标准课-高三-化学-选修4-教学教案5第五讲水的电离和溶液的酸碱性(一)

第五讲 水的电离和溶液的酸碱性 一 教学目标 1 了解溶液 pH 的定义 2 了解测定溶液 pH 的方法 能进行 pH 的简单计算 3 能根据实验试题要求 分析处理实验数据 得出合理结论 知识梳理 知识点一 水的电离及特点 1 水的电离 水是一个极弱的电解质 存在极弱的电离 电离方程式 H2O H OH 或 H2O H2O H3O OH H 0 2 水电离的特点 1 水的电离是吸热 反应 升高温度 促进 电离 降低温度 抑制 电离 2 纯水中加入酸或碱 抑制 水的电离 由水电离出的 H 和 OH 减小 3 纯水中加入能水解的盐 促进 水的电离 由水电离出的 H 和 OH 增大 4 任何电解质溶液中 H 和 OH 总是共存的 c H 和 c OH 此增彼减 5 越热越电 离 酸碱抑 制水的电离 弱盐促 进水的电离 典型例题 1 常温下 某溶液中水电离出的 c OH 1 10 13mol L 对该溶液的叙述正确的是 D A 溶液一定显酸性 B 溶液一定显碱性 C 溶液一定显中性 D 溶液可能是 c OH 0 1mol L 的溶液 2 25 时 KW 1 10 14 100 时 KW 1 10 12 这说明 双选 A 100 时水的电离程度较大B 100 时水的酸性增强 C KW与温度无直接关系D 水的电离是一个吸热过程 答案 AD 3 在 25 时 某稀溶液中由水电离产生的 c H 为 10 13mol L 1 下列有关该溶液的叙述 正 确的是 A 该溶液一定呈酸性B 该溶液一定呈碱性 C 该溶液的 pH 值一定是 1D 该溶液的 pH 值可能约为 13 答案 D 知识点二 水的电离平衡状态及影响因素 1 水电离出的 c H 和 c OH 水与溶液中的 c H 和 c OH 的关系 1 水的电离受溶液酸碱性强弱及在水中溶解的不同电解质的影响 无论是强酸强碱还是弱酸弱碱 其水溶液中由于酸电离出的 H 或是碱电离出的 OH 均 能使水电离平衡向左移动 即抑制了水的电离 故水的电离程度应该减小 强酸强碱盐溶液中水的电离程度与纯水的电离程度相等 强酸的酸式盐 如 NaHSO4 或是电离程度较大的多元弱酸的酸式酸根形成的盐 如 NaH2PO4 与酸溶液相似 因而抑 制水的电离 强酸弱碱盐 强碱弱酸盐 弱酸弱碱盐 都能发生水解反应 故将促进水的电 离 使水的电离程度增大 溶液的酸碱性越强 水的电离程度不一定 填 一定 或 不一定 越小 2 酸 碱 盐溶液中水电离出的 c H 在酸溶液中 c OH 等于 H2O 电离出的 c OH 在碱溶液中 c H 等于 H2O 电离出的 c H 在水解呈酸性的溶液中 c H 等于 H2O 电离出的 c H 在水解呈碱性的溶液中 c OH 等于 H2O 电离出的 c OH 2 水电离平衡的影响因素 1 温度 水的电离是吸热过程 升高温度 水的电离平衡右移 电离程度增大 C H 和 C OH 同时增大 KW增大 如 100 时 KW 1 10 12但由于 c H 和 c OH 始终保持相等 故仍呈 中性 2 酸 碱 向纯水中加入酸或碱 由于酸 碱 电离产生的 H OH 使溶液中的 c H 或 c OH 增 大 使水的电离平衡左移 水的电离程度减小 3 含有弱酸根离子或弱碱阳离子的盐 在纯水中加入含有弱酸根离子或弱碱阳离子的盐 由于它们能跟水电离出的 H 和 OH 结合生成难电离物 使水的电离平衡右移 水的电离程度增大 4 强酸的酸式盐 向纯水中加入强酸的酸式盐 如加入 NaHSO4 由于电离产生 H 增大 c H 使水 的电离平衡左移 抑制了水的电离 5 加入活泼金属 向纯水中加入活泼金属 如金属钠 由于活泼金属能与水电离的 H 直接作用 产生氢 气 促进水的电离 6 电解 如电解 NaCl 溶液等 实际上相当于水电离出的 H 发生反应 生成 H2 从而促进水的 电离 总结为 条件变化移动情况c H c OH 