苏教版选修4 溶液的酸碱性 学案 (1).doc

第二单元溶液的酸碱性1了解溶液酸碱性的判断方法。2了解ph及其表示方法，知道引入ph的意义。3能进行关于溶液ph的简单计算。4理解酸碱中和滴定的原理，掌握酸碱中和滴定的操作方法和步骤。5能进行酸碱中和滴定实验的误差分析。1溶液的酸碱性一种溶液是显酸性、中性还是碱性，取决于溶液中氢离子浓度和氢氧根离子浓度的相对大小。在一定温度下，水溶液中氢离子和氢氧根离子的物质的量浓度之积为常数。因此，只要知道溶液中氢离子(或氢氧根离子)的浓度，就可以计算溶液中氢氧根离子(或氢离子)的浓度，并据此判断溶液的酸碱性。室温(25 )下，溶液的酸碱性与溶液中c(h)和c(oh)有如下关系：酸性溶液：c(h)c(oh)，c(h)1.0107 moll1，c(h)越大，酸性越强。中性溶液：c(h)c(oh)，c(h)c(oh)1.0107 moll1。碱性溶液：c(h)c(oh)，c(h)1.0107 moll1，c(oh)越大，碱性越强。任何情况下，均可根据溶液中c(h)和c(oh)的相对大小来判断溶液的酸碱性。只要溶液中c(h)c(oh)，溶液即呈中性。在利用c(h)与1.0107 moll1的相对大小来判断溶液的酸碱性时，一定要注意温度。如在100 时，c(h)1.0107 moll1，并不意味着溶液呈酸性。【例1】下列溶液一定呈中性的是()。a溶液中的氢离子浓度为107 moll1的溶液bc(h)c(oh)的溶液c由强酸、强碱等物质的量反应得到的溶液d非电解质溶于水得到的溶液点拨：溶液呈中性的本质是溶液中的c(h)c(oh)；氢离子浓度为107 moll1的溶液只有在25 时才是中性溶液，因为在温度发生改变时溶液中的氢离子浓度也会发生变化，如纯水在100 时电离出的氢离子浓度为106 moll1；像ba(oh)2和hcl等物质的量混合反应后的溶液呈碱性；so3溶于水所得溶液为酸性。答案：b2溶液的ph(1)ph与溶液的酸碱性关系对于酸碱性较弱的溶液用c(h)或c(oh)的浓度大小表示溶液的酸碱性强弱很不方便，化学上常用ph来表示溶液酸、碱性的强弱。phlg c(h)。溶液的酸碱性与c(oh)和c(h)相对大小、c(h)和ph的关系如下表所示：溶液一般原理25 时，h的浓度c(h)/moll125 溶液的ph中性溶液c(oh)c(h)c(h)1107ph7酸性溶液c(oh)c(h)c(h)1107ph7碱性溶液c(oh)c(h)c(h)1107ph7为了方便，我们还可以用poh来表示溶液中的氢氧根离子，它与ph的关系如下图所示：酸性溶液中ph越小，溶液的酸性越强；碱性溶液中ph越大，溶液的碱性越强，ph与溶液酸碱性关系如下图所示：ph与溶液酸碱性的关系(2)有关溶液ph的简单计算酸：先求c(h)，再求ph【例21】试求0.05 moll1h2so4溶液的ph。点拨：0.05 moll1h2so4溶液中的c(h)0.1 moll1，故该溶液的phlg c(h)lg 0.11。答案：溶液的ph1。碱：先求c(oh)，然后由kw换算成c(h)，再求ph【例22】试求0.01 moll1naoh溶液的ph。点拨：根据水的离子积常数可知该溶液的h浓度为：c(h)moll11012 moll1。phlg c(h)lg 101212。答案：溶液的ph12。酸溶液求ph时，直接根据酸电离出的氢离子浓度求算，所以与溶液所处的温度无关，而如果是碱溶液求ph时，与溶液所处的温度有关，如在25 和100 时，0.01 moll1的盐酸的ph都是为2，而0.01 moll1 naoh溶液的ph在25 时为12，如果在100 时，由kw1012得ph为10。