高考化学一轮复习 第10章 第2讲 水的电离和溶液的酸碱性.ppt

必考部分 第十章 水溶液中的离子平衡 导航高考 考点突破 随堂演练 自我诊断 课时作业 1 了解水的离子积 溶液ph等概念 2 掌握有关溶液ph与氢离子浓度 氢氧根离子浓度的简单计算 3 掌握测定溶液ph的方法 知道ph的调控在工农业生产和科学研究中的重要作用 考纲解读 本讲重点考查 水的电离平衡及水的离子积常数 c h c oh ph与溶液酸碱性的关系 ph简单计算 酸碱中和滴定 近五年新课标地区共考查17次 均为中等难度试题 2014年高考仍将以外界条件对水的电离平衡影响为主 关于溶液ph计算 题设条件千变万化 运用数学工具进行推理的试题出现的可能性也较大 考向分析 考点图析 一 水的电离1 水的电离方程式 2 水的离子积常数 1 符号 2 公式 kw 25 时kw 基础知识梳理 3 影响因素只受温度影响 由于水的电离是 过程 填 吸热 或 放热 温度升高 kw 3 影响水的电离平衡的因素 1 酸 碱均可 水的电离 2 易水解的盐均可 水的电离 3 升高温度可 水的电离 思考1 25 时 纯水的离子积kw 1 0 10 14 那么25 时酸 碱 盐中kw是多少 二 溶液的酸碱性与ph1 溶液的酸碱性溶液的酸碱性取决于溶液中c h 和c oh 的相对大小 2 ph 1 定义式 ph 2 ph与溶液c h 酸碱性之间的关系 由图示关系知 ph越小 溶液的酸性 ph一般表示c h 的稀溶液 3 ph试纸的使用 方法 试纸变色后 与标准比色卡对比即可确定溶液的ph 注意 a 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 b 用广泛ph试纸读出的ph只能是整数 思考2 某溶液的ph 7 该溶液是否一定为中性溶液 三 酸碱中和滴定1 实验原理利用 用已知浓度的酸 或碱 来测定未知浓度的碱 或酸 2 实验用品 1 仪器 滴定管 如图a 滴定管 如图b 滴定管夹 铁架台 2 试剂 标准液 待测液 指示剂 蒸馏水 3 滴定管的使用 酸性 氧化性的试剂一般用 滴定管 因为 碱性的试剂一般用 滴定管 因为 3 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 滴定管 洗涤 装液 调液面 记录 锥形瓶 注碱液 记读数 加指示剂 2 滴定 3 终点判断等到滴入最后一滴标准液 指示剂变色 且 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c naoh 计算 1 下列溶液肯定显酸性的是 a 含h 的溶液b 能使酚酞显无色的溶液c ph 7的溶液d c oh c h 的溶液 答案 d 自主检查 解析 水溶液中既有h 也有oh 溶液酸碱性的实质是看c h 和c oh 相对大小 在25 时ph 7的溶液才显酸性 室温时 ph 8 2 酚酞溶液为无色 2 将纯水加热至较高温度 下列叙述正确的是 a 水的离子积变大 ph变小 呈酸性b 水的离子积不变 ph不变 呈中性c 水的离子积变小 ph变大 呈碱性d 水的离子积变大 ph变小 呈中性 答案 d 答案 d 解析 kw c h c oh 在35 时kw大于25 时kw 说明升高温度 水的电离平衡正向移动 c h 和c oh 都增大 则水的电离是吸热的过程 任何条件下 水电离产生的c h 和c oh 都相等 4 下列说法正确的是 a 酸式滴定管和量筒都没有 0 刻度线b 使用ph试纸时 不能润湿 否则一定会使测定结果不准确c 若用水润湿过的ph试纸去测ph相等的h2so4和h3po4 h3po4的误差更大d ph试纸在酸性较强的环境中显红色 在碱性较强的环境中显蓝色 