具体操作为：配制250 mL溶液：准确称量5.000 g乙二酸样品，配成250 mL溶液。配制溶液需要的计量仪器有_。滴定：准确量取25.00 mL所配溶液于锥形瓶中，加少量酸酸化，将0.100 0 molL1 KMnO4标准溶液装入_(填“酸式”或“碱式”)滴定管，进行滴定操作。在滴定过程中发现，刚滴下少量KMnO4标准溶液时，溶液紫红色并没有马上退去。将锥形瓶摇动一段时间后，紫红色才慢慢消失；再继续滴加时，紫红色就很快退去，可能的原因是_；判断滴定达到终点的现象是_。计算：重复上述操作2次，记录实验数据如下表。则消耗KMnO4标准溶液的平均体积为_ mL，此样品的纯度为_。序号滴定前读数滴定后读数10.0020.0121.0020.9930.0021.10误差分析：下列操作会导致测定结果偏高的是_。A未用KMnO4标准溶液润洗滴定管B滴定前锥形瓶内有少量水C滴定前滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后气泡消失D观察读数时，滴定前仰视，滴定后俯视【答案】(1)2MnO5H2C2O46H=10CO22Mn28H2O(2)电子天平、250 mL容量瓶酸式反应生成的Mn2对反应有催化作用滴入最后一滴溶液，溶液由无色变成浅紫色，且半分钟内不退色20.0090.00%AC 2、沉淀滴定(1)概念：沉淀滴定是利用沉淀反应进行滴定、测量分析的方法。生成沉淀的反应很多，但符合条件的却很少，实际上应用最多的是银量法，即利用Ag与卤素离子的反应来测定Cl、Br、I浓度。(2)原理：沉淀滴定所用的指示剂本身就是一种沉淀剂，滴定剂与被滴定物反应的生成物的溶解度要比滴定剂与指示剂反应的生成物的溶解度小，否则不能用这种指示剂。如用AgNO3溶液测定溶液中Cl的含量时常以CrO为指示剂，这是因为AgCl比Ag2CrO4更难溶的缘故。例20.莫尔法是一种沉淀滴定法，以K2CrO4为指示剂，用标准硝酸银溶液滴定待测液，进而测定溶液中Cl的浓度。已知：银盐性质AgClAgBrAg