(3)溶液的ph测定方法ph试纸法aph试纸的制备：ph试纸是将试纸用多种酸碱指示剂的混合液浸透，经晾干制成的。bph试纸的使用方法：取一片ph试纸，放在洁净的表面皿或玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液点于试纸中央，然后与标准比色卡对照读取数据。ph试纸在使用时一定不能润湿，在测定酸溶液时，如果润湿会使测得的ph偏大，如果在测定碱溶液的ph时，会使测得的碱的ph偏小。而如果在测定中性溶液时，如氯化钠的ph时，不影响结果，但即使是在测中性溶液时，也不能将ph试纸润湿。cph试纸的种类：常用的ph试纸有广泛ph试纸(ph范围114或110，可识别的差值为1)和精密ph试纸(ph范围较窄，可以判别的ph差值为0.2或0.3)。此外还有用于酸性、中性或碱性溶液的专用试纸。ph计法ph计法为精确测量溶液的ph的方法，它一般是读到小数点后的两位。ph试纸不能用于测定有漂白性的溶液的ph，如不能用ph试纸测定次氯酸钠溶液的酸碱性。【例23】有一学生在实验室测某溶液的ph。实验时，他先用蒸馏水润湿ph试纸，然后用洁净干燥的玻璃棒蘸取试样进行检测。该学生的操作是_(填“正确的”或“不正确的”)，其理由是_。如不正确，说明理由，同时请分析是否一定有误差。答：_。若用此法分别测定c(h)相等的盐酸和醋酸溶液的ph，误差较大的是_，原因是_。点拨：用蒸馏水对ph试纸润湿后，再检验蘸取溶液测定溶液的ph，相当于是测量了原溶液稀释后的ph，若溶液是酸性溶液ph增大，对于弱酸(如醋酸溶液)溶液来说，其ph变化相对较小；若是碱性溶液其ph减小；若是中性溶液，溶液的ph不变。答案：不正确的若溶液不显中性，则h或oh被稀释，测出的不是溶液中h或oh对应的ph不一定有误差，当溶液为中性时则不产生误差盐酸因为在稀释过程中醋酸继续电离产生h，使得溶液中c(h)较盐酸溶液中的c(h)大，误差较小(4)ph的应用医疗上：当体内的酸碱平衡失调时，血液的ph是诊断疾病的一个重要参数，而利用药物调控ph则是辅助治疗的重要手段之一。生活中：人们洗发时用的护发素，其主要功能就是调节头皮的ph使之达到适宜的酸碱度。在环保领域中，酸性或碱性废水处理常常利用中和反应，在中和反应处理的过程中可用ph自动测定仪进行检测和控制。农业生产中，因土壤的ph影响植物对不同形态养分的吸收及养分的有效性，各种植物的生长都对土壤的ph范围有一定的要求。在科学实验和工业生产中，溶液ph的控制常常是影响实验结果或产品质量、产量的一个关键因素。【例24】喷墨打印机墨汁的ph为7.59.0。当墨汁喷在纸上时，与酸性物质作用生成不溶于水的固体。由此可知()。墨汁偏碱性墨汁偏酸性纸张偏酸性纸张偏碱性a b c d点拨：常温下ph7的液体呈碱性，碱性墨汁喷在纸上生成不溶于水的固体，由题意可知，纸张偏酸性。答案：a3酸碱中和滴定(1)中和滴定的原理概念用已知物质的量浓度的酸(或碱)来测定未知物质的量浓度的碱(或酸)的方法叫做中和滴定。中和滴定是中学化学中重要的定量实验之一。原理hoh=h2o，即中和反应中酸提供的h(总量)与碱提供的oh(总量)的物质的量相等。中学化学常遇到的是一元酸、碱间的中和滴定。酸碱中和滴定原理中，与酸或碱的强弱无关，加入的酸和碱恰好完全反应，而不是反应得到ph等于7的溶液。