答案 d 解析 酸式滴定管有 0 刻度线 a项错误 ph试纸不能润湿 若溶液呈酸性或碱性 测定结果一定有误差 若呈中性 无误差 b项错误 由于h3po4是弱酸 h2so4是强酸 稀释相同倍数后 h3po4的ph增加的比h2so4小 所以h2so4的误差大 c项错误 5 现有下列a b c三种常见化学仪器 请回答 1 名称 a b c 2 分别写出上述仪器最主要的一种用途 a b c 3 用某种仪器测量一液体的体积时 平视读数为nml 仰视读数为xml 俯视读数为yml 若x n y 则所使用的仪器可能是 填 a b 或 c 4 有一支50ml酸式滴定管 其中盛有溶液 液面恰好在10 00ml刻度处 把滴定管中的溶液全部排出 承接在量筒中 量筒中溶液的体积 a 大于40 0mlb 等于40 0mlc 大于10 0mld 等于10 0ml 答案 1 量筒酸式滴定管250ml容量瓶 2 量液体体积酸碱中和滴定配制250ml一定物质的量浓度的溶液 3 b 4 a 1 温度 由于水的电离过程吸热 故升温使水的电离平衡右移 即加热能促进水的电离 c h c oh 同时增大 kw增大 ph变小 但c h 与c oh 仍相等 故体系仍显中性 2 酸 碱 在纯水中加入酸或碱 酸电离出的h 或碱电离出的oh 均能使水的电离平衡左移 即酸 碱的加入抑制水的电离 若此时温度不变 则kw不变 c h c oh 此增彼减 即 加酸 c h 增大 c oh 减小 ph变小加碱 c oh 增大 c h 减小 ph变大 3 能水解的盐 在纯水中加入能水解的盐 由于水解的实质是盐电离出的弱酸阴离子或弱碱阳离子结合水电离出的h 或oh 所以水解必破坏水的电离平衡 使水的电离平衡右移 即盐类的水解促进水的电离 4 其他因素 向水中加入活泼金属 由于与水电离出的h 直接作用 因而同样能促进水的电离 解析 a项 稀氨水是弱碱 加入后水溶液中的c oh 增大 平衡逆向移动 b项 nahso4溶于水中电离使c h 增大 由于温度不变 故kw不变 c项 水中加入ch3coona ch3coona发生水解 促进水的电离 使溶液呈碱性 c h 降低 d项 升高温度 水的电离程度增大 kw变大 ph变小 答案 b 规律方法 解答此类问题时首先要分清类型 酸溶液中由水电离出的c h 等于该溶液中的c oh 碱溶液中由水电离出的c h 等于该溶液中的c h 盐溶液 或纯水 中h oh 都是由水电离产生的 但强酸弱碱盐中c h 代表水电离的程度 强碱弱酸盐中c oh 代表水电离的程度 1 纯水在25 时的氢离子浓度与90 时的氢离子浓度的关系是 a 大于b 等于c 小于d 不能肯定 答案 c 解析 水的电离过程是吸热的 所以90 时纯水电离出的c h 和c oh 比25 时纯水电离出的c h 和c oh 大 变式训练 2 对h2o的电离平衡不产生影响的粒子是 答案 c 解析 a项 抑制水的电离 b项和d项中fe3 与ch3coo 都能水解 即都能促进水的电离 2 单一溶液的ph计算 1 强酸溶液 如hna 设其物质的量浓度为cmol l 1 则c h nc ph lg c h lgnc 2 强碱溶液 如b oh n 设其物质的量浓度为cmol l 1 则c oh nc c h 10 14 nc ph lg c h 14 lgnc 3 酸碱溶液稀释后溶液的ph 1 强酸 强碱稀释时 溶液体积每稀释到原来的10倍 ph增大或减小1 2 ph相同的弱酸和强酸以及弱碱和强碱 稀释相同倍数时 弱酸或弱碱的ph变化较小 3 无论怎样稀释 酸溶液的ph不能等于或大于7 只能趋近于7 这是因为当ph接近6的时候 再加水稀释 由水电离提供的h 就不能再忽略 同理 碱溶液的稀释也一样 5 