变化 KW 电离程度 纯水H2OH O H c H c OH 10 7mol L 11 10 14 很小 升温向右移动 c H c OH 10 7mol L 1 增大增大 加酸向左移动c H 变大 c OH 10 7mol L 1 不变减小 加碱向左移动c OH 变大 c H c OH 不变增大 加 盐 强碱弱 酸盐 向右移动 c OH c H 不变增大 典型例题 1 2014 民大附中期中 8 能促进水的电离 并使溶液中 c H c OH 的操作是 将水加热煮沸 向水中投入一小块金属钠 向水中通 CO2 向水中加入 NH4Cl 固体 向水中加入 NaHCO3固体 向水中加 NaHSO4固体 A B C D 答案 D 2 2014 朝阳高二期末 4 常温下 已知水的电离方程式是 H2O H OH 下列叙述中正确 的是 A 表示的粒子不会对水的电离平衡产生影响 B 向水中加入少量盐酸 c H 增大 KW不变 C 水的电离程度只与温度有关 D 向水中加入少量固体 CH3COONa 平衡向逆反应方向移动 c H 降低 答案 B 3 pH 3 的两种一元酸 HX 和 HY 溶液 分别取 50 mL 加入足量的镁粉 充分反应后 收 集到 H2的体积分别为 V HX 和 V HY 若 V HX V HY 则下列说法正确的是 A HX 可能是强酸 B HY 一定是强酸 C HX 的酸性强于 HY 的酸性 D 反应开始时二者生成 H2的速率相等 答案 D 4 在相同温度下 0 01 mol L 1 NaOH 溶液和 0 01 mol L 1的盐酸相比 下列说法正确的是 A 由水电离出的 c H 相等 B 由水电离出的 c H 都是 1 0 10 12 mol L 1 C 由水电离出的 c OH 都是 0 01 mol L 1 D 两者都促进了水的电离 答案 A 知识点三 水的离子积及注意事项 2 水的离子积 1 定义 水的电离极其微弱 在室温下电离前后 n H2O 几乎不变 因此 c H2O 可视为常数 则 c H c OH K电离 c H2O 常数 K 电离与常数 c H2O 的积作为一新的常数 叫做水的 离子积常数 简称水的离子积 记作 KW 即 KW c H c OH 25 时 KW c H c OH 1 0 10 14 2 对于水的离子积的理解注意事项 温度越高 Kw 越大 水的电离度越大 对于中性水 尽管 Kw 电离度增大 但仍 是中性水 KW不仅适用于纯水 或其他中性溶液 也适用于酸碱盐的稀溶液 不同溶液中 c H c OH 可能不同 但是溶液中由水电离出来的 c H c OH 总 是相等的 不过 KW c H c OH 式中 c H c OH 均表示整个溶液中总物质的 量浓度 水的离子积是有单位的 表示为 mol2L 2 但因其复杂经常省略 常温时 若某溶液中由水电离出来的且 a 14 则由水电离出的 a c H c OH 1 10 pH a 2 或 14 a 2 a 2 c H c OH 1 10 典型例题 1 关于水的离子积常数 下列说法不正确的是 A 100 水中 c H c OH 1 10 14 B 纯水中 25 时 c H c OH 1 10 14 C 25 时 任何以水为溶剂的稀溶液中 c H c OH 1 10 14 D KW值随温度升高而增大 答案 A 2 常温下 某溶液中由水电离的 c H 1 10 13 mol L 1 该溶液可能是 二氧化硫水溶液 氯化铵水溶液 硝酸钠水溶液 氢氧化钠水溶液 A B C D 答案 A 3 已知液氨的性质与水相似 25 时 NH3 NH3NH NH NH的平衡浓度为 4 2 4 1 10 15 mol L 1 则下列说法中正确的是 A 在液氨中加入 NaNH2可使液氨的离子积变大 B 在液氨中加入 NH4Cl 可使液氨的离子积减小 C 在此温度下液氨的离子积为 1 10 17 D 在液氨中放入金属钠 可生成 NaNH2 答案 D 4 t 时 水的离子积为 