化學(xué)選修第三章第二節(jié)水的電離和溶液的酸堿性

化學(xué)選修第三章第二節(jié)水的電離和溶液的酸堿性第一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五有關(guān)KW的計(jì)算，特別是非常溫下的計(jì)算pH的計(jì)算中和滴定及誤差分析第二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五一、水的電離1、水是一種極弱的電解質(zhì)2、水的電離方程式H2O+H2OH3O++OH--

通常簡化表示為：H2OH++OH--

3、水的電離特點(diǎn)（1）、水分子與水分子之間的相互作用導(dǎo)致極少量的水分子發(fā)生電離（2）、水的電離極其困難，只有極少數(shù)的水分子能發(fā)生電離水合氫離子第三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五4、水的離子積實(shí)驗(yàn)證明：在一定溫度下，c(H+)和c(OH--)的乘積是一個(gè)常數(shù)，即：

KW叫做水的離子積常數(shù)，簡稱水的離子積

KW只受溫度影響，溫度升高，KW增大在25℃時(shí)，KW=c(H+)·c(OH--)=1.0×10--14

c(H+)=c(OH--)=1.0×10--7mol/LKW=c(H+)·c(OH--)第四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五二、溶液的酸堿性與pH思考與交流：P461、酸或堿的稀溶液的密度與純水相近，1L酸或堿的稀溶液約為1000g，其中H2O的物質(zhì)的量近似為1000g÷18.0g/mol=55.6mol。此時(shí)，發(fā)生電離的水是否仍為純水狀態(tài)時(shí)的1×10--7mol/L？

由H2OH++OH--可知加入酸或堿時(shí)增大了c(H+)或c(OH--)的濃度，抑制了水的電離，因此實(shí)際發(fā)生電離的水小于1.0×10--7mol/L（增大生成物濃度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)）

1000g/L÷18.0g/mol=55.6mol/L第五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五2、比較下列情況下，c(H+)和c(OH--)的值或變化趨勢（增加或減少）c(H+)<c(OH--)c(H+)>c(OH--)c(H+)=c(OH--)c(H+)和c(OH--)大小比較增大減少1.0×10--7mol/Lc(OH--)減少增大1.0×10--7mol/Lc(H+)加少量氫氧化鈉加少量鹽酸純水第六頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五3、酸性溶液中是否有OH--存在？堿性溶液中是否有H+存在？試解釋原因。都存在，任何水溶液中都存在水的電離平衡，就有H+和OH--（可逆反應(yīng)的特點(diǎn)：反應(yīng)物和生成物共存）

第七頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五

既然在酸性溶液或者堿性溶液中也存在水的電離平衡，因此，

水的離子積不僅適用于純水，也適用于稀的電解質(zhì)水溶液1、KW在電解質(zhì)溶液中的存在25℃時(shí)，KW=c(H+)·c(OH--)=1.0×10--14第八頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五2、KW在電解質(zhì)溶液中的應(yīng)用利用KW可求稀電解質(zhì)溶液中的c(H+)或c(OH--)25℃時(shí)，KW=1.0×10--14

，則中性溶液：

c(H+)=c(OH--)=1.0×10--7mol/L酸性溶液：

c(H+)>c(OH--)，c(H+)>1.0×10--7mol/L堿性溶液：

c(H+)<c(OH--)，c(H+)<1.0×10--7mol/L第九頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五3、溶液的酸、堿性與pH的關(guān)系（1）、pH與溶液酸堿性的關(guān)系pH1234567891011121314←—————↑———————→

酸性溶液中c(H+)高，堿性溶液中c(OH--)高而c(H+)低因此pH的大小與c(H+)有關(guān)酸性中性堿性第十頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五（2）、pH的定義：pH=--lgc(H+)如：c(H+)=1.0×10--7mol/L的溶液

pH=--lg10--7=7.0c(H+)=1.0×10--5mol/L的溶液

pH=--lg10--5=5.0c(H+)=1.0×10--9mol/L的溶液

pH=--lg10--9=9.0（3）、適用范圍：稀電解質(zhì)溶液（c(H+)在10--14mol/L~1mol/L）說明：濃溶液直接用c(H+)或c(OH--)表示

第十一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五4、pH的測量（1）、pH計(jì)（2）、pH試紙pH試紙的使用方法：取一片pH試紙，放在潔凈的表面皿或玻璃片或點(diǎn)滴板上，用玻璃棒沾取待測液點(diǎn)在試紙中部，然后與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照讀數(shù)