若强酸与强碱混合后溶液呈中性 则必有ph酸 ph碱 14 lg v碱 v酸 6 ph酸 ph碱 14的酸碱等体积混合 其规律是 强 强 全反应 溶液呈中性 谁弱谁过量 ph由 弱 定 例2 已知在100 下 水的离子积kw 1 10 12 下列说法正确的是 a 0 05mol l的h2so4溶液ph 1b 0 001mol l的naoh溶液ph 11c 0 005mol l的h2so4溶液与0 01mol l的naoh溶液等体积混合 混合后溶液ph为6 溶液显酸性d 完全中和ph 3的h2so4溶液50ml 需要ph 11的naoh溶液50ml 答案 a 有关ph计算的技巧 1 强酸 强碱的ph之和与c h c oh 比较 特别提醒 3 常温下 将0 1mol l 1氢氧化钠溶液与0 06mol l 1硫酸溶液等体积混合 该混合溶液的ph等于 a 1 7b 2 0c 12 0d 12 4 答案 b 变式训练 解析 0 1mol l氢氧化钠溶液中氢氧根离子浓度为0 1mol l 0 06mol l硫酸溶液中氢离子浓度为0 12mol l 氢氧根离子和氢离子发生中和反应后 溶液中剩余0 01mol l氢离子 故溶液ph lgc h 2 0 4 下图为10ml一定物质的量浓度的盐酸x用一定物质的量浓度的naoh溶液y滴定的图示 依据图示推出x和y的物质的量浓度是 答案 d 1 酸碱中和滴定操作中应注意的几个问题 1 酸 碱式滴定管的构造以及读数准确度0 01ml 2 指示剂的选择要注意滴定完成后生成盐的酸碱性 3 滴定速度 先快后慢 接近滴定终点时 应一滴一摇动 4 振荡半分钟溶液颜色不发生变化 达滴定终点 5 读数时 视线与液面的凹处刻度在同一水平线上 配制标准液时 定容仰视 偏高 配制标准naoh滴定盐酸时 naoh中如混有碳酸钠 偏高 配制标准naoh滴定盐酸时 naoh中如混有碳酸氢钠 偏高 配制标准naoh滴定盐酸时 naoh中如混有koh 偏高 滴定管水洗后 未用标准液洗涤 偏高 2 标准液操作引起的误差 v 标 误差 滴定前读数仰视 滴定后读数俯视 偏低 滴定结束 滴定管尖嘴外有一滴未滴下 偏高 滴定前有气泡未赶出 后来消失 偏高 3 待测液操作引起的误差 v 待 误差 锥形瓶水洗后 用待测液又洗过再装待测液 偏高 锥形瓶有少量水 直接放入待测液 无影响 摇动锥形瓶时 溅出部分溶液 偏低 例3 充满hcl的烧瓶做完喷泉实验后得到的稀盐酸 以甲基橙为指示剂 用标准碳酸钠溶液滴定这种盐酸测定它的准确浓度 请你回答下列问题 1 用标准na2co3溶液滴定这种盐酸时 na2co3溶液应装在 式滴定管中 2 现配制三种浓度的标准na2co3溶液 你认为最合适的是下列第 种 2 500mol l 1 0 250mol l 1 0 0250mol l 1 3 若采用上述合适浓度的标准na2co3溶液滴定 用c na2co3 表示标准na2co3的浓度 滴定时实验数据如下表 求这种待测稀盐酸的物质的量浓度 其表达式为c hcl 用数据和符号列式即可 为使消耗标准溶液的体积与待测溶液体积相近 这样可降低相对误差 可选用0 0250mol l 1的na2co3溶液 3 据表中数据可知1误差较大 应选取2 3的平均值计算 失误探究 本实验常出现的失误 1 指示剂选择不当 所选酸 碱指示剂变色范围应尽可能与中和反应生成的盐溶液的酸碱性一致 2 滴定管的选择不当 3 误差分析未看清楚标准液与待测液的位置 标准液在滴定管中 待测液在锥形瓶中 与标准液在锥形瓶中 待测液在滴定管中 两者产生的误差在相同情况下正好相反 5 用已知物质的量浓度的盐酸滴定未知物质的量浓度的naoh溶液 酚酞作指示剂 下列情况会使测定结果偏高的是 酸式滴定管用水洗后便装盐酸进行滴定 