(2)中和滴定的仪器中和滴定所使用的最主要仪器有滴定管及我们熟悉的锥形瓶。滴定管分为两种：一种是酸式滴定管，它用于量取酸性或强氧化性等溶液；另一种是碱式滴定管，它用于量取碱性溶液。如图所示：滴定管是内径均匀、带有刻度的细长玻璃管，下端有用于控制液体流量的玻璃活塞(或由橡皮管、玻璃球组成的阀)。滴定管主要用来精确地放出一定体积的溶液。酸式滴定管下方用玻璃活塞控制滴速，用于量取或盛放酸性溶液、氧化性试剂或有机溶剂。由于玻璃塞和碱性试剂发生反应会生成具有黏性的na2sio3造成黏结，因此酸式滴定管不能量取或盛放碱性溶液。碱式滴定管下方用橡胶管、玻璃珠控制滴速，用于量取或盛放碱性溶液。由于酸性和氧化性试剂能腐蚀橡胶，橡胶又能溶于有机溶剂，因此不能用碱式滴定管量取或盛放酸性试剂、氧化性试剂和有机溶剂。使用滴定管时的操作有：a检查仪器：在使用滴定管前，首先要检查活塞是否漏水，在确保不漏水后方可使用。b润洗仪器：在加入酸、碱反应液之前，洁净的滴定管还要分别用所要盛装的酸、碱溶液润洗23次。方法是：从滴定管上口加入35 ml所要盛装的酸或碱溶液，倾斜着转动滴定管，使液体润湿滴定管全部内壁。然后，一手控制活塞(酸式滴定管轻轻转动活塞；碱式滴定管轻轻挤压玻璃球)，将液体从滴定管下部放入预置的烧杯中。c加入反应液：分别将酸、碱反应液加入到酸式滴定管、碱式滴定管中，使液面位于滴定管刻度“0”以上23 ml处，并将滴定管垂直固定在滴定管夹上，如下图所示：固定滴定管除去碱式滴定管胶管中气泡的方法d调节起始读数：在滴定管下放一烧杯，调节活塞，使滴定管尖端部分充满反应液(如果滴定管内部有气泡，应快速放液以赶走气泡，除去碱式滴定管胶管中气泡的方法如上图所示)，并使液面处于某一刻度，准确读取数值并记录。e放出反应液：根据实验需要从滴管中逐滴放出一定量的液体。准备工作a检查滴定管是否漏水，操作中能否灵活控制滴出液体。b洗涤滴定管：依次用洗液、自来水、蒸馏水洗涤干净，最后用标准液(或待盛液)润洗23次。滴定操作a准备标准酸溶液(用酸式滴定管)：注酸液赶气泡调液面记刻度(v始)。b移取待测液(用移液管或滴定管)：洗涤移液管吸取待测液放入锥形瓶滴加指示剂。c滴管操作：边滴边振荡滴速先快后慢注视指示剂颜色变化判定终点记录刻度(v终)，得v待v终v始。注意：手眼方面应为左手操作小球，右手摇动锥形瓶，眼睛注视锥形瓶内溶液的颜色变化；滴速方面应为，先快后慢，当接近终点时，应一滴一摇；终点时应把握，最后一滴刚好使指示剂颜色发生明显变化且半分钟内不恢复原色。中和滴定的实验注意事项，(1)注意滴定管的检漏方法，关闭活塞，加水到一定高度，如果液面不下降，再旋转活塞180度，再观察液面，如果不下降说明不漏水；(2)滴定管一定要润洗，而锥形瓶一定不能润洗；(3)左手控制滴定管，右手振荡锥形瓶，眼睛注视溶液中颜色的变化；(4)终点时颜色变化，一定要半分钟后不恢复，才能得到正确的结论。(4)中和滴定曲线的绘制以0.100 0 moll1 naoh溶液滴定20.00 ml 0.100 0 moll1盐酸为例，其滴定曲线如图所示。由图可知，在达到反应终点前后，溶液的ph有一个突变范围，故用酸碱指示剂判断的终点与真实终点虽然不完全一致，但非常接近，其中的细微差别可以忽略不计(属于系统误差)。【例3】实验室中有一未知浓度的稀盐酸，某同学在实验室中进行实验测定盐酸的浓度。请完成下列填空：(1)配制100 ml 0.10 moll1 naoh标准溶液。主要操作步骤：计算称量溶解_(冷却后)洗涤(并将洗涤液移入容量瓶)_将配制好的溶液倒入试剂瓶中，贴上标签。