第十二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五練習(xí)1：把1mL0.1mol/L的H2SO4加入水配制成2L溶液，在此溶液中由水電離產(chǎn)生的H+其濃度接近于（）A、1×10--4mol/LB、1×10--8mol/LC、1×10--11mol/LD、1×10--10mol/LD

第十三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五練習(xí)2：在由水電離產(chǎn)生的H+的濃度為1×10--13mol/L的溶液中，一定能大量共存的離子組是（）①、K+

、Cl--

、NO3--

、S2--

②、K+

、Fe2+

、I--

、SO42--

③、Na+

、Cl--

、NO3--

、SO42--

④、Na+

、Ca2+

、Cl--

、HCO3--

⑤、K+

、Ba2+

、Cl--

、NO3--

A、①③B、③⑤C、③④D、②⑤B第十四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五5、溶液中H+和OH--的來源（1）、純水25℃時(shí)，c(H+)=c(OH--)=10--7mol/L（2）、酸的溶液：溶質(zhì)為酸：H+

：來自溶質(zhì)酸和水（很少）OH--

：來自水因此，在酸溶液中：c(H+)總

=c(H+)酸

+c(H+)水c(OH--)總

=c(OH--)水KW=c(H+)總·c(OH--)總則計(jì)算酸溶液中由水電離出的c(H+)或c(OH--)：

c(H+)總c(H+)酸c(H+)水少多≈

=c(OH--)水≈c(H+)酸≈c(H+)酸·c(OH--)水第十五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五（2）、堿的溶液：溶質(zhì)為堿：H+

：來自水OH--

：來自溶質(zhì)堿和水（很少）因此，在堿溶液中：c(H+)=c(H+)水c(OH--)總

=c(OH--)堿

+c(OH--)水

KW=c(H+)總·c(OH--)總

則計(jì)算堿溶液中由水電離出的c(H+)或c(OH--)：

c(OH--)總

c(OH--)堿

c(OH--)水少多≈

=c(H+)水≈c(OH--)堿≈c(H+)水·c(OH--)堿第十六頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五結(jié)論：當(dāng)題目出現(xiàn)“由水電離出的c(H+)或c(OH--)=1×10-amol/L（a>7）的溶液”時(shí)，溶液既可能是酸性，也可能是堿性（相似的有“加入鋁粉后放出H2的溶液”）第十七頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五練習(xí)3：在25℃時(shí)，某溶液中由水電離出的c(H+)=1×10--12mol/L，則該溶液的pH可能是（）A、12B、7C、6D、2AD

第十八頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五練習(xí)4：在由水電離出的c(OH--)=10--14mol/L的溶液中，一定能大量共存的離子組是（）A、K+

、Fe2+

、SO32--

、MnO4--

B、Na+

、Cl--

、NO3--

、SO42--

C、Al3+

、NH4+

、Cl--

、SO42--

D、Na+

、AlO2--

、Br--

、Cl--

B

第十九頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五三、溶液pH的計(jì)算1、基本計(jì)算過程：原則：酸性溶液以c(H+)進(jìn)行計(jì)算，堿性溶液以c(OH--)進(jìn)行計(jì)算解題順序（1）、先判斷溶液酸堿性（2）、若為酸性溶液，先計(jì)算c(H+)，再計(jì)算pH（3）、若為堿性溶液，先計(jì)算c(OH--)，再計(jì)算c(H+)，最后計(jì)算pH第二十頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五2、酸與酸混合再求pH3、堿與堿混合再求c(H+)，最后求pH第二十一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五4、酸和堿混合（1）、酸過量再求pH（2）、堿過量再求c(H+)，最后求pH第二十二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五5、混合溶液pH值的近似處理已知pH值的等體積強(qiáng)酸與強(qiáng)酸混合：pH≈pH小

+0.3已知pH值的等體積強(qiáng)堿與強(qiáng)堿混合：pH≈pH大

--0.3第二十三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五6、未知酸、堿的混合（25℃）酸pH=x、堿pH=y，且x+y=14時(shí)，等體積混合：若pH=7為強(qiáng)酸、強(qiáng)堿若pH>7為強(qiáng)酸、弱堿若pH<7為弱酸、強(qiáng)堿重要內(nèi)容，熟記并且能熟練運(yùn)用第二十四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五練習(xí)5：室溫下，下列混合溶液的pH一定小于7的（）A、pH=3的鹽酸和pH=11的氨水等體積混合B、pH=3的鹽酸和pH=11的氫氧化鋇溶液等體積混合C、pH=3的醋酸和pH=11的氫氧化鋇溶液等體積混合D、pH=3的硫酸和pH=11的氨水等體積混合C