碱式滴定管用水洗后便用来量取待测液 锥形瓶用蒸馏水洗涤后 又用待测液润洗 滴加过快成细流 将碱液溅到锥形瓶壁而又未摇匀 变式训练 盐酸在滴定时溅出锥形瓶外 滴加盐酸 颜色不足半分钟即变色 滴定前 酸式滴定管有气泡 滴定后消失 记录起始体积时 仰视读数 终点时俯视读数 答案 解析 使盐酸的体积读数偏大 则测定结果偏高 使待测溶液的实际体积偏小 消耗盐酸的体积偏小 则测定结果偏低 使待测溶液的实际体积偏大 消耗盐酸的体积偏大 则测定结果偏高 使消耗的盐酸体积偏小 则测定结果偏低 使盐酸的体积读数偏大 则测定结果偏高 使消耗的盐酸体积偏小 则测定结果偏低 使盐酸的体积读数偏大 则测定结果偏高 使盐酸的体积读数偏小 则测定结果偏低 填空完成问题 1 该滴定实验所需仪器有下列中的 a 酸式滴定管 50ml b 碱式滴定管 50ml c 量筒 10ml d 锥形瓶e 铁架台f 滴定管夹g 烧杯h 白纸i 胶头滴管j 漏斗 2 不用 酸 碱 式滴定管盛放高锰酸钾溶液 试分析原因 3 选何种指示剂 说明理由 4 滴定前平视kmno4液面 刻度为aml 滴定后俯视液面刻度为bml 则 b a ml比实际消耗kmno4溶液体积 多 少 根据 b a ml计算得到的待测溶液 比实际浓度 大 小 典例 已知在100 的温度下 水的离子积kw 1 10 12 本题涉及的溶液其温度均为100 下列说法中正确的是 a 0 005mol l的h2so4溶液 ph 2b 0 001mol l的naoh溶液 ph 11c 0 005mol l的h2so4溶液与0 01mol l的naoh溶液等体积混合 混合溶液的ph为6 溶液显酸性d 完全中和ph 3的h2so4溶液50ml 需要ph 9的naoh溶液100ml 易错剖析 常见错误 选c 错因剖析 1 常见错误分析错选c的主要原因是定势思维 忽视了温度升高 水的电离度增大 按常温下处理问题 由题意知 溶液处于100 kw 1 10 12 ph 6时溶液显中性 2 其他错误分析本题还容易错选d 原因是将 ph 3的h2so4溶液 的浓度错误计算为0 001mol l 而事实上其中c h 0 001mol l 完全中和只需要naoh溶液50ml 1 下列说法正确的是 a ph 7的溶液一定显中性b ph 6的溶液一定显酸性c h oh 的溶液一定显碱性d oh 1 10 6mol l的溶液一定显碱性 答案 c 解析 在25 时 ph 7的溶液中 h oh 1 0 10 7mol l 溶液显中性 ph 6的溶液中 h 10 6mol l oh 10 8mol l 溶液显酸性 oh 1 10 6mol l的溶液中 oh h 10 8mol l 溶液显碱性 但它们的前提是在25 时 此时kw 1 0 10 14mol2 l 2 若温度改变时 kw也会改变 以ph和 h oh 的绝对数值确定的溶液中 h 和 oh 的相对大小就可能发生变化 其酸碱性也发生变化 2 下列叙述正确的是 a 某醋酸溶液的ph a 将此溶液稀释1倍后 溶液的ph b 则a bb 在滴有酚酞溶液的氨水中 加入nh4cl至溶液恰好无色 则此时溶液的ph 7c 1 0 10 3mol l盐酸的ph 3 0 1 0 10 8mol l盐酸的ph 8 0d 若1mlph 1的盐酸与100mlnaoh溶液混合后 溶液的ph 7 则naoh溶液的ph 11 答案 d 解析 该题主要考查酸碱溶液的ph计算和溶液的稀释对ph的影响 a项 对酸溶液进行稀释 氢离子浓度降低 ph增大 b项 酚酞的变色范围为8 2 10 当溶液恰好无色时 溶液ph小于8 2即可显示无色 c项 当溶液中氢离子浓度较大时 计算时忽略水电离出的氢离子 当加入的氢离子浓度较小时 