水的电离和溶液的pH 基础知识讲义-人教版高中化学选择性必修一

第二节水的电离和溶液的pH

一、水的电离

(一)水的电离

+

1、电离方程式：H2O^=iH+OH或H2O+H2O=iH.Q-+OH-

2、特点：(1)极难电离

(2)可逆过程，吸热

(3)25℃,水中的c(H+)=c(OH)=1.0X1O,mol/L

(4)由水电离出的H+与OFT浓度相等,即c(H+)水ROH)水

3、影响因素：(1)促进：①升温②加活泼金属③加弱碱阳离子或弱酸阴离子(即能水解

的盐)④电解

(2)抑制：①降温②加酸或碱③加强酸酸式盐

(二)水的离子积

1、定义：当水的电离达到平衡时，电离产物H+和OH浓度之积是一个常数，称为水的离子

积常数，简称水的离子积，用K“，表示。

+

2、表达式：Kw=c(H)•c(OH)

说明：①c(H-)和c(OH)均表示整个溶液中的H，、OH的总物质的最浓度

②Kw不仅适用户纯水，也适用于酸、碱、盐的稀溶液

酸溶液中：Kw=c(H+)般•c(OHk

碱溶液中：Kw=c(H+)水•c(OH)«

盐溶液中：Kw=c(H+)水-c(OHk

③不同溶液中的c(H+)、c(OH)可能不同，但任何溶液中的c(H+)水=c(OH)水

14

④25℃时，水中的c(H+)=c(OH)=l.0X10-7moi/L,Kw=1.0X10

12

100℃时,水中的C(H+)=C(OH)P|.()XIdmol/L,Kw=1.0XIO

⑤Kw有单位，其单位为moH・L-2,因其复杂通常省略

⑥Kw只与温度有关，温度升高，Kw增大，水更易电离

二、溶液的酸碱性与pH

(一)溶液酸碱性的判断：看c(H+)与c(OH-)的相对大小

当c(H+)=c(OH)时，为中性；当c(H+)>c(OH)时，为酸性；当《田)4(0田)时，为碱

性

(二)酸性强弱的判断

溶液中酸性的强弱：c(H+)越大，酸性越强

酸的酸性强弱：看酸电离出的H+的难易，越容易电离出H+,酸性越强

(三)溶液酸碱性的表示方法

当c(H)或c(OH)大于或等于1mol/L时，用c(FT)或c(OH)直接表示

当c(H，)或c(OH)小于Imol/L时，用pH表示

(四)pH

1、定义：用c(H一)的负对数来表示溶液酸碱性的强弱

2、适用范围：稀溶液

3、表达式：pH=・lgc(H+)或c(H+)=1.0X10-pHmol/L

4、意义:pHtf碱性增强,pHI一酸性增强

5、pH与溶液龄碱性的关系：

假25℃25c

中性溶液c(H+)=c(OH)c(H*)=LOXIO?pH=7

酸性溶液c(H+)>c(OH)c(H+)>1.0X107pH<7

碱性溶液c(H+)<c(OH)c(H)<1.0X10-7pH>7

注：在分析c(H+)、pH与溶液的酸碱性关系时，要注意溶液的温度

(五)溶液酸碱性的测定方法

I、用pH试纸测定

(1)pH试纸的制作：是将试纸用多种酸碱指示剂的混合溶液浸透，经晾干制成的，pH试

纸一般呈黄色。

(2)pH试纸的种类：①广泛pH试纸：pH范围是1-14(最常用)或1-10,所测pH都为

整数

②精密pH试纸：pH范围较窄，可判别pH差值为0.2或0.3

③专用pH试纸：用于酸性、中性或碱性溶液的专用pH试纸

(3)pH试纸的使用方法：取一小块试纸放在玻璃片或表面皿或点滴板上，用洁净干燥的玻

璃棒直接蘸取待测液滴在干燥的试纸上，试纸变色后，在30s内与

标准比色卡比较。

标准比色卡：其颜色与光谱一致，按pH从小到大依次是：红橙黄(酸性)、绿(中性〕、蓝

赞紫(碱性)