KW 该温度下将 a mol L 1的一元酸 HA 与 b mol L 1的一元碱 BOH 等体积混合 要使混合液呈中性 必要的条件是 A 混合液中 c H KW B 混合液的 pH 7 C a b D 混合液中 c B c A c OH 答案 A 5 水的电离过程为 H2OH OH 在不同温度下水的离子积常数为 K 25 1 0 10 14 K 35 2 1 10 14 则下列叙述正确的是 D A c H 随着温度的升高而降低 B 在 35 时 c H c OH C 水的电离程度 25 35 D 水的电离是吸热的 6 水是一种极弱电解质 在室温下平均每 n 个水分子只有一个水分子发生电离 则 n 值是 A A 1 10 14 B 5 56 108 C 107 D 55 6 7 25 时 水的电离达到平衡 H2OH OH H 0 下列叙述正确的是 B A 向水中加入稀氨水 平衡逆向移动 c OH 降低 B 向水中加入少量固体硫酸氢钠 c H 增大 KW不变 C 向水中加入少量固体 CH3COONa 平衡逆向移动 c H 降低 D 将水加热 KW增大 pH 不变 知识点四 溶液酸碱性及其表示方法 1 溶液的酸碱性决定于溶液中 c H 和 c OH 的相对大小 c H c OH 则溶液显酸性 c H c OH pH10 7 10 7 碱性 c H 710 7 中性 c H c OH pH 7 10 7 10 7 1 10 14 pH 越小 c H 越大 溶液 的酸性越强 pH 越大 c OH 越大 溶液的碱性越 大 典型例题 1 由一价离子组成的四种盐 AC BD AD BC 的 1 mol L 1的溶液 在室温下 前两种溶液 的 pH 7 第三种溶液 pH 7 最后一种溶液 pH 7 则 ABCD 碱性AOH BOHAOH BOHAOH BOHAOH BOH 酸性HC HDHC HDHC HDHC HD 答案 A 2 常温下 一定浓度的某溶液 由水电离出的 c OH 10 4 mol L 1 则该溶液中的溶质可能 是 A Al2 SO4 3 B CH3COONa C NaOH D KHSO4 答案 B 4 下列关于盐溶液呈酸碱性的说法错误的是 A 盐溶液呈酸碱性的原因是破坏了水的电离平衡 B NH4Cl 溶液呈酸性是由于溶液中 c H c OH C 在 CH3COONa 溶液中 由水电离的 c OH c H D 水电离出的 H 和 OH 与盐中弱离子结合 造成盐溶液呈酸碱性 答案 C 3 物质的量浓度相同的下列溶液中 符合按 pH 由小到大的顺序排列的是 A Na2CO3 NaHCO3 NaCl NH4Cl B Na2CO3 NaHCO3 NH4Cl NaCl C NH4 2SO4 NH4Cl NaNO3 Na2S D NH4Cl NH4 2SO4 Na2S NaNO3 答案 C 4 1 常温下 0 10 mol L 1 NH4Cl 溶液 pH 或 或 或 c H D NaHCO3溶液显酸性 答案 C 知识点五 溶液 PH 测定方法 1 酸碱指示剂 酸碱指示剂一般是弱有机酸或是弱有机碱 他们的颜色变化实在一定范围内发生的 因 此可以利用这些弱酸弱碱来测定溶液的 pH 但只能测定 pH 的范围 一般不能准确测定 pH 见下表 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 甲基红6 2 黄色 2 pH 试纸 粗略的测定溶液的 pH 可以使用 pH 试纸 pH 试纸测得的值只能为自然数 从 1 到 14 而不能为小数或分数 看与标准比色卡上哪个 pH 的颜色最接近 注意 pH 试纸在使 用的时候不能用水润湿 否则非中性溶液的 pH 测定值要比实际值大 酸性 或小 碱性 具体操作为 用洁净的玻璃棒蘸取待测溶液点在 pH 试纸的中部 与标准比色卡对照 读 出溶液的 pH 3 pH 计算 精确测定溶液的 pH 值 精确到小数点后两位 如 pH 1 64 