第二十五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五1、溶液稀釋或濃縮過程中pH值的變化與c(H+)變化例1、某鹽酸溶液，欲pH值增1或減1，問c(H+)怎樣變化？溶液體積怎樣變化？

強(qiáng)酸溶液，pH值每增加1個(gè)單位，c(H+)變?yōu)樵瓭舛鹊?/10倍，溶液應(yīng)當(dāng)稀釋到原來體積的10倍；

pH值每減少1個(gè)單位，c(H+)變?yōu)樵瓭舛鹊?0倍，溶液應(yīng)當(dāng)濃縮到原來體積的1/10倍。四、溶液的稀釋與過度稀釋第二十六頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五例2、某氫氧化鈉溶液，欲pH值增1或減1，問c(OH--)怎樣變化？溶液體積怎樣變化？強(qiáng)堿溶液，pH值每增加1個(gè)單位，c(OH--)變?yōu)樵瓭舛鹊?0倍，溶液應(yīng)當(dāng)濃縮到原來體積的1/10倍；pH值每減少1個(gè)單位，c(OH--)變?yōu)樵瓭舛鹊?/10倍，溶液應(yīng)當(dāng)稀釋到原來體積的10倍。c(H+)變?yōu)樵瓭舛鹊?/10倍）c(H+)變?yōu)樵瓭舛鹊?0倍）第二十七頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五結(jié)論：（1）、pH=a的酸稀釋到原來的10n倍：強(qiáng)酸：pH=a+n<7弱酸：a<pH<a+n<7（2）、pH=b的堿稀釋到原來的10n倍：強(qiáng)堿：pH=b–n>7弱堿：7<b--n<pH<b第二十八頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五2、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的稀釋及過度稀釋的pH計(jì)算例3、在10mL10--4mol/LHCl溶液中加水至100mL時(shí)，溶液的pH值是_____；若加水至105mL時(shí)，溶液的pH值____________________。例4、在10mLpH=10的NaOH溶液中加水至1000mL時(shí)，溶液的pH值是____；若加水至106mL時(shí)，溶液的pH值____________________。5pH接近7，但略小于78pH接近7，但略大于7第二十九頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五例5、比較下列各組酸稀釋后的pH大?。?、pH均為1的鹽酸和硫酸用蒸餾水稀釋相同倍數(shù)，則pH(鹽酸)___pH(硫酸)2、濃度均為1mol/L的鹽酸和硫酸用蒸餾水稀釋相同倍數(shù)，則pH(鹽酸)____pH(硫酸)3、pH均為4的鹽酸和醋酸用蒸餾水稀釋相同倍數(shù)，則pH(鹽酸)___pH(醋酸)4、濃度均為1mol/L的鹽酸和醋酸用蒸餾水稀釋相同倍數(shù)，則pH(鹽酸)____pH(醋酸)=>><第三十頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五3、等pH值的強(qiáng)酸與弱酸的稀釋對(duì)比（pH值相同的鹽酸與醋酸用蒸餾水稀釋）（1）、等pH值的鹽酸和醋酸比較，醋酸的濃度應(yīng)大于鹽酸（醋酸是弱酸，不完全電離）（2）、等pH值的鹽酸和醋酸稀釋相同倍數(shù)，鹽酸的pH值大于醋酸，如a、b點(diǎn)所示（弱酸越稀越電離）（3）、等pH值的鹽酸和醋酸稀釋到pH值相同，則鹽酸稀釋的倍數(shù)應(yīng)小于醋酸，如c、d所示（弱酸越稀越電離）pH值稀釋倍數(shù)鹽酸醋酸abcd第三十一頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五練習(xí)6：下列各溶液中，pH最大的是（）A、pH=4的醋酸和pH=10的燒堿溶液等體積混合B、pH=5的鹽酸稀釋1000倍C、pH=9的燒堿溶液稀釋1000倍D、pH=9的氨水稀釋1000倍D

第三十二頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五練習(xí)7：將pH為5的硫酸溶液稀釋500倍，稀釋后溶液中c(SO42--)：c(H+)約為（）A、1：1B、1：2C、1：10D、10：1C第三十三頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五四、pH的應(yīng)用1、醫(yī)療：人體體液有固定pH2、生活上：護(hù)發(fā)素主要功能在于調(diào)節(jié)頭發(fā)的pH3、環(huán)保上：中和法處理酸性或堿性廢水4、農(nóng)業(yè)上：不同作物對(duì)土壤pH有不同要求5、實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)上：pH常影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果或產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量第三十四頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五五、酸堿中和滴定1、滴定分析：用已知濃度的溶液來測定未知濃度的溶液的實(shí)驗(yàn)方法。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理的不同，包括了酸堿中和滴定、