水的电离和溶液的酸碱性.ppt

第二节 水的电离和溶液的酸碱性,新课程化学选修4化学反应原理,第三章 水溶液中的离子平衡,一、水的电离,H2O + H2O H3O+ + OH-,简写：,【思 考】 纯水的组成微粒有哪些？,H2O 、H+ 、OH-,1.水是一种极弱的电解质，能微弱的电离:,H2O H+ + OH- H0,常温(25)下1L水(55.6mol)中电离的只有110-7mol ,因此水的浓度可以看做常数，因此 K 电离 c(H2O）是一个新的常数Kw,K 电离,H2O H+ + OH-,2.水的离子积常数,表达式：,电离常数？,思考: 含有H+的溶液一定是酸，含OH-的溶液一定是碱吗？ 任何酸中只含H+，任何碱中只含OH-吗? 结论:,在任何水溶液中，均存在水的电离平衡，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-) 常温下(25) ：Kw = c(H+) . c(OH-) = 110-14 (题目不指明温度时，通常认为是25 ),讨论：分析下表中的数据有何规律，并解释之,3.条件改变对水的电离平衡及Kw的影响,1）KW只与温度有关，温度升高，促进水的电离(电离吸热）， KW值增大。,如：KW（25）=110-14 KW（100）=110-12,讨论：对常温下的纯水进行下列操作，完成下表：,中性,右移,增大,增大,c(H+) = c(OH-),增大,酸性,左移,增大,减小,不变,碱性,左移,减小,增大,不变,2) 温度不变，加入溶质对水的电离平衡及KW的影响。 酸、碱由于电离产生H+或OH-，能抑制水的电离，使水的电离程度减小，但Kw不变,c(H+) c(OH-),c(H+) c(OH-),判断正误： 1、任何水溶液中都存在水的电离平衡。 2、任何水溶液中（不论酸、碱或中性） 都存在Kw=110-14 。 3、某温度下，某液体c(H+)= 10-7mol/L，则该溶液一定是纯水。 4、某水溶液中c(H+) =10-6 mol/L一定是酸性溶液。 5、向纯水中加入溶质，水的电离平衡将向逆向移动,【课 堂 练 习】,0.01mol/L盐酸溶液中。 c(H+)、 c(OH-)分别为多少？,4.利用Kw的定量计算,c(H+) = 0.01mol/L c(OH-) = KW / c(H+) = 10-12 mol/L,c(OH-) = 0.01mol/L c(H+) = KW / c(OH-) = 10-12 mol/L, 0.01mol/L NaOH溶液中. c(H+) 、 c(OH-)分别为多少？,1).求溶液中的c(H+)aq或c(OH-) aq,Kw = c(H+) . c(OH-) = 110-14,Kw = c(H+)酸+c(H+)水 . c(OH-)水 = 110-14,Kw = c(H+)水 . c(OH-)碱+c(OH-)水 = 110-14,思考讨论 0.01mol/L盐酸溶液中。由水电离出的c(H+)水、 c(OH-)水分别是多少？ 0.001mol/L NaOH溶液中。由水电离出的c(H+)水、 c(OH-)水分别是多少？,2).求由水电离出的c(H+)水 或c(OH-)水,任何水溶液中由水电离出来的c(H+)水与 c(OH-)水相等,c(H+)水 = c(OH-)水 = 10-12 mol/L,Kw = c(H+)酸+c(H+)水 . c(OH-)水 = 110-14,Kw = c(H+)水 . c(OH-)碱+c(OH-)水 = 110-14,c(H+)水 = c(OH-)水 = 10-11 mol/L,H2O H+ + OH-,回顾利用Kw的定量计算的解题思路 1).求溶液中的c(H+)aq 或c(OH-)aq 2).求由水电离出的c(H+)水 或c(OH-)水 酸溶液中H+来自酸和水的电离（当两者相差100倍可以忽略小的），而溶液中OH-来自水的电离酸溶液中c(OH-)aq =c(OH-)水。先计算溶液中的c(H+)aq ，然后利用Kw计算c(OH-)aq ，最终根据c(H+)水 =c(OH-)水= c(OH-)aq求解。 