(4)注意：①pH试纸不能用水润湿，否则可能使测量结果偏大、偏小、不变

②所测pH值一般为整数

③若某溶液具有漂白性，则不能用酸碱指示剂测定溶液的酸碱性，也不能用

pH试纸测定其pH

2、用pH计：pH计也叫酸度计，有多种型号，使用方法不尽相同，可精密测量溶液的pH,

可精确到小数点后两位。其量程为0-14。

3、用酸碱指示剂测定：酸碱指示剂一般是有机弱酸(或弱碱)，它们的颜色变化是在一定的

pH范围内发生的，因此，可以用这些弱酸、弱碱来测定溶液的pH。但只能测出pH的范围,

•般不能准确测定pH的具体值。常用指示剂的变色范闱和颜色变化表示如下表：

指示剂甲基堂石蕊酚酣甲基红

变色范围pH3.1-4.45.0-8.08.2-10.04.4-62

溶液颜色红、橙、黄红、紫、蓝无色、浅纥、红红、橙、黄

(六)溶液中pH的计算

1、单一溶液的pH计算

(1)强酸：c(酸)fc(H+)fpH

Kw

(2)强碱：c(碱)c(H+)-pH

注：对于碱而言，必须先算出c(OH),再算出c(H+),再求pH值，不能直接求c(H+)

2、酸碱混合溶液的pH计算

(I)两种强酸混合：CW〉/“)M+C(H，)2%

匕+匕

(2)两种强碱混合：c(OH)*c(。”)2匕->pH

M+丫2

(3)强酸与强碱混合：

①若恰好完全反应，溶液呈中性，pH=7

②酸过量，conL—TPH

%+%

③碱过量，c(OH-).'"")酸%"-

特殊：强酸、强碱溶液等体积混合时pH的计算

混合物质两种溶液pH关系混合后溶液pH

A、B均为酸pHA<pHB,且pH之差22PHA+0.3

A、B均为碱pHA<pHB,且pH之差22pHB—0.3

pHA+pHB=147

A是酸，B

pHA+pHB<l4（酸剩余）PHA+0.3

7C碱

（碱剩余）

pHA+pHB>14pHB—0.3

④强酸与弱碱或强碱与弱酸等体积混合

当pH酸+pH*14时，若是强酸与弱碱混合，则弱碱过量，pH>71弱过量，显弱性

若是强碱与弱酸混合，则弱酸过量，pH<7

3、稀释后溶液pH的计算

(1)强酸;pH=a»加水稀释1011倍,则pH=ain

(2)弱酸：pH=a,加水稀释］(T倍，则a<pH<a+n>但都不突破7,无限稀释时等于或接近于7

.X

(3)强碱：pH=b,加水稀释10"倍，则pH=b-n

(4)弱碱：pH=b,加水稀释1(T倍，贝iJb-n<pHvb

(七)pH的应用

1、工业2、农业3、科学研究4、日常生活5、医疗保健

三、酸碱中和滴定

(一)酸碱中和滴定的概念：

依据中和反应，用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的方法

(二)实验原理：

+

酸碱中和滴定的原理:H+OH=H2O即利用中和反应时，c(H+)检•VBFC(OH)碱•VM

+1

则c(H)ffi=------------巴」或c(OH)«=--------"~匕

%%

(三)实验用品

1、仪器：酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、铁架台、锥形瓶、烧杯、pH计

2、试剂：标准液、待测液、指示剂、蒸储水

3、滴定管的使用：

（1）构造：内径均匀，带有刻度的细长玻璃管，下端有控制液体流量的玻璃活塞（或由橡

皮管、玻璃球组成的阀）

注：①滴定管的“0”

刻度在上，由上向下

刻度依次增大下端有

一部分无刻度，全部

容积大于它的最大刻

度值

②滴定管的精确

读数可估读到0.01

（2）用途：精确的放出一定体枳的液体

4、实验步骤

（1）滴定前的准备:

