水的电离与溶液的酸碱性专题

水的电离与溶液的酸碱性专题一、水的电离平衡在任何水溶液中，都存在以下电离平衡：简写为：其电离平衡常数称为水的离子积：25时，纯水电离出的氢离子和氢氧根离子的数量有如下关系：此时水的离子积为一常数，称为电离平衡常数，其值为：需要注意的是，的大小只与温度有关，温度一定，那么一定。不仅适用于纯水，而且适用于任何酸、碱、盐溶液。从前面学习过的知识可知，水的电离是吸热的。综上所述，我们可以知道水的电离有以下几个特征，即：可逆、微弱和吸热。二、影响水电离平衡的外界因素从水的电离方程式可以知道，根据同离子效应，参加酸或碱都会使平衡向左移动。即参加酸或碱都会抑制水的电离。假设参加能够与反响的物质如MgO、NaAc等。那么可以使平衡向右移动，从而促进水的电离。当温度升高时，水的电离程度增大，由此可知，升温可以促进水的电离。综上所述，影响水的电离平衡的因素有如下三个：①酸或碱：抑制水的电离，酸性或碱性越强，那么水的电离被抑制的程度越大；在强酸、强碱溶液中，水的电离被抑制的程度很大，此时可以忽略掉水电离出的或。如在pH=1的强酸溶液中，此时，那么。溶液中的只可能来自于水的电离，根据水的电离方程式：可知，水电离出的的浓度相等。即此时由水电离出的：与总量相比，水电离出的可以忽略不计。②温度：升高温度能够促进水的电离，如100℃时水的电离平衡常数；③其它物质：参加能与反响能促进水的电离；对水的电离的抑制效果是等同的，如pH=3的HAc〔〕、pH=4的NH4Cl〔〕、pH=11的NaOH〔〕、pH=10的Na2CO3〔〕溶液中水的电离程度从大到小的顺序为：三、溶液的酸碱性和pH〔1〕溶液的酸碱性pH的计算公式为：可见，纯水在25℃时的pH=7。需要注意的是，酸性溶液不一定是酸溶液〔可能是NaHSO4溶液〕；pH＜7的溶液也不一定是酸性溶液〔只有温度为常温才对，如100℃时，纯水的pH=6〕；碱性溶液不一定是碱溶液〔可能是Na2CO3溶液〕。例：100℃时，水的，那么该温度下：①NaCl的水溶液中[H+]=，pH=，溶液呈性。②0.005mol/L的稀硫酸的pH=；0.01mol/L的NaOH溶液的pH=。〔2〕pH的测定方法测定pH最简单的方法是用pH试纸。其操作方法为：将一小块pH试纸放在洁净的玻璃片上，用玻璃棒沾取未知液点试纸中部，然后与标准比色卡比拟后读数即可。需要注意的是，事先不能用水湿润PH试纸，如果用湿润的pH试纸测某稀溶液的pH，会造成所测溶液的浓度降低，所测结果将可能偏大，也可能偏小。此外，pH试纸只能读取整数值或范围。除了pH试纸之外，还可以利用酸碱指示剂来测定pH。常用的酸碱指示剂有甲基橙、石蕊和酚酞，其变色范围为：指示剂变色范围的PH石蕊＜5红色5～8紫色＞8蓝色甲基橙＜3.1红色3.1～4.4橙色＞4.4黄色酚酞＜8.2无色8.2～10浅红＞10红色理论上强酸滴强碱或强碱滴强酸均可用甲基橙或酚酞做指示剂。但实际操作中我们滴定时更喜欢颜色由浅变深，这样观察起来更方便。颜色由深变浅时眼睛观察的灵敏度要下降一点，误差会略大一些。强酸滴强碱采用甲基橙做指示剂，滴定终点时颜色由黄变橙，是由浅到深的过程〔假设采用酚酞，滴定终点时颜色由红变无色，是由深到浅的过程〕；而强碱滴强酸那么采用酚酞做指示剂，滴定终点时颜色由无色变为浅粉色，也是由浅到深的过程。中和滴定一般不用石蕊作指示剂，因为其颜色变化相对来说不太明显。