碱溶液中OH-来自碱和水的电离（当两者相差100倍可以忽略小的），而溶液中H+来自水的电离碱溶液中c(H+)aq =c(H+)水。 先计算溶液中的c(OH-)aq ，然后利用Kw计算c(H+)aq ，最终根据c(H+)水 =c(OH-)水= c(H+)aq 求解。,（抓主要矛盾：先求浓度大的微粒的浓度）,任何溶液中由水的电离c(H+)水 =c(OH-)水,1、某溶液中由水电离产生的c(H+) = 10-12 mol/L ，则该溶液呈酸性还是碱性？并求算该溶液中 c(H+)的可能值 ？,2、浓度均为0.1mol/L的下列溶液中由水电离出的c(H+) 水大小关系为： 盐酸 醋酸溶液 硫酸溶液 氢氧化钠溶液,解：由水电离产生的c(H+)水= c(OH-)水= 10-12 mol/L10-7 若溶液显碱性 c(H+) aq= c(H+) 水= 10-12 mol/L c(OH-) aq= 10-2 mol/L 若溶液显酸性 c(OH-) aq= c(OH-) 水= 10-12 mol/L c(H+) aq= 10-2 mol/L, = ,【课 堂 练 习】,10-14/0.1,10-14/0.1,10-14/0.2,10-14/0.1,3、 25，A、B、C 三种溶液， 其中A中c(H+) = 10-3mol/L ， B中c(OH-) = 510-7mol/L， C中c(H+) / c(OH-) = 106，则三种溶液的酸性强弱顺序如何？ 4、 25，浓度均为0.1mol/L的下列溶液中c(H+)由大到小的排列顺序： 氨水 NaOH 盐酸 醋酸,A C B,B中c(H+) = KW / c(OH-) =2 10-8mol/L,C中c(H+) = 10-4mol/L, ,讨论：25、100 溶液的酸碱性跟溶液中H+ 和OH-浓度有什么关系？,10-7,10-7,c(H+) =c(OH-),中性,10-7,10-7,c(H+) c(OH-),酸性,10-7,10-7,c(H+) c(OH-),碱性,10-6,10-6,c(H+) =c(OH-),中性,中性溶液,酸性溶液,碱性溶液,思考：在100 时(KW(100)=110-12) ，纯水中c(H+)为多少？ c(H+) 110-7mol/L是否说明100 时纯水溶液呈酸性？ 100 时， c(H+) = 110-7mol/L溶液呈酸性还是碱性？,注意：溶液酸碱性是由c(H+)与c(OH-) 相对大小决定！ (常温可用 c(H+)与 110-7mol/L相对大小来判断),任何温度,常温,二、溶液的酸碱性与pH,练习： 1)10-5mol/L、0.1mol/L、 0.5mol/L、 1mol/L盐酸溶液的pH分别为多少？ 2) 10-5mol/L、0.1mol/L 、1mol/LNaOH溶液的pH为多少？,1、意义：,pH的大小能反映出溶液中c(H+)的高低, 即表示稀溶液酸、碱性的强弱。,2、表示：,用H+物质的量浓度的负对数来表示。,pH=-lgc(H+),（一）pH概念,负对数 p H+ H,识记：lg2=0.3 lg5=0.7,计算碱溶液pH应先算c(OH-) ，再利用KW计算出c(H+),二、溶液的酸碱性与pH,（5、1、0.3、0）,（9、13、14）,讨论：pH变化与酸碱性变化的关系怎样？,pH越大碱性越强，pH越小酸性越强,常温下,思考: KW(100)=10-12，试求在100 时纯水的pH。 pH=6是否说明100 时纯水成弱酸性？,任意温度下,(二)、溶液的pH与酸碱性强弱的关系,pH有关的正误判断,1、一定条件下 pH越大，溶液的酸性越强。 2、强酸溶液的pH一定小。 3、pH等于6的溶液，一定是一个弱酸体系。 4、pH相同的强酸和弱酸中c(H+)相同。 5、在常温下，pH=0的溶液酸性最强，pH=14的溶液碱性最强。 6、pH有可能等于负值。 7、常温下，由水电离出的c(H+) 10-12mol/L，则溶液pH定为12。 8、相同体积和pH的盐酸、醋酸、硫酸，溶液中H+的物质的量相等。, ,酸碱指示剂法（阅读教材P49）,pH试纸法（阅读教材P47） 、pH计法等,酸碱指示剂一般是弱的有机酸或弱的有机碱。 