高中化学选修四第三章第二节课件

第三章水溶液中的离子平衡 2水的电离和溶液的酸碱性 思考 如何用实验证明水是一种极弱的电解质 1 实验 2 现象 3 结论 水是一种极弱的电解质 4 原因 实验测定 25 时 C H C OH 10 7mol L 灵敏电流计 灯泡 25 纯水 C H C OH 1 10 7mol L 一 水的电离 1 水是一种极弱电解质 能微弱电离 Kw c H c OH 1 表达式 KW叫做水的离子积常数 简称水的离子积 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 水的浓度为常数 所以C H C OH K电离 C H2O 常数 2 水的离子积常数 注 提问 根据前面所学知识 水的离子积会受什么外界条件影响 分析下表中的数据有何规律 并解释之 讨论 Kw c H c OH 1 表达式 KW叫做水的离子积常数 简称水的离子积 2 影响KW的因素 KW只与温度有关 与浓度无关 温度升高 KW增大 如 25 KW 10 14100 KW 10 12 注 常数无单位 2 水的离子积常数 D 1 水的电离过程为H2OH OH 在不同温度下其离子积为KW25 1 10 14 KW35 2 1 10 14 则下列叙述正确的是 A H 随着温度的升高而降低B 在35 时 纯水中 H OH C 水的电离常数K25 K35 D 水的电离是一个吸热过程 练习 2 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 10 14 3 某温度下 某液体c H 10 7mol L 则该溶液一定是纯水 讨论 对常温下的纯水进行下列操作 完成下表 中性 酸性 不变 碱性 不变 小结 加入酸或碱都抑制水的电离 中性 酸性 不变 碱性 中性 酸性 碱性 中性 1 加入酸或碱 抑制水的电离 Kw不变 2 升高温度 电离过程是一个吸热过程 促进水的电离 水的离子积增大 在常温时 KW 1 10 14 在100 时 KW 1 10 12 知识延伸 1 C H 1 10 7mol L 溶液一定呈中性吗 说明 溶液或纯水呈中性 是因为溶液中C H C OH 2 纯水中溶液C H C OH 浓度的计算方法 C H C OH 3 影响水电离平衡的因素 根据Kw C H C OH 在特定温度下为定值 C H 和C OH 可以互求 不论是在中性溶液还是在酸碱性溶液 水电离出的C H C OH 常温下 任何稀的水溶液中C H C OH 1 10 14 根据Kw C H C OH 在特定温度下为定值 C H 和C OH 可以互求 任何水溶液中由水电离出来的c H H2O与c OH H2O相等 4 利用Kw的定量计算 有关原则 纯水中溶液C H C OH 浓度的计算方法 C H C OH 例题 0 1mol L的盐酸溶液中水电离出的C H 和C OH 是多少 0 1mol L的NaOH溶液中水电离出的C H 和C OH 是多少 水电离出的C OH 1 10 14 0 1 1 10 13mol L C H 水电离出的C H 1 10 14 0 1 1 10 13mol L C OH 3 根据Kw c H c OH 为定值 c H 和c OH 可以互求 酸性溶液中水电离出来的c H 可以忽略 碱性溶液中水电离出来的OH 离子可以忽略 1 任何水溶液中H 和OH 总是同时存在的 只是相对含量不同 2 常温下 任何稀的水溶液中c H c OH 1 10 14 4 Kw大小只与温度有关 与是否为酸碱性溶液无关 25 时 Kw 1 10 14100 时 Kw 1 10 12 再次强调 0 1mol L的NaOH溶液中 c OH c H 由水电离出的c OH 水 c H 水 2 0 1mol L的H2SO4溶液中 c H c OH 由水电离出的c OH 水 c H 水 3 0 1mol L的NaCl溶液中 c OH c H 练习 4 25 时 向纯水中加入少量氯化氢气体 仍能保持不变的是 A c H B c OH C KwD c H c OH C 5 将0 1mol L 1的氨水稀释10倍 随着氨水浓度的降低 下列数据逐渐增大的是 A C H B C OH C c OH c NH3 H2O D C NH4 AC 讨论1 某溶液中由水电离产生的c H H2O 