①滴定管：查漏一水洗（洗液一自来水一蒸循水）一润洗一装液一赶气泡一调液面一记录数

据

枪查滴定管是否漏水，在确保不漏水后方可使用

用蒸慵水洗涤滴定管2~3次

用待装液润洗滴定管2~3次

滴定管一

将酸、碱反应液分别注入相应的滴定管中，并使液

面位于滴定管“0”刻度以上2~3mL处

调节滴定管活塞，排出尖嘴部分的气泡，使其充清反

应液（如果滴定管内部有气泡，应快速放液以赶走气泡;

除去碱式滴定管乳胶管中气泡的方法如图”2Y所示），

并使液面位于某一刻度处

记录滴定管读数

②锥形瓶：水洗一装液一加指示剂

用蒸储水洗涤锥形瓶，切记不能用待测液润洗

锥形瓶装入一定量的待测液

滴入2~3滴指示剂

③指示剂的选择：

原则：选用变色明显、灵敏，且变色范围与酸碱恰好完全反应后溶液的pH接近，在pH突变

的范围内，常用甲基橙和酚酷。“强酸滴碱甲基橙，强碱滴酸用酚限，强酸强碱若互滴，

甲基橙酚麟都可以”

变色情况:

滴定种类选用的指示剂滴定终点颜色变化指示剂用量

酚儆红色一无色

强酸滴定强碱

甲基橙黄色一橙色

强酸滴定弱碱甲基橙黄色一橙色

2-3滴

甲基橙红色一橙色

强碱滴定强酸

酚酰无色粉红色

强碱定弱酸酚酉K无色一粉红色

二MH

（2）淌定：塞或挤压玻璃球锥形瓶内边滴边振荡一滴速先快后慢

溶液颜色

的变化一左手控制滴定管活塞,

且结束前不能离开，右手摇

右手摇动锥形瓶

动锥形瓶，眼睛注视锥形瓶

内溶液变化一判定终点一

读数（等l-2min液面稳定

后）

（3）终点判断

①滴定终点：酸碱恰好完全中和的时刻

注：恰好中和二酸碱恰好完全反应工溶液呈中性

②判断终点的方法：等到滴入最后一滴标准液，指示剂变色，且在半分钟内不恢复原来的颜

色，视为滴定终点。

记录此时标准液的体枳。

（4）数据处理:

①酸碱中和滴定：按上述操作重复二至三次，求出所用标准液的平均值，根据公式计算

②用pH计测定待测液的pH和每加入一定量标准液之后的混合pH

以标准液体积为横坐标，以pH为纵坐标，作图（以NaOH滴定HCI为例）

次

变

8

范当接近滴定终点（pH=7）时，很少量（0.04mL,约

6里

一滴*

2

碱或酸就会引起溶液pH突变

0

10203040

“NaOH溶液ymL

（5）误差分析:

“刖一准确量取的待测液体积

①原理：C测二」~「，其中，已知量包括：JC标一标准液的浓度已经给出，未知

%。一不同的酸碱反应时的系数

展只有V标，所以c澜与V标成正比。

②常见误差：标准液在滴定管中的情况

步操作C（浓

骤度）

未用标准溶液涧洗滴定管偏高

洗

锥形瓶用待测溶液润洗偏高

涤

未用待测溶液涧洗取用待测液的滴定管（或移液管）偏低

锥形瓶洗净后瓶内还残留有蒸储水无影

响

快达滴定终点时滴定速度过快，停止滴定后，反加一滴待测液颜色无变偏高

化

滴定前盛装标准液的滴定管尖嘴部分有气泡，移到锥形瓶后消失偏高

滴盛装待测液的滴定管尖嘴部分有气泡,，移到错形瓶后消失偏低

定滴定过程中振荡时有液滴溅出偏低

滴定时有几滴标准溶液附在锥形瓶壁上或滴在锥形瓶外偏高

滴定结束，滴定管尖端挂一液滴未滴下