以HIn代表石蕊分子,3.14.4,5.08.0,8.210.0,指示剂的变色范围,HIn(红色) H+ +In- (蓝色),(三)pH测定方法,1.定性测定：,2.定量测定：,讨论： pH试纸的使用 能否直接把pH试纸伸到待测液中？ 是否要先湿润pH试纸？一定会产生影响？ 能否用pH试纸测出pH=7.1来？,pH试纸测定溶液pH的正确操作：将干燥的pH试纸放在表面皿或玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液，点在pH试纸中部，待试纸上显出颜色后马上跟标准比色卡相对比。,标准比色卡中的数据都是整数，使用pH试纸测试溶液酸碱性时读数是整数。,pH越小,颜色越红,pH越大,颜色越蓝,直至发黑；当pH为7时,呈黄绿色.,否,否，不一定,否,1、pH试纸使用操作中正确的是 A.将pH试纸的一端浸入溶液，观察颜色的变化 B.将pH试纸浸入溶液一会儿，再取出跟标准比色卡相比较 C.用洁净的玻璃棒蘸取被测溶液，点在pH试纸上，颜色变化后与比色卡对照 D.先将pH试纸用蒸馏水润湿，再用洁净的玻璃棒蘸取被测溶液，点在pH试纸上，颜色变化后与比色卡对照,C,2、某溶液取少量滴在pH试纸上，试纸呈深蓝色，此溶液中不可能大量共存的离子是： A.PO43- B.HCO3- C.Al3+ D.K+,B C,【课 堂 练 习】,变：某溶液由水电离出来的c(H+)=10-11mol/L，上述离子一定能大量共存的是：,D,（抓主要矛盾先求浓度大的微粒的浓度）,(四)有关pH 的计算,练：1)、求0.05mol/L的H2SO4溶液的pH。 2)、求0.05mol/L的Ba(OH)2溶液的H+浓度及pH。,c(H+)=0.052mol/L pH=-lgc(H+)= -lg0.1= 1,c(OH-)= 0.052mol/L c(H+)= KW/c(OH-) =10-13mol/L pH=-lgc(H+)= -lg10-13=13,1,单一溶液,pH,的计,算,4)、下列溶液在常温下酸性最强的是 （ ） A、pH=4的溶液 B、22.4mL(标况)HCl溶于水配成1L溶液 C、c(OH-) =10-12mol/L的溶液 D、c(H+) =10-3mol/L的溶液,5)、pH=0的溶液，下列叙述正确的是 （ ） A、是酸性最强的溶液 B、与0.5mol/LH2SO4溶液中c(H+)相同 C、 c(H+) 0的溶液 D、与1mol/L CH3COOH溶液中c(H+)相同,3)、甲溶液的pH3，乙溶液的pH1，则甲溶液中c(H+)与乙溶液中c(H+)之比为 （ ） A、100 B、1/100 C、3 D、1/3,pH相差a，c(H+)相差10-a,C,B,6、0.1mol/L盐酸、硫酸、醋酸pH大小关系如何？ pH(醋酸) pH(盐酸 ) pH(硫酸) pH=1 的盐酸、硫酸、醋酸中c(H+)、物质的量浓度关系如何？,现有pH、体积相等的H2SO4、HCl、醋酸三种酸溶液，投入足量的相同形状、大小的锌粒，开始瞬间反应速率大小关系是_，充分反应后生成H2体积大小（相同状况）关系是_。,相等,醋酸硫酸盐酸,pH相等c(H+)相等；c(弱)c(一元强)c(多元强) 即c(HAc) c(HCl)c(H2SO4),1）酸的稀释： 思考： 在25时，pH=5的盐酸稀释到原来的10倍，pH等于多少？ 如果稀释到1000倍后， pH又等于多少呢？,pH=-lgc(H+),= -lg10-5/10,=-lg10-6,=6,c(H+)水=c(OH-)水,c(H+)水+10-8 . c(H+)水=10-14,c(H+)= c(H+)水+10-8 =1.0510-7 pH7,关键： 1、抓住氢离子进行计算！ 2、当酸提供的c(H+)很小时（pH6），不能忽略水电离 出的c(H+)水,2.溶液的稀释,“无限稀释7为限”,思考：将pH=5的醋酸溶液稀释。 稀释10倍，求pH（范围） 要使醋酸的pH由5 变到 6，加水稀释_10倍(填 、=),练：pH=2的A、B两种酸溶液各1mL，分别加水稀释到1000mL，其pH与溶液体积V的关系如图所示。