10 12mol 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 H2O大小关系为 盐酸 醋酸溶液 硫酸溶液 氢氧化钠溶液 解答 c H H2O c OH H2O 10 12mol L若c H aq c H H2O 10 12mol L则c OH aq 10 2mol L溶液显碱性若c OH aq c OH H2O 10 12mol L则c H aq 10 2mol L溶液显酸性 一 水的电离 1 水的电离 2 水的离子积 Kw c H c OH 1 无单位常数 2 意义 3 Kw只决定于温度 温度升高 Kw增大 25 Kw 1 10 14 100 Kw 1 10 12 4 加入酸或碱 抑制水的电离 但Kw不变 5 任何溶液中都存在Kw c H c OH 且25 Kw 1 10 14 课堂小结 重要规律 电解质在一定温度时的稀溶液里 C H 与C OH 的乘积仍是一个常数 经科学实验进一步证明 C 稀 1mol L 例 25 时 Kw 1 10 14 思考与交流P461 2 3 根据室温时水的电离平衡 运用平衡移动原理分析下列问题 1 酸或碱的稀溶液的密度与纯水相近 1L酸或碱的稀溶液约为1000g 其中 H2O的物质的量近似为1000g 18g mol 55 6mol 此时 发生电离的水是否仍为纯水状态时的1 10 7mol 因酸电离出来的H 或碱电离出来的OH 对水的电离有抑制作用 所以发生电离的水的物质的量小于纯水状态时的1 10 7mol 思考与交流 2 比较下列情况下 c H 和c OH 的值或变化趋势 增加或减少 10 7mol L 10 7mol L c H c OH 变大 变小 c H c OH 变小 变大 c H c OH 3 酸性溶液中是否有OH 存在 碱性溶液中是否有H 存在 注意 1 只要是水溶液 不管是酸性 碱性或中性 一定存在水的电离 也或多或少的存在H 和OH 且水电离出的C H 总等于水电离出的C OH 2 水的电离是吸热的 升高温度 促进水的电离 此时水的电离平衡常数和水的离子积都增大 如1000C时 KW 1 10 12 3 影响水的电离平衡的因素 温度 H 或OH 抑制 与H 或OH 反应的离子 促进 c H c OH 1 10 7 中性 c H c OH 1 10 7 酸性 c H c OH 1 10 7 碱性 二 溶液的酸碱性与pH值 1 溶液的酸 碱性跟C H C OH 的关系 讨论 KW100 10 12在100 时 纯水中 H 为多少 H 1 10 7mol L是否说明100 时纯水溶液呈酸性 不能用 H 等于多少来判断溶液酸 碱性 只能通过两者相对大小比较 100 时 H 1 10 7mol L溶液呈酸性还是碱性 H 1 10 6mol L 否 中性 C H 1mol L或C OH 1mol L时 可直接用C H 或C OH 表示溶液的酸碱性 一定温度下C H 越大 溶液酸性越强 C OH 越大 溶液碱性越强 酸性越弱 C H 1mol L时 常用PH表示溶液的酸碱性 2 溶液的酸碱性的表示方法 溶液的pH 1 pH的定义 C H 的负对数 2 使用范围 C H 1mol L 例 c H 0 001mol LpH lg10 3 3例 c OH 0 01mol Lc H 1 10 14 10 2 1 10 12mol LpH lg1 10 12 12 pH lgc H lg2 0 3lg3 0 477 酸性溶液 碱性溶液 H OH H 1 10 7mol L 7 7 H OH H 1 10 7mol L 3 溶液的酸 碱性跟pH的关系 溶液的pH值 酸性增强 碱性增强 4 pH值测定方法 测定方法 酸碱指示剂法 pH试纸法 pH计法等 酸碱指示剂一般是弱的有机酸或弱的有机碱 他们的颜色变化是在一定的pH值范围内发生的 我们把指示剂发生颜色变化的pH值范围叫做指示剂的变色范围 pH测定 pH试纸测定 不可先润湿 与比色卡对照 pH计 酸度计 pH值有关判断正误 1 一定条件下pH值越大 溶液的酸性越强 2 强酸溶液的pH值一定小 3 pH值等于6的溶液 一定是一个弱酸体系 4 pH值相同的强酸和弱酸中 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值有可能等于负值 