典型例题 1 2014 民大附中期中 6 用 pH 试纸测定溶液 pH 的正确操作是 A A 将一小块试纸放在表面皿上 用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上 再与标准比 色卡对照 B 将一小块试纸用蒸馏水润湿后放在表面皿上 用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸 上 再与标准比色卡对照 C 将一小条试纸在待测液中蘸一下 取出后放在表面皿上 与标准比色卡对照 D 将一小条试纸先用蒸馏水润湿后 在待测液中蘸一下 取出后与标准比色卡对照 2 一元碱 A 与 0 01 mol L 的一元强酸等体积混合后所得溶液的 pH 为 7 以下说法中正确的 是 A 若 A 为强碱 其溶液的物质的量浓度等于 0 01 mol L 若 A 为弱碱 其溶液的物质的量浓度大于 0 01 mol L 反应前 A 溶液中 c OH 一定是 0 01 mol L 反应后 混合溶液中阴离子的浓度大于阳离子的浓度 A B C D 3 pH 13 的强碱溶液和 pH 2 的强酸溶液混合 所得溶液的 pH 11 则强碱溶液和强酸 溶液的体积之比为 D A 11 1B 9 1C 1 11D 1 9 4 有一学生甲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 学生乙对学生甲的操作的评价为 操作错误 测定结果一定有误差 学生丙对学生甲的操作的评价为 操作错误 但测定结果不一定有误差 1 你支持 填 乙 或 丙 同学的观点 原因是 2 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 3 只从下列试剂中选择实验所需的物品 你 填 能 或 不能 区分 0 1 mol L 1的硫酸和 0 01 mol L 1的硫酸 若能 简述操作过程 紫色石蕊试液 酚酞试液 甲基橙试液 蒸馏水 BaCl2溶液 pH 试纸 答案 1 丙 当溶液呈中性时 则不产生误差 否则将产生误差 2 盐酸 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 c H 大 误差较小 3 能 用玻璃棒分别蘸取两种溶液点在两张 pH 试纸上 与标准比色卡比较其 pH pH 较大 的为 0 01 mol L 1的硫酸 巩固练习 1 2013 西城区南区期末 5 酸 碱完全中和时 有关说法正确的是 D A 溶液一定呈中性 B 酸和碱的物质的量一定相等 C 酸和碱的物质的量浓度相等 D 酸能提供的与碱能提供的的物质的量相等 H OH 2 下列有关叙述正确的是 A 在中和滴定中 既可用标准溶液滴定待测溶液 也可用待测溶液滴定标准溶液 B 进行中和滴定操作时 眼睛要始终注视滴定管内溶液液面的变化 C 滴定中和热时 两烧杯间填满碎纸的作用是固定小烧杯 D 若用 50 mL 0 55 mol L 1的氢氧化钠溶液 分别与 50 mL 0 50 mol L 1的盐酸和 50 mL 0 50 mol L 1硫酸充分反应 两反应的中和热不相等 答案 A 3 室温下等体积混合 0 1 mol L 1的盐酸和 0 06 mol L 1的 Ba OH 2溶液后 溶液的 pH 等于 A 2 0 B 12 3 C 1 7 D 12 0 答案 D 4 室温时 某溶液中由水电离生成的 H 和 OH 物质的量浓度的乘积为 1 10 24 则在该溶液 中一定不能大量共存的离子组是 A Al3 Na NO Cl B K Na Cl CO 3 2 3 C NH Na Cl SO D NH K SiO NO 4 2 4 4 2 3 3 答案 D 5 pH 2 的 A B 两种酸溶液各 1 mL 分别加水稀释到 1 000 mL 其中 pH 与溶液体积 V 的关系如右图所示 下列说法正确的是 双选 A A B 