计算溶液ph时则不能忽略水电离出的氢离子 当盐酸的浓度为1 0 10 8mol l时 通常情况下 此时水电离出的氢离子为1 0 10 6mol l 此时溶液的ph小于7 d项 盐酸和氢氧化钠溶液混合后溶液显中性 则需要n h n oh 故氢氧化钠溶液的ph为11 3 下列叙述正确的是 a 无论是纯水 还是酸性 碱性或中性稀溶液 在常温下 其c h c oh 1 10 14b c h 等于1 10 7mol l 1的溶液一定是中性溶液c 0 2mol l 1ch3cooh溶液中的c h 是0 1mol l 1ch3cooh溶液中的c h 的2倍d 任何浓度的溶液都可以用ph来表示其酸碱性的强弱 答案 a 解析 kw c h c oh 且kw只与温度有关 所以 在常温下 纯水 酸性 碱性或中性稀溶液 其kw 1 10 14 在温度不确定时 中性溶液里的c h 不一定等于1 10 7mol l 1 0 2mol lch3cooh溶液中的ch3cooh电离程度比0 1mol l 1ch3cooh溶液中的ch3cooh电离程度小 所以 0 2mol l 1ch3cooh溶液中的c h 小于0 1mol l 1ch3cooh溶液中的c h 的2倍 当c h 或c oh 大于1mol l 1时 用ph表示溶液的酸碱性就不简便了 所以 当c h 或c oh 大于1mol l 1时 一般不用ph表示溶液的酸碱性 而是直接用c h 或c oh 来表示 答案 c 5 下列关于滴定操作的叙述 正确的是 a 若滴定管中液面在20 00ml处 则液体全部流出时所得液体体积为20 00mlb 用标准naoh溶液滴定ch3cooh溶液时 可选用甲基橙为指示剂c 用标准盐酸溶液滴定未知浓度的naoh溶液时 若滴定前滴定管尖嘴处有气泡未排出而滴定后消失 则能使所测结果偏高d 滴定时可将kmno4溶液装在碱式滴定管中 答案 c 解析 a中由于滴定管的下端无刻度 则液体全部流出时 所得溶液体积应大于20 00ml 选项b 酸碱恰好反应时形成ch3coona 因水解显碱性 为减小误差 应选用酚酞试液为指示剂 选项c 若滴定前尖嘴处有气泡未排出而滴定后消失 则相当于滴定时所用盐酸体积增大 使所测naoh溶液浓度偏高 选项d 因kmno4能氧化碱式滴定管下端的橡胶管 故kmno4溶液应装在酸式滴定管中 6 若重水 d2o 的离子积为1 10 16 可以用ph一样的定义来规定pd lg c d 以下关于pd的叙述正确的是 a 中性溶液的pd 7 0b 含0 01molnaod的d2o溶液1l 其pd 12c 溶解0 01moldcl的d2o溶液1l 其pd 2 0d 50ml0 001mol l 1的naod的重水溶液 其pd 11 答案 c 解析 根据重水 d2o 的离子积为1 10 16和pd lg c d 知中性溶液的pd 8 0 0 01molnaod的d2o溶液1l其pd 14 0 01moldcl的d2o溶液1l 其pd 2 0 0 001mol l 1的naod的重水溶液 其pd 13 7 在不同温度下的水溶液中c h 10 xmol l c oh 10ymol l x与y的关系如图所示 请回答下列问题 1 曲线 代表的温度下 水的离子积为 曲线 所代表的温度 填 高于 低于 或 等于 曲线 所代表的温度 你判断的依据是 2 曲线 所代表的温度下 0 01mol l的naoh溶液的ph为 答案 1 1 10 12mol2 l 2高于曲线 所代表的水的离子积比曲线 的小 由于水的电离过程是吸热过程 温度越高 离子积越大 故曲线 代表的温度低 2 10 解析 1 根据曲线中的数据 可以知道曲线 代表的温度下水的离子积为1 10 12mol2 l 2 水的电离过程是吸热过程 温