下列说法正确的是： A、B两酸溶液的物质的量浓度一定相等 稀释后，A溶液的酸性比B溶液强 a=5时，A是强酸，B是弱酸 若A、B都是弱酸，则5a2,C、D,pH、V相同的不同酸, 稀释相同的倍数pH弱 pH强,因为稀释10倍，pH小于6，所以如pH=6，要大于10倍,（56）,2） 碱的稀释,在25时，pH=9的NaOH溶液稀释到10倍，pH等于多少？,c(OH-)=10-5/10,=10-6,pH=-lgc(H+),=-lgKW/c(OH-),=-lg10-8,=8,关键： 1、抓住氢氧根离子进行计算！（先求OH-，再转换成H+ ） 2、当碱提供的c(OH-)很小时（pH8），不能忽略水电离 出的c(OH-)水。,在25时，pH=9的NaOH溶液稀释到1000倍后， pH为多少？,pH11的氨水稀释到pH10，则NH3H2O的电离平衡向_方向移动，所得氨水的物质的量浓度 （填大于、小于或等于）原溶液浓度的1/10。,电离,小于,7,稀释倍数 10,大于,“无限稀释7为限”,1）、强酸与强酸混合,在25时，pH=1的盐酸溶液与pH=4的盐酸溶液等体积混合，混合后溶液的pH等于多少？,关键：1、抓住氢离子进行计算！2、当相加、减的两个量相差100倍以上时，小的可忽略,pH= -lgc(H+)混 = 2-lg5 =1.3,3.溶液的混合,法一：,法二：,关键：抓住OH- 进行计算！再转化为H+,2）、强碱与强碱混合,在25时，将pH=8的氢氧化钠溶液与pH=10的氢氧化钠溶液等体积混合后溶液的pH等于多少？,3）、强酸与强碱混合 一般中和,在25时，0.4mol/L的盐酸与0.6mol/L的NaOH溶液等体积混合后,溶液的pH等于多少？,在25时，0.6mol/L的盐酸与0.4mol/L的NaOH溶液等体积混合后,溶液的pH等于多少？,酸过量,pH=1,碱过量,pOH=1 pH=13,创新,1.把pH=2的HCl溶液V1 和 pH=12 的NaOH溶液V2混合后，溶液呈中性。则V1：V2= _； 2.把pH=2的HCl溶液V1 和 pH=11的NaOH溶液V2混合后，溶液呈中性。则V1：V2= _； 3.把pH=2的HCl溶液V1 和 pH=13 的NaOH溶液V2混合后，溶液呈中性。则V1：V2= _；,强酸(pHa)与强碱(pHb)混合呈中性 , 体积比与pH之和（X）关系 pHa+pHb=14 ，两溶液中c(H+)=c(OH-)，Va: Vb=1； pHa+pHb14 ，两溶液中 c(H+) c(OH-)， Va: Vb=1: 10 14-X 1； pHa+pHb14，两溶液中c(H+) c(OH-) ， Va: Vb=10X-14: 11。,1:1,1:10,10:1,强酸与强碱恰好完全反应溶液呈中性，pH=7,1、将pH=2的H2SO4溶液和pH=10的NaOH溶液相混合，混和后溶液pH=7，H2SO4溶液和NaOH溶液的体积比为 A.110 B.120 C.19 D.1100,2、25时，将某强酸和某强碱溶液按101的体积比混合溶液恰好呈中性，则混合前此强酸与强碱溶液的pH之和是 A.12 B.13 C.14 D.15,【课 堂 练 习】,2、中和相同体积、相同pH的Ba(OH)2、NaOH和NH3H2O三种稀溶液，所用相同物质的量浓度的盐酸的体积分别为V1、V2、V3，则三者关系为 ： A、V1V2V3 B、V1V2=V3 C、V1V2V3 D、V1=V2V3,4）、有“弱”的参加的中和反应 (注意弱电解质的电离平衡）,1、pH=1 的醋酸与pH=13 的NaOH等体积混合能否恰好反应？,D,醋酸过量，使得溶液呈酸性,溶液的pH c(H+),酸性增强,碱性增强,pH7 pH越大碱性越强。,当c(H+) 1mol/L或小于10-14 c(OH-) 1mol/L时，使用pH更不方便。所以用物质的量浓度表示更好。 pH一般表示1mol/L以下c(H+)的浓度。,pH7 pH越小酸性越强，,教材P47土壤pH和土壤有效养分含量的关系（色带宽窄表示有效养分的含量）,三、pH的应用,P48教材,1概念和原理。 