两酸溶液的物质的量浓度一定相等 B 稀释后 A 酸溶液的酸性比 B 酸溶液强 C a 5 时 A 是强酸 B 是弱酸 D 若 A B 都是弱酸 则 5 a 2 答案 CD 6 25 时 若 pH a 的 10 体积某强酸溶液与 pH b 的 1 体积某强碱溶液混合后溶液呈中性 则混合之前该强酸的 pH 与强碱的 pH 之间应满足的关系 C A a b 14 B a b 13 C a b 15 D a b 7 7 8 分 将 0 2 mol L 1 HA 溶液与 0 2 mol L 1 NaOH 溶液等体积混合 测得混合溶液中 c Na c A 则 用 或 填写下列空白 1 混合溶液中 c HA c A 2 混合溶液中 c HA c A 0 1 mol L 1 3 混合溶液中由水电离出的 c OH 0 2 mol L 1 HA 溶液中由水电离出的 c H 4 25 时 如果取 0 2 mol L 1 HA 溶液与 0 1 mol L 1 NaOH 溶液等体积混合 测得混合溶液的 pH 7 则 HA 的电离程度 NaA 的水解程度 答案 1 4 8 2013 四中期中 28 7 分 在 t 时 某 NaOH 稀溶液中 c H 10 amol L c OH 10 bmol L 已知 a b 12 则 1 该温度下 水的离子积常数 Kw 2 该温度下 将 100mL0 1mol L 的稀硫酸与 100mL0 4mol L 的 NaOH 溶液混合后 溶液 的 pH 此时该溶液中由水电离的 c OH mol L 3 该温度下 若 10 体积 pH1 a 的某强酸溶液与 1 体积 pH2 b 的某强碱溶液混合后溶液 呈中性 则混合前该强酸的 pH1与强碱的 pH2应满足的关系是 4 该温度下 pH 3 的硫酸溶液和 pH 9 的 NaOH 溶液等体积混合后 混合溶液的 pH 填 7 7 7 7 7 8 答案 7 分 1 1 10 12 1 分 2 111 10 11mol L 每空 1 分 3 a b 13 或 pH1 pH2 13 2 分 4 7 7 每空 1 分 拓展提升 1 乙醇 液氨 水都可以发生自偶电离 如 H2O H2OH3O OH NH3 NH3NH NH 则下列叙述正确的是 4 2 A 乙醇的自偶电离方程式为 2CH3CH2OHCH3CH2OH CH3CH2O 2 B 乙醇的电离方程式为 CH3CH2OH CH3CH2O H C 若液氨的离子积常数为 1 0 10 28 则液氨浓度为 1 0 10 14 mol L 1 D 若可用与 pH 相当的定义来规定 pOH pNH2等 则乙醇中与 pH 相当的为 lgc CH3CH2OH 2 答案 A 2 室温下 pH 相差 1 的两种一元碱溶液 A 和 B 分别加水稀释时 溶液的 pH 变化如图所 示 下列说法正确的是 C A 稀释前 c A 10 c B B 稀释前 A 溶液中由水电离出的 OH 的浓度大于 10 7 mol L C 在 M 点 A B 两种碱溶液中阳离子的物质的量浓度相等 D 用醋酸中和 A 溶液至恰好完全反应时 溶液的 pH 为 7 3 下列叙述正确的是 A 95 纯水的 pHc ClO c OH 3 B c ClO c HCO c H 3 C c HClO c ClO c HCO c H2CO3 3 D c Na c H c HCO c ClO c OH 3 答案 A 5 下列各组离子在指定条件下 一定能大量共存的是 A 能使蓝色石蕊试纸变红色的溶液中 K Na CO NO 2 3 3 B c H 1 10 1 mol L 1的溶液中 Cu2 Al3 SO NO 2 4 3 C 能使淀粉碘化钾试纸变蓝的溶液中 Na NH S2 Br 4 D 水电离出的 c H 1 10 12 mol L 1的溶液中 Na Mg2 Cl SO2 4 答案 B 6 已知 HF CH3COOH 均为弱酸 酸性强弱顺序为 HF CH3COOH 下列说法正确的是 A 浓度均为