水的电离和溶液的酸碱性三课时

第三章水溶液中的离子平衡,第二节水的电离和溶液的酸碱性,一、水的电离,1、水的电离,水是一种极弱的电解质，水分子之间相互作用会发生微弱电离：,注意：在任何情况下，水所电离出的的H+和OH-相等,2、水的离子积,实验测得，在25时，1L纯水中只有110-7molH2O电离，因此纯水中H+和OH浓度各等于110-7mol/L。,1L纯水中H2O的物质的量为：,n(H2O),55.6mol,c（H）c（OH）11014,（1）水的离子积：在一定温度下，溶液中c（H）与c（OH）的乘积是一个常数，叫做水的离子积常数，简称水的离子积，用符号KW来表示。,（2）KW反映了溶液中c（H）与c（OH）的相互依存关系，它不仅适用于纯水，也适用于其它任何稀溶液。,（3）KW说明任何水溶液中都同时存在H和OH，但不能大量共存。KW=c（H）c（OH）中的c（H）、c（OH）是指溶液中H与OH的总浓度，既包括水电离出的H与OH，也包括酸、碱电离出的H或OH。,KWc（H）c（OH）,3、影响水电离的因素,（1）升高温度，促进水的电离，KW增大。,不同温度下水的离子积常数,在室温下，Kw值为11014,通常100时，KW=110-12,问题讨论1,在水中加入盐酸或NaOH后，水的电离平衡有什么影响？水的离子积是否发生改变？,由于盐酸电离产生H+或NaOH电离产生OH，都能抑制水的电离，使水的电离程度减小，但KW不变。,（2）加入酸或碱，抑制水的电离，但KW不变。,问题讨论2,在酸碱溶液中，水电离出来的c(H+)和c(OH)是否相等？,在酸性溶液中是否有OH存在？在碱性溶液中是否有H+存在？,有,相等,问题讨论3,注意:任何水溶液中H+和OH总是同时存在的,只是相对含量不同.室温下,任何稀的水溶液中C(H+)C(OH)=11014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)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.,1、溶液的酸碱性：看c(H)与c(OH)的相对大小c(H)c(OH)酸性溶液c(H)=c(OH)中性溶液c(H)c(OH)，c(H)1107mol/L酸性溶液,c(H)c(OH)，c(H)1107mol/L碱性溶液,4、硫酸溶液的酸性一定比醋酸溶液的酸性强。,5、升高水温，水的离子积增大，酸性增强。,练习：溶液的酸碱性的正误判断,1、如果c(H)与c(OH)不等，则溶液一定呈现酸碱性。,2、如果c(H)与c(OH)的比值越大，则酸性越强。,3、c(H)等于106mol/L的溶液一定显酸性。,2、溶液的pH,pH=7,如c(H+)=1107mol/L的溶液,（2）pH的表达式：pH=lgc(H),（1）引进pH的必要性：,当c(H)很小时，用c(H)表示溶液的酸碱性很不方便，为简便起见，引进pH的概念。,计算0.01mol/L盐酸溶液的pH,pH=lgC（H+）=lg102=2,例题,=12,计算0.01mol/LNaOH溶液的pH,练习,1、在0.1mol/L的HCl溶液中，c(H+)=_，c(OH)=_，由水电离的c(H+)=_，pH=_。2、在0.1mol/L的氢氧化钠溶液中，c(H+)=_，由水电离的c(OH)=_，pH=_。,0.1mol/L,11013mol/L,11013mol/L,11013mol/L,11013mol/L,1,13,室温下：中性溶液：pH=7酸性溶液：pH7，且pH越大，碱性越强,c（H+）10010110210310410510610710810910101011101210131014,pH01234567891011121314,（3）溶液的酸碱性与pH的关系,（4）pH的范围：014或114,室温,练习：溶液的pH值的正误判断,1、一定条件下pH值越大，溶液的酸性越强。2、用pH值表示任何溶液的酸碱性都很方便。3、pH值等于6一定是一个弱酸体系。