水的电离和溶液的pH教学设计

第3章第二节水的电离和溶液的PH一、水的电离1.水的电离水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离，其电离方程式为2H2OH3O＋＋OH－，可简写成H2OH＋＋OH－。2.水的离子积常数（1）概念：在一定温度下，当水的电离达到平衡时，c(H+)与c(OH-)的乘积是一个常数，称为水的离子积常数，简称为水的离子积，用Kw表示。（2）表达式：Kw＝c(H＋)•c(OH－)25℃时，Kw＝1.0×10－14影响因素：Kw是一个与温度有关的常数，温度升高，Kw增大。适用范围：Kw不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。在任何水溶液中均存在H＋和OH－，只要温度不变，Kw不变。【注】在不同溶液中，c(H＋)、c(OH－)可能不同，但任何溶液中由水电离出的c(H＋)和c(OH－)总是相等的。3.影响水的电离平衡的因素(1)升高温度，水的电离程度增大，Kw增大。(2)加入酸或碱，水的电离程度减小，Kw不变。(3)加入弱碱阳离子或弱碱阴离子，水的电离程度增大，Kw不变。4．外界条件对水的电离平衡的影响体系变化条件平衡移动方向Kw水的电离程度c(OH－)c(H＋)酸逆不变减小减小增大碱逆不变减小增大减小弱碱阳离子或弱碱阴离子Na2CO3正不变增大增大减小NH4Cl正不变增大减小增大温度升温正增大增大增大增大降温逆减小减小减小减小其他，如加入Na正不变增大增大减小例1.常温下，0.01mol/L的盐酸溶液中，溶液中c(H＋)、c(OH－)分别为多少？由水电离出的c(H＋)、c(OH－)分别为多少？解：酸溶液中， （太少，可忽略）①，根据Kw计算可得出，②=例2.常温下，0.01mol/L的NaOH溶液中，溶液中c(H＋)、c(OH－)分别为多少？由水电离出的c(H＋)、c(OH－)分别为多少？解：碱溶液中， ①，根据Kw计算可得出，②=例3.某溶液中，水电离出的c(H＋)=1×10-9mol/L，求该溶液中的中c(H＋)、c(OH－)分别为多少？解：<,说明水电离受到抑制作用，溶液为酸溶液或者碱溶液。①若为酸溶液：，根据，,得出。即，②若为碱溶液：，根据，得出。即，例1.计算下列情况下的pH（室温下）（1）溶液中水电离出的c(H+)=10-14mol/L，pH＝。（2）溶液中水电离出的c(H＋)·c(OH－)＝10－20，pH＝。（3）溶液中c(H+)水=10-amol/L，pH＝。（4）溶液中eq\f(c(H＋),c(OH－))=10－10，pH＝。【答案】（1）0或14（2）4或10（3）14-a或a（4）12二、溶液的酸碱性与pH1.溶液的酸碱性溶液的酸碱性取决于溶液中c(H＋)和c(OH－)的相对大小。(用“>”“＝”或“<”填空)酸性溶液中中性溶液中碱性溶液中c(H＋)>c(OH－)c(H＋)＝c(OH－)c(H＋)<c(OH－)2.溶液的PH（1）计算公式：pH＝－lgc(H＋)。（2）溶液的酸碱性与pH的关系室温下：【注】PH=7的溶液不一定是中性溶液；只有室温下，PH=7的溶液才是中性溶液。（3）测量①酸碱指示剂法：指示剂变色范围的pH甲基橙<3.1红色3.1～4.4橙色>4.4黄色酚酞<8.2无色8.2～10.0粉(浅)红色>10.0红色石蕊<5.0红色5.0～8.0紫色>8.0蓝色②pH试纸法：取一小块试纸放在干燥洁净的玻璃片或表面皿上，用洁净干燥的玻璃棒蘸取待测溶液点在试纸的中央，变色后与标准比色卡对比，即可确定溶液的pH。【注】PH试纸使用注意事项：PH试纸测量PH时不能用水润湿；广泛PH试纸范围是1～14；PH试纸测定溶液的PH都为整数；PH试纸不能测漂白性溶液或强氧化性溶液的PH。③pH计法：PH计又叫酸度计，可用来精密测量溶液的PH。例2..已知T℃时水的离子积常数为Kw，该温度下，将浓度为amol·L－1的一元酸HA与bmol·L－1的一元碱BOH等体积混合，可判定该溶液呈中性的依据是()A．a＝bB．混合溶液的pH＝7C．混合溶液中，c(H＋)＝eq\r(Kw)mol·L－1D．混合溶液中，c(H＋)＋c(B＋)＝c(OH－)＋c(A－)【答案】C3.常见溶液PH计算（1）单一溶液的pH计算①强酸溶液，如HnA，设浓度为cmol/L，c(H＋)＝ncmol/L，pH＝－lgc(H＋)＝－lg(nc)。②强碱溶液(25℃)，如B(OH)n，设浓度为cmol/L，c(H＋)＝eq\f(10－14,nc)mol/L，pH＝－lgc(H＋)＝14＋lg(nc)。 （2）混合溶液的pH计算①两种强酸混合：直接求出c(H＋)混，再据此求pH。