7 常温下 由水电离出的 H 10 12mol L 则溶液pH定为128 相同体积和pH值的盐酸 醋酸 硫酸中H 的物质的量相等 5 pH值的简单计算 例1 计算下列溶液的PH 1 0 4gNaOH固体溶于水配成1000ml溶液 求所得溶液的PH 2 1 12LHCl气体 标况 溶于1L水中 加水稀释至5L 求所得溶液的PH 3 求0 05mol LH2SO4溶液的PH 4 求0 5mol LBa OH 2溶液中c H 及PH 1 PH 12 2 PH 2 3 PH 1 4 c H 10 14mol LPH 14 例2 1 计算PH 2的H2SO4溶液中H2SO4和OH 的浓度 2 求PH 9的NaOH溶液中c OH 及水电离出的c OH 水 1 c H2SO4 0 005mol Lc OH 10 12mol L 2 c OH 10 5mol Lc OH 水 10 9mol L 三 pH值的有关计算 1 溶液pH的计算原理 关键是先求出C H 1 强酸溶液由C H 直接求出pH 2 强碱溶液由C OH 先求出C H 再求pH 2 计算类型 例题 计算250C时0 01mol L的盐酸溶液和0 01mol L的NaOH溶液的pH 答案 2 12 pH值计算1 定义型 酸的稀释 例题 在25 时 pH值等于3的盐酸溶液稀释到原来的100倍 pH值等于多少 解 pH lg H lg1 0 10 5 5 关键 抓住氢离子进行计算 H 1 0 10 5mol L pH值计算2 溶液的稀释 例题 在25 时 pH值等于12的强碱溶液稀释到原来的100倍 pH等于多少 解 稀释前 OH pH lg H 关键 抓住氢氧根离子离子进行计算 稀释后 OH H 10 1 10 2mol L 1 10 4mol L 1 10 10mol L 碱的稀释 1 在25 时 pH等于2的盐酸溶液稀释到原来的10倍 pH等于多少 稀释到1000倍后 pH等于多少 解 pH lgc H lg10 2 10 lg10 3 3 此时不能忽视H2O的电离产生的H 设水产生的c H c OH x 则有 10 8 x x 10 14x 0 95 10 7mol Lc H KW c OH pH lg10 14 0 95 10 8 14 8 0 98 6 98 由HCl产生的c H 10 5 1000 10 8mol L 在25 时 pH等于5的盐酸溶液稀释到原来的1000倍后 pH等于多少 解 pH lgc H lg10 2 1000 lg10 5 5 练习 结论2 强酸pH a 加水稀释10n 则pH a n 结论4 弱酸pH a 加水稀释10n 则pH a n 但肯定大于a 结论5 弱碱pH b 加水稀释10n 则pH b n 但肯定小于b 结论3 强碱pH b 加水稀释10n 则pH b n 结论6 酸碱无限稀释 pH只能接近于7 酸不可能大于7 碱不可能小于7 知识小结 溶液稀释的PH计算有关规律 结论1 c H 或c OH 相差 改变 10倍 PH相差 改变 一个单位 强酸与强酸混合 例题 在25 时 pH值等于1的盐酸溶液和pH值等于4的硫酸溶液等体积混合pH值等于多少 解 pH lg H lg 1 10 1 1 10 4 1 1 lg5 10 2 2 lg5 1 3 关键 抓住氢离子进行计算 pH值计算 溶液的混合 强碱与强碱混合 解 lg2 11 10 7 例题 在25 时 pH值等于9和pH值等于11的两种氢氧化钠溶液等体积混合pH值等于多少 OH 1 10 5 1 10 3 1 1 H 10 14 OH pH lg10 14 10 3 2 关键 抓住氢氧根离子离子进行计算 强酸与强碱混合 例题 在25 时 100mlO 6mol L的盐酸与等体积0 4mol L的氢氧化钠溶液混合后 溶液的pH值等于多少 解 NaOH HCl NaCl H2O 0 06 0 04 pH lg H lg0 02 0 1 0 1 lg10 1 1 关键 酸过量抓住氢离子进行计算 强酸与强碱混合 例题 在25 时 100mlO 4mol L的盐酸与等体积0 6mol L的氢氧化钠溶液混合后 溶液的pH值等于多少 解 NaOH HCl NaCl H2O 0 04 0 06 关键 碱过量抓住氢氧根离子进行计算 OH 0 1 0 6 0 4 0 2 H 10 14 OH 