称量_g氢氧化钠固体所需仪器有：天平(带砝码、镊子)、_、_。(2)取20.00 ml待测盐酸放入锥形瓶中，并滴加23滴酚酞作指示剂，用配制的标准液naoh溶液进行滴定。重复上述滴定操作23次，记录数据如下：实验编号naoh溶液的浓度/moll1滴定完成时，滴入naoh溶液的体积/ml待测盐酸的体积/ml10.1022.6220.0020.1022.7220.0030.1022.8020.00滴定达到终点的标志是_。根据上述数据，可计算出该盐酸的浓度约为_(保留两位有效数字)。在上述实验中，下列操作(其他操作正确)会造成测定结果偏高的有_。a滴定终点读数时俯视读数b酸式滴定管使用前，水洗后未用待测盐酸润洗c锥形瓶水洗后未干燥d碱式滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后消失点拨：(1)题目要求配制100 ml 0.10 moll1 naoh标准液，应用天平称取0.1 l0.10 moll140 gmol10.4 g氢氧化钠固体。由于naoh属于腐蚀性药品，不能放在天平上直接称量，应放在玻璃器皿(一般用烧杯或表面皿)中进行称量。(2)根据指示剂在酸性溶液或碱性溶液中的颜色变化，判断中和反应是否恰好进行完全。计算盐酸的浓度时，应计算三次的平均值，因naoh标准液浓度以及待测液的体积都一样，故只算naoh溶液体积的平均值即可。滴定终点时俯视读数，相当于把数值看小，造成测定结果偏小；酸式滴定管的作用在本题中是移取溶液，水洗后未用待测液润洗导致待测液浓度偏小，测定结果偏低；锥形瓶水洗后未干燥对结果无影响。答案：(1)转移定容摇匀0.4烧杯(或表面皿)药匙(2)最后一滴naoh溶液加入时，溶液由无色恰好变成浅粉红色并且在半分钟内不恢复原色0.11 moll1d4关于溶液ph的计算(1)酸性溶液方法：先求c(h)，依据方程式计算：phlg c(h)。类型1：n元强酸：hnrnhrnc(h)nc moll1类型2：强酸稀释：c(h)2，c(h)1、v1为稀释前溶液中氢离子浓度和溶液体积；c(h)2、v2为稀释后溶液中氢离子浓度和溶液体积。类型3：强酸溶液的混合：c(h)。其中c(h)1、v1为混合前溶液1的氢离子浓度和溶液体积；c(h)2、v2为混合前溶液2的氢离子浓度和溶液体积，c(h)为混合后溶液中h的总浓度。(2)碱性溶液方法：先求溶液中c(oh)，据kw再求溶液中的c(h)，c(h)，最后求ph。类型1：n元强碱溶液：m(oh)nmnnoh，c(oh)nc moll1。类型2：强碱的稀释c(oh)2，c(oh)1、v1为稀释前溶液中的氢氧根离子的浓度和溶液体积；c(oh)2、v2为稀释后溶液中氢氧根离子的浓度和溶液体积。类型3：强碱混合c(oh)，其中c(oh)1、v1为混合前溶液1的氢氧根离子的浓度和溶液体积，c(oh)2、v2为稀释前溶液2的氢氧根离子的浓度和溶液体积，c(oh)为混合后溶液中oh的总浓度。(3)强酸强碱混合方法：先判断酸碱的过量问题，然后依据酸碱性求算出溶液中h或oh的浓度。类型1：若酸过量：c(h)。类型2：若恰好完全反应：c(h)v(酸)c(oh)v(碱)。类型3：若碱过量：c(oh)，再据kw求c(h)。(4)ph计算小规律溶液等体积混合后的计算公式如下：强酸与强酸(或纯水)等体积混合：ph混ph小0.3；这是因为强酸在溶液中是完全电离的，所以如果稀释为原来体积的两倍，由溶液中的h浓度变为原来的1/2，因而ph就为原ph水0.3。