4、pH值相同的强酸和弱酸中c（H+）相同，溶质的物质的量浓度相同。,（5）有关溶液pH的计算：,强酸、强碱溶液的pH,强酸：c(酸)c(H)pH,强碱：c(碱)c(OH)c(H)pH,填表,1,11014,0,1104,11010,110a,110a14,两强酸稀溶液混合后的pH,cc混(H)pH,c混(H)=,（5）有关溶液pH的计算：,例：pH=2和pH=5的两种盐酸溶液等体积混合，求混合溶液的pH。,c混(H),2lg2,20.3,2.3,练习：pH=4和pH=6的两种盐酸溶液等体积混合，求混合溶液的pH值,规律：pH相差2以上的两种强酸溶液等体积混合，混合液的pH等于浓溶液的pH加上0.3。,两强碱稀溶液混合后的pH,（5）有关溶液pH的计算：,例：pH=12和pH=9的两种NaOH溶液等体积混合，求混合溶液的pH值。,解：,c混(OH),12lg2,11.7,c混(H),21012mol/L,pHlg(21012),NaOH溶液中OH主要来自NaOH，水的电离产生的OH可忽略，混合溶液中OH的物质的量是混合前两溶液中OH的物质的量之和。两种不同浓度的NaOH溶液混合后，水的电离平衡发生移动，混合液中H的物质的量不是混合前两溶液中H的物质的量之和。,规律：pH相差2以上的两种强碱溶液等体积混合，混合液的pH等于浓溶液的pH减0.3。,例：pH=13和pH=9的两种NaOH溶液等体积混合，求混合溶液的pH值。,例1：1LpH=2盐酸和1LpH=12的Ba(OH)2溶液混合，求混合后溶液的pH值。,强酸与强碱混合液的pH,n(H),1102mol/L1L1102mol,在盐酸中：,在Ba(OH)2溶液中：,n(OH),1102mol/L1L1102mol,n(H)n(OH)，盐酸和Ba(OH)2溶液恰好中和，混合液呈中性，pH7。,例2：0.1LpH=2盐酸和0.1LpH=11的NaOH溶液相混合，求混合后溶液的pH值。,c混(H),n(H),1102mol/L0.1L1103mol,在盐酸中：,在NaOH溶液中：,n(OH),1103mol/L0.1L1104mol,3lg4.5,pHlg(4.5103),4.5103mol/L,在混合溶液中：,例3：pH=3盐酸和pH=13的NaOH溶液等体积混合，求混合后溶液的pH值。,c混(OH),n(H),1103mol,在1L盐酸中：,在1LNaOH溶液中：,n(OH),1101mol,13lg2.012.7,pHlg(2.01013),在2L混合溶液中：,c(H)2.01013mol/L,总结,若恰好中和，c酸(H)V酸c碱(OH)V碱，溶液呈_性，pH_。,中,7,若酸过量，c酸(H)V酸c碱(OH)V碱，溶液呈_性，pH_。,酸,7,7,c余(H),若碱过量，c酸(H)V酸c碱(OH)V碱，溶液呈_性，pH_。,碱,c余(OH),强酸、强碱的稀释：,例1、0.001mol/L盐酸的pH_，加水稀释到原来的10倍，pH_，加水到原来的103倍，pH_，加水到原来的104倍，pH_，加水到原来的106倍，pH_。,3,4,6,7,7,不能大于7,例2、pH=10的NaOH溶液加水稀释到原来的10倍，则溶液的pH=_pH=10的NaOH溶液加水稀释到原来的102倍，则溶液的pH=_pH=10的NaOH溶液加水稀释到原来的103倍，则溶液的pH_pH=10的NaOH溶液加水稀释到原来的105倍，则溶液的pH_,9,8,7,7,不能小于7,强酸（碱）每稀释10倍，pH值向7靠拢一个单位；,酸碱溶液无限稀释，pH只能约等于7；酸不能大于7，碱不能小于7。,弱酸、弱碱的稀释：,在稀释过程中有浓度变化，又有电离平衡的移动，不能求得具体数值，只能确定其pH范围。