c(H＋)混＝eq\f(c1（H＋）V1＋c2（H＋）V2,V1＋V2)。②两种强碱混合：先求出c(OH－)混，再据Kw求出c(H＋)混，最后求pH。c(OH－)混＝eq\f(c1（OH－）V1＋c2（OH－）V2,V1＋V2)。③强酸、强碱混合：先判断哪种物质过量，再由下式求出溶液中H＋或OH－的浓度，最后求pH。c(H＋)混或c(OH－)混＝eq\f(|c（H＋）酸V酸－c（OH－）碱V碱|,V酸＋V碱)。【总结】溶液pH计算口诀酸按酸(H＋)——先计算混合后的c(H＋)。碱按碱(OH－)——先计算混合后的c(OH－)。同强相混弱点三——即25℃时两强酸等体积混合，pH＝pH小＋0.3；两强碱等体积混合，pH＝pH大－0.3。异强相混看过量——强酸强碱混合先判断过量。例3.室温下，将pH＝2的盐酸和pH＝5的盐酸等体积混合后，混合溶液的pH约是()A．2.3B．2.7C．4.3D．4.7【答案】A例4.在常温下，将pH＝8的NaOH溶液与pH＝10的NaOH溶液等体积混合后，溶液的pH最接近于()A．8.3B．8.7C．9 D．9.7【答案】D例5.25℃,将100mL0.14mol/LNaOH溶液与100mL0.06mol/L硫酸溶液混合,所得200mL混合溶液的pH为()A.12 B.12.3 C.13 D.14【答案】A例6.室温下，将pH＝3的H2SO4溶液和pH＝12的NaOH溶液混合，当混合溶液的pH＝10时，强酸和强碱的体积之比为()A．1∶9B．9∶1C．10∶1D．1∶10【答案】B例7..判断下列溶液在常温下的酸碱性(填“酸性”“碱性”或“中性”)。(1)相同浓度的HCl和NaOH溶液等体积混合________。(2)相同浓度的CH3COOH和NaOH溶液等体积混合_________。(3)相同浓度的NH3·H2O和HCl溶液等体积混合___________。(4)pH＝2的HCl和pH＝12的NaOH溶液等体积混合______________。(5)pH＝3的HCl和pH＝10的NaOH溶液等体积混合______________。(6)pH＝3的HCl和pH＝12的NaOH溶液等体积混合______________。(7)pH＝2的CH3COOH和pH＝12的NaOH溶液等体积混合_______________。(8)pH＝2的HCl和pH＝12的NH3·H2O溶液等体积混合______________。【答案】(1)中性(2)碱性(3)酸性(4)中性(5)酸性(6)碱性(7)酸性(8)碱性【总结】混合溶液酸碱性的判断规律(1)等浓度等体积的一元酸与一元碱混合的溶液——“谁强显谁性，同强显中性”中和反应反应后所得溶液的酸碱性强酸与强碱中性强酸与弱碱酸性弱酸与强碱碱性(2)室温下，已知酸和碱pH之和的溶液等体积混合①两强混合a．若pH之和等于14，则混合后溶液显中性，pH＝7。b．若pH之和大于14，则混合后溶液显碱性，pH>7。c．若pH之和小于14，则混合后溶液显酸性，pH<7。②一强一弱混合——“谁弱显谁性”pH之和等于14时，一元强酸和一元弱碱等体积混合呈碱性；一元弱酸和一元强碱等体积混合呈酸性。例8.在某温度时，测得0.01mol·L－1NaOH溶液的pH为11。(1)该温度下水的离子积常数Kw＝________。(2)在此温度下，将pH＝a的NaOH溶液VaL与pH＝b的硫酸VbL混合。①若所得混合液为中性，且a＝12，b＝2，则Va∶Vb＝________；②若所得混合液为中性，且a＋b＝12，则Va∶Vb＝________。【答案】(1)10－13(2)①1∶10②10∶14.酸或碱溶液稀释后的PH计算例9.有关pH计算结果一定正确的是 ()①强酸pH＝a，加水稀释到10n倍，则pH＝a＋n②弱酸pH＝a，加水稀释到10n倍，则pH＜a＋n(a＋n＜7)③强碱pH＝b，加水稀释到10n倍，则pH＝b－n④弱碱pH＝b，加水稀释到10n倍，则pH＞b－n(b－n＞7)A．①② B．②③ C．③④ D．②④【答案】DpH＝1的两种酸溶液A、B各1mL，分别加水稀释到1000mL，其pH与溶液体积的关系如图，下列说法正确的是 ()①若a＜4，则A、B都是弱酸②稀释后，A酸溶液的酸性比B酸溶液强③若a＝4，则A是强酸，B是弱酸④A、B两种酸溶液的物质的量浓度一定相等①④ B．②③ C．①③ D．②④【答案】C例11.下列关于电解质溶液的叙述正确的是()A．pH＝4．5的番茄汁中c(H+)是pH＝6．5的牛奶中c(H+)的100倍B．pH相同的盐酸和醋酸溶液，加水稀释100倍后两溶液pH仍相同C．中和pH与体积均相同的盐酸和醋酸