四、混合液的pH值计算〔1〕强酸与强酸的混合一般先求，即将两种酸中的离子数相加除以总体积，再求pH：如将的强酸HA和强酸HB等体积混合，如果忽略体积变化，那么有：所以混合后溶液的pH为：〔2〕强碱与强碱的混合一般先求，即将两种酸中的离子数相加除以总体积，再求和pH：如将的强酸AOH和强酸BOH等体积混合，如果忽略体积变化，那么有：所以混合后溶液的pH为：〔3〕强酸与强碱的混合一般先根据计算余下的或，再分为以下三种情况：①恰好完全反响：pH=7；②有剩余，那么用余下的数除以溶液总体积求，再计算pH；③有余，那么用余下的数除以溶液总体积求，再求和pH。需要注意的是，在加法运算中，数量相差100倍以上〔含100倍〕的，小的可以忽略不计。如将20mLpH=1的盐酸中参加1滴〔0.05mL〕0.002mol/LH2SO4溶液后，忽略体积变化有：由于，此时可以忽略滴入的硫酸，即溶液pH不变。例：答复以下问题〔忽略体积变化〕：〔1〕将pH=1的HCl和pH=10的NaOH溶液等体积混合，所得溶液的pH=；〔2〕将pH=5的H2SO4和pH=12的NaOH溶液等体积混合，所得溶液的pH=；五、稀释过程溶液pH值的变化规律无论任何溶液，稀释时pH均是向7靠近〔即向中性靠近〕；任何溶液无限稀释后pH均为7，即：根据溶液的性质的不同，其有限稀释〔稀释倍时〕的pH变化可以分为以下几种情况：强酸溶液：②弱酸溶液：③强碱溶液：同理有：④弱碱溶液：同理有：可以看到，稀释时，弱酸、弱碱〔水解的盐，以后会讲〕溶液的pH变化得慢，强酸、强碱变化得快。需要注意的是，无论任何溶液，其稀释后的pH均不能大于或等于7。例：答复以下问题〔忽略体积变化〕：〔1〕pH=3的HCl稀释100倍后溶液的pH变为；〔2〕pH=3的HAc溶液稀释100倍后pH为，假设使其pH变为5，应稀释的倍数应〔填不等号〕100；〔3〕pH=5的稀硫酸稀释1000倍后溶液中=；〔4〕pH=10的NaOH溶液稀释100倍后溶液的pH变为；〔5〕室温时，0.01mol/L某一元弱酸只有1%发生了电离，那么以下说法错误的选项是〔〕A.上述弱酸溶液的pH＝4B.参加等体积0.01mol/LNaOH溶液后，所得溶液的pH＝7C.参加等体积0.01mol/LNaOH溶液后，所得溶液的pH＞7D.参加等体积pH=10的NaOH溶液后，所得溶液的pH＜7六、典型习题例：答复以下问题：〔1〕与纯水的电离相似，液氨中也存在着微弱的电离：据此判断以下表达中错误的选项是〔〕A．液氨中含有NH3、NH4+、NH2-等微粒B．一定温度下液氨中C(NH4+)·C(NH2-)是一个常数C．液氨的电离到达平衡时C(NH3)=C(NH4+)=C(NH2-)D．只要不参加其他物质，液氨中C(NH4+)=C(NH2-)〔2〕完成以下反响方程式①在液氨中投入一小块金属钠，放出气体。②NaNH2溶于水的反响。③类似于的反响。解析：此题要求掌握水自偶的实质〔水分子电离产生的H+与H2O结合形成H3O+〕以及水的电离平衡，并能迁移应用于对于NH3电离的认识：NH3分子电离产生H+和NH2—，H+与NH3结合生成NH4+，液氨电离产生等量的NH2—与NH4+，一定温度下离子浓度乘积为一常数；NH4+类似于H+，NH2—类似于OH—。具备上述知识后，就可顺利完成解题。答案：〔1〕C〔2〕①2Na+2NH3=H2↑+2NaNH2②NaNH2+H2O=NaOH+NH3↑或NH2—+H2O=OH—+NH3↑③NH2—+NH4+=2NH3↑或NH4Cl+NaNH2=2NH3↑+NaCl例：某温度下纯水中C(H+)=2×10-7mol/L，那么此时溶液中的C(OH-)=___________。