10 14 0 1 pH lg10 13 13 小结 1 酸I 酸II H 2 碱I 碱II OH 3 酸I 碱II完全中和 H OH 1 10 7mol L酸过量 H 碱过量 OH 小结 例题 PH1 8的NaOH溶液与PH2 10的NaOH溶液等体积混合 求混合溶液的PH 解一 c H 1 10 8c H 2 10 10 c H 混 10 8 10 10 2 5 05 10 9 PH 9 lg5 05 8 3 解二 c H 1 10 8 c OH 1 10 6c H 2 10 10 c OH 2 10 4 c OH 混 10 6 10 4 2 5 05 10 5 POH 5 lg5 05 4 3 PH 9 7 知识小结 混合溶液PH计算的有关规律 1 强酸或强碱溶液的等体积混合 当PH相差两个或两个以上的单位时 酸 PH小 0 3 碱 PH大 0 3 2 强酸和强碱的等体积混合 若PH酸 PH碱 14 则PH混 7 若PH酸 PH碱 则PH混 PH酸 0 3 若PH酸 PH碱 1 则PH混 PH碱 0 3 人体几种体液和代谢产物的正常pH 人体体液和代谢产物都有正常的pH范围 测定人体体液和代谢产物的pH 可以帮助了解人的健康状况 一些体液和代谢产物的正常pH如上图所示 三 pH值的应用 一些重要农作物最适宜生长的土壤的pH值 酸碱中和滴定 一 酸碱中和滴定基本原理 1 化学分析的分类 鉴定物质组成成分 叫做 测定物质组成成分的含量 叫做 定性分析 定量分析 酸碱中和滴定就是一种基本定量分析方法 2 酸碱中和滴定的定义 用已知 来测定 的定量分析方法叫做酸碱中和滴定 物质的量浓度 碱 或酸 的酸 或碱 未知物质的量浓度的 一 酸碱中和滴定基本原理 H OH H2O 酸碱中和滴定 3 原理 中和反应中 当n H n OH 完全中和 对于一元酸与碱反应时 C酸V酸 C碱V碱 4 关键 准确测出参加反应的两种溶液的体积 准确判断中和反应是否恰好进行完全 用0 1000mol L的NaOH溶液 滴定20 00ml0 1000mol L的HCl溶液 求随VHCl的增大 pH 滴定过程的pH变化 误差 0 02 40 0 0005 0 05 思考 突跃范围 20 02mL 19 98mL 加入NaOH溶液的体积V mL 溶液的pH 突跃 的存在为准确判断终点提供了方便 1 酸碱中和滴定所需的仪器 二 酸碱中和滴定所需的仪器和试剂 1 如何判断酸式滴定管和碱式滴定管 4 滴定管准确读到多少毫升 可估读到多少毫升 2 量筒和滴定管的 0 刻度位置是否一致 3 量筒和滴定管哪个更精确一些 想一想 中和滴定 主要实验仪器 量取液体常用仪器 量筒 移液管 滴定管 量筒 粗量仪 10mL量筒最小分刻度为0 1mL 读数精确到0 1mL 无 O 刻度 移液管 精量仪 读数精确到0 01mL准确量取一定量的试液 中和滴定时用来量取待测液 滴定管标有温度 容积 0 刻度在最高点思考 0 刻度在最高点的构造有何好处 常用规格 25mL 50mL思考 25mL量程的滴定管只能盛放25mL的液体吗 最小分刻度 0 1mL 读数精确到0 01mL 精量仪可估读一位 粗量仪不能估读 中和滴定 主要实验仪器 2 中和滴定指示剂的选择 酚酞 无 粉红 粉红 无 甲基橙 橙 黄 黄 橙 无 粉红 黄 橙 4 3突跃范围9 7 石蕊的变色不明显 所以不能做中和滴定的指示剂 三 酸碱中和滴定实验操作 滴定 锥形瓶的准备 滴定管的准备 计算 检漏 洗涤 润洗 注液 赶气泡 调液 读数 润洗 用标准液或待测液分别润洗酸式滴定管和碱式滴定管 调液 调节液面至零或零刻度线以下 如果尖嘴部分有气泡 要排出气泡 读数 视线和凹液面最低点相切 平视 滴定管的准备 洗涤后 用滴定管注入一定体积的待测溶液到锥形瓶中 滴加2 3滴指示剂 只要洗干净即可 锥形瓶的准备 1 取标准盐酸溶液 用标准液润洗酸式滴定管1 2次 注入标准液至 0 刻度线以上 固定在滴定管夹上 迅速转动活塞将尖嘴气泡排除并调整液面在 0 刻度以下 记下准确读数 操作步骤 2 取待测NaOH溶液 用待测液润洗碱式滴定管1 2次 注入待测液至 0 刻度线以下 固定在滴定夹上 迅速挤压玻璃球 将尖嘴气泡排出 调整液面在 0 或 0 刻度线以下 准确记下读数 往洁净的锥形瓶内准确放入25 00毫升的碱液 操作步骤 3 滴定