概念：利用中和反应，用已知浓度的酸（或碱）测定未知浓度的碱（或酸）的实验方法叫做酸碱中和滴定。 实质: n(H+) = n(OH-) 原理： c(H+) V酸=c(OH-) V碱 （适用于强酸与强碱中和反应）,四、酸碱中和滴定,注意多元酸或碱的处理！(根据化学方程式计算。),创新设计之“创新课堂” ： 1、P34滴定管的使用 2、P35要点一 滴定管及其使用,左手,右手,视线与凹液 面水平相切,滴加速度先快后慢,眼睛注视瓶内颜色变化,半分钟颜色不变,滴定管保持垂直,错,错,错,排气泡,酸碱中和滴定指示剂的选择要求： （常用酚酞或甲基橙）： 1、酸碱恰好反应时溶液的pH落在指示剂变色的pH范围之内。 (变色点即滴定终点：指示剂恰好变色的溶液的pH） 2、指示剂颜色变化要明显。,指示剂的选择和滴定终点的判断,强酸滴定强碱,甲基橙 黄橙,酚酞 红无色,强碱滴定强酸,甲基橙 红橙,酚酞 无色粉红,强酸滴定弱碱 甲基橙 黄橙,强碱滴定弱酸 酚酞 无色粉红,25在20.00mL 0.1000mol/L的盐酸中，逐滴滴入0.1000mol/L NaOH溶液20.00mL。 判断下列情况下溶液的pH。 滴加NaOH溶液到完全反应相差一滴（一滴溶液的体积是0.04mL），这时溶液的pH； 完全反应后再多加一滴NaOH溶液时的pH；,（pH=4）,（pH=10）,酸碱中和滴定选用酚酞或甲基橙作指示剂，但其滴定终点的变色点并不是pH=7，这样对中和滴定终点的判断有没有影响？,(2)跟完全反应所需 NaOH(20.00mL)溶液少加一滴，计算盐酸的物质的量浓度是多少？,c(HCl)= = = 0.0998mol/L 跟实际浓度0.1000mol/L相比，误差很小。,练习：用 0.1000molL NaOH 溶液滴定 20.00mL 0.1000molL HCl溶液过程中的pH变化，并在以下坐标系中画出变化曲线,V（NaOH）mL,pH,2,4,6,8,10,12,0,10 20 30 40,1 1.48 1.85 2.29 2.59 4 7,10 11.39 11.68 12.30,滴定曲线,0.100mol/L NaOH 滴定20.00mL 0.100mol/LHCl过程中的pH变化,0.100mol/LHCl滴定20.00mL 0.100mol/LNaOH过程中的pH变化,几种指示剂的变色范围均在pH突变范围之内,结论 在滴定终点前后，溶液的pH发生突跃。 酚酞的变色点落在溶液pH的突跃范围内。 按pH突跃范围内的体积计算，结果是可 以达到足够的准确度。,酸碱中和滴定是一个精确的定量实验。,2滴定过程 (以标准盐酸滴定NaOH溶液的待测浓度为例),注意：装液或放液后，需等1-2分钟才能观察液面高度并记录，读数必须准确到0.1mL，并估计到0.01mL 。,1)滴定前准备,a 、检查滴定管：酸式滴定管的活塞是否漏水？碱式滴定管管内有无气泡？（管中装满水2分钟不漏，转动活塞180度再试不漏即可。）,赶气泡调液面记录初始读数。,检漏,b、 水洗滴定管2-3次。,水洗,c 、用标准液或待测液润洗滴定管2-3次。,润洗,d 、在滴定管中注入标准液或待测液于0刻度以上2-3cm处。,注液,e 调节活塞或玻璃球，使滴定管内液面处在0刻度或0刻度以下的某位置。,水洗装液滴加指示剂。,),(,),(,c,NaOH(aq),V,HCl(aq),V,HCl,c,NaOH,=,滴定管：,锥形瓶：,2）滴定,a、从碱式滴定管中放出20.00mLNaOH溶液于锥形瓶中，滴入2滴酚酞。,注意：不宜过多、否则色差不明显导致误差；酚酞也消耗NaOH；锥形瓶中的液体也可用移液管移入；不能用待测液洗涤锥形瓶。,b、将锥形瓶置于酸式滴定管下，小心滴入盐酸溶液、边滴边振荡。左手操作玻璃活塞，右手摇动锥形瓶，眼睛注视锥形瓶中溶液的颜色变化。（在锥形瓶的下方可衬一张白纸帮助观察）。,3）滴定终点判断,4）数据处理,为保证测定的准确性，重复以上操作2-3次。计算出盐酸的平均浓度。,当滴加到最后一滴盐酸，溶液的颜色由红色突然转为无色，并