假设温度不变，滴入稀盐酸使C(H+)=5×10-6mol/L，那么此时溶液中的C(OH-)=______。解析：由水电离产生的H+与OH-量始终相等，知纯水中C(H+)=C(OH-)。根据纯水中C(H+)与C(OH-)可求出此温度下水的Kw的值，由Kw的性质〔只与温度有关，与离子浓度无关〕，假设温度不变，稀盐酸中Kw仍为此值，利用此值可求出盐酸中的C(OH-)。答案：纯水中C(OH-)=C(H+)=2×10-7mol/LKw=4×10-14稀盐酸中C(OH-)=Kw/C(H+)=(4×10-14)/(5×10-6)=8×10-9mol/L例：某溶液中由水电离出来的C(OH—)=10-12mol/L，那么该溶液中的溶质不可能是〔〕A.HClB.NaOHC.NH4ClD.H2SO4解析：由水电离反响式知：此溶液水电离产生的C(H+)=C(OH—)=10-12mol/L，假设溶液中的H+全部来自水的电离，那么此溶液显碱性是因溶有碱类物质所致，假设溶液中的H+不仅为水电离所产生，那么此溶液显酸性，为酸性物质电离所致。NH4Cl不可能电离产生H+。C。例4：能促进水的电离，并使溶液中C(H+)>C(OH—)的操作是〔〕〔1〕将水加热煮沸〔2〕向水中投入一小块金属钠〔3〕向水中通CO2〔4〕向水中通NH3〔5〕向水中参加明矾晶体〔6〕向水中参加NaHCO3固体〔7〕向水中加NaHSO4固体A.〔1〕〔3〕〔6〕〔7〕B.〔1〕〔3〕〔6〕C.〔5〕〔7〕D.〔5〕解析：此题主要考查外界条件对水的电离平衡的影响，请按如下思路完成此题的解：此题涉及到哪些条件对水的电离平衡的影响？各自对水的电离平衡如何影响？结果任何〔C(H+)与C(OH—)相对大小〕？归纳酸、碱、盐对水的电离平衡的影响。选D。例：以下溶液，一定呈中性的是〔〕A.由等体积、等物质的量浓度的一元酸跟氢氧化钠溶液混合后所形成的溶液B.[H+]=1×10-7mol·L-1的溶液C.pH=14-pOH的溶液D.pH=pOH的溶液解析：此题要求将教材中定义pH方法迁移应用于表示pOH以及pH与pOH的关系，根据pH的定义方法，可定义pOH=―lgC(OH―)，将室温下水的离子积的表达式C(H+)×C(OH—)=10―14两边取负对数，―lgC(H+)―lgC(OH―)=―lg10―14，整理得pH+pOH=14。应用所得关系式分析可得D答案。例：室温下将n体积pH=10和m体积pH=13两种NaOH溶液混合得pH=12的NaOH溶液，那么n：m=。解析：此题是关于两种不反响的溶液混合后溶液pH值的计算，根据混合前后溶质〔NaOH〕量守恒，列式求解得n：m=100：11。规律：有关混合溶液的pH计算，题设条件可千变万化，正向、逆向思维，数字与字母交替出现，但基此题型只有两种：〔1〕混合后不反响，〔2〕混合后反响。对于溶液的稀释，可将水作为浓度为0的溶液，仍属混合后不反响一类，这一类混合溶液的pH应介于两种溶液的pH之间，因而酸、碱溶液无论加多少水稀释，其最终pH均不可能等于纯水的pH〔即常温不可能为7〕。混合溶液pH的计算方法也很简单，即设法求出混合溶液的C(H+)，假设是溶液显碱性，那么必须先求出溶液的C(OH—)，然后再换算为C(H+)或按OH—量守恒列式求解。例：25℃时，假设10体积的某强碱溶液与1体积的某强酸溶液混合后，溶液呈中性，那么混合之前，该碱的pH与强酸的pH之间该满足的关系是___________________