注意此处忽略了水电离的h，所以它只适用于一定ph的溶液，一般适用于ph5的强酸溶液。强碱与强碱(或纯水)等体积混合：ph混ph大0.3；同样此公式只适用于ph9的强碱溶液。溶液稀释现象【例41】下列说法不正确的是()。a若溶液的ph7，则溶液呈酸性bph都为12的烧碱和氢氧化钡溶液，二者的物质的量浓度比值为21cph3的盐酸与ph5的硫酸等体积混合，ph3.3d0.1 moll1 hclo溶液中：c(hclo)c(clo)点拨：只有常温下溶液的ph7时，呈酸性；ba(oh)2=ba22oh，naoh=naoh，根据量的关系，b项正确；c(h)(103105) moll1/25104 moll1，ph3.3，c项正确；次氯酸是弱酸，仅部分电离。答案：a【例42】已知nahso4在水中的电离方程式为：nahso4=nahso。某温度下，向ph6的蒸馏水中加入nahso4晶体，保持温度不变，测得溶液的ph为2。下列对该溶液的叙述中，不正确的是()。a该温度高于25 b加入nahso4后水电离出来的h的浓度是1.01010 moll1cnahso4晶体的加入抑制了水的电离d该温度下加入等体积ph为12的naoh溶液可使该溶液恰好呈中性点拨：由题中所给的电离方程式可得，nahso4在水中能完全电离生成h，所以相当于一元强酸，所以是抑制了水的电离。由于纯水的ph6，而室温下的纯水ph7，所以温度高于25 同时可知在此温度下水的离子积kw1012，由所得溶液的ph2，而此时水的电离可忽略不计，所以溶液中的h浓度为1.0102 moll1，由水的离子积可得由水电离生成的h浓度等于水电离生成的oh的浓度，即1.01012/1.0102 moll11.01010 moll1。将该溶液完全中和时需要加入的naoh如果等体积，则naoh的浓度应为1.0102 moll1，即ph10。答案：d【例43】常温下，将ph13的naoh溶液与ph3的盐酸按体积比为19混合，则混合后溶液的ph约为()。a2 b6c12 d13点拨：假设naoh溶液体积为1 l，则n(oh)0.1 moll11 l0.1 mol、n(h)0.001 moll19 l0.009 mol，碱过量，反应后溶液中c(oh)0.01 moll1，c(h)moll11012 moll1，phlg c(h)12。答案：c【例44】25 时，若体积为va、pha的某一元强酸与体积为vb、phb的某一元强碱混合，恰好中和，且已知vavb和a0.5b。请填写下列空白：(1)a值可否等于3(填“可”或“否”)_，其理由是_。(2)a值可否等于5(填“可”或“否”)_，其理由是_。(3)a的取值范围是_。点拨：(3)10(ab14)1所以(ab14)0，而a0.5b，即3a14，a。又ph(碱)b2a7，a。所以a。答案：(1)否若a3，b6，溶液都显酸性，与题意不符，故a3(2)否若a5，c(h)a105 moll1，则b10，c(oh)b104 moll1，1，不符合题意，故a5(3)a5酸碱中和滴定的误差分析中和滴定是一个要求较高的定量实验，每一个不当的或错误的操作都会带来误差。由cb可知，vb、va是化学方程式中的化学计量数，vb是准确量取的体积，ca是标准溶液的浓度，它们均为定值，所以cb的大小取决于va的大小，va大则cb大，va小则cb小。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