,1、pH=3CH3COOH溶液加水稀释到原来10倍，溶液的pH值范围_2、pH=12氨水加水稀释到原来100倍，溶液的pH值范围_3、pH=3酸溶液加水稀释到原来100倍，溶液的pH值范围_4、pH=12碱溶液加水稀释到原来1000倍，溶液的pH值范围_,3pH4,10pH12,3pH5,9pH12,（1）定性测定：酸碱指示剂法,三、pH的应用,1、pH测定方法,将pH试纸放在洁净玻璃片（或表面皿）上，用玻璃棒蘸取未知液点在试纸上，然后与标准比色卡比较。,（2）定量测定：pH试纸法、pH计法等,pH试纸的使用方法：,1、能否直接把pH试纸伸到待测液中？2、是否要先湿润pH试纸后，再将待测液滴到pH试纸上？3、能否用pH试纸测出pH=7.1来？,标准比色卡中的数据都是整数,不能,不要,（一）定义：,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。,标准溶液,待测溶液,四、酸碱中和滴定,（二）原理：,对于一元酸和一元碱发生的中和反应：,（三）指示剂的选择,（1）指示剂选择原则：,1、变色要灵敏,2、溶液颜色的变化由浅到深容易观察，而由深变浅则不易观察。,（2）酸碱指示剂的选择和颜色变化如下：,强酸滴定强碱一般选用甲基橙作指示剂；强碱滴定强酸一般选用酚酞指示剂。,（四）所需的仪器,1、滴定管（酸式滴定管、碱式滴定管）,滴定管结构上有什么特点？,滴定管结构：长而直的中空管子，下部有用于控制液体流量的玻璃活塞（酸式）或由橡胶管和玻璃球组成的阀（碱式），活塞或阀的下面还有一段尖嘴玻璃管。在滴定管的上端标有适宜使用的温度和规格。刻度的设置由上及下逐渐增大，有“0”刻度，在滴定管的上方。最大刻度在活塞或阀之上。,（1）用途：滴定管主要用于精确（精确到0.01mL）地放出一定体积的溶液。,观察与讨论1,（2）构造,为什么酸式滴定管不能盛放碱液，碱式滴定管不能盛放酸液？读数时可以读到小数点后几位？,酸式滴定管的下端为玻璃活塞，盛放碱液会生成Na2SiO3等物质，使活塞不能旋转。,碱式滴定管的下端为一段橡胶管，酸液会腐蚀橡胶。,读数时可以读到小数点后两位。,观察与讨论2,（1）如图（）10mL量筒中液面的位置，A与B，B与C刻度间相差1mL，如果A为4，量筒中液体的体积是_mL。(2)如图()表示50mL滴定管中液面的位置，如果液面处的读数是a，则滴定管中液体的体积（填代号）_。是amLB.是(50-a)mLC.一定大于amLD.一定大于(50-a)mL,（）,(),3.2,D,练习,分别把酸、碱反应液加入酸式滴定管、碱式滴定管中，使液面位于“0”刻度线以上；并把滴定管垂直固定在滴定管夹上。,（3）滴定管的使用方法,检查和洗涤仪器：,滴定管在使用前，首先要检查活塞或阀是否漏水。只有不漏水的滴定管才能使用。再将滴定管用蒸馏水洗涤干净。,润洗仪器,用所要装的酸、碱溶液润洗23次。,加入反应液,调节起始读数,在滴定管下放一烧杯，调节活塞，使滴定管尖嘴部分充满反应液，并使液面在“0”或“0”以下某一刻度处。记下准确读数。,放出反应液,2、铁架台、滴定管夹,3、锥形瓶：只水洗不润洗,（四）所需的仪器,4、烧杯,（五）滴定操作步骤：,1、滴定前准备：查漏-洗涤-润洗-装液-排气泡-调整液面并记录,2、取待测液，加指示剂,3、用标准溶液滴定,5、滴定操作重复23次。,4、准确记下终止读数，并准确求得滴定用去的标准溶液体积。,6、将几次滴定用去的标准溶液的体积的平均值代入公式计算：,（七）误差分析：,（1）滴定前在用蒸馏水清洗滴管后，未用标准盐酸溶液润洗：,由于管内存有少量水，使标准液浓度降低，则所用的VHCl(aq)偏大，c(NaOH)偏高。,（2）滴定前，滴定管尖端有气泡，滴定后气泡消失：,由于一部分酸液用于填充气泡所占体积，则参加反应的VHCl(aq)较测定体积小，用于计算的VHCl(aq)偏大，c(NaOH)偏高。,（3）滴定前，用待测浓度的NaOH溶液润洗锥形瓶，然后盛装一定体积的待测液,使锥形瓶内待测液的溶质的物质的量增大，因而VHCl(aq)增大，c(NaOH)偏高。,（4）读VHCl(aq)的刻度时，滴定前仰视，滴定后平视：,俯视图,仰视图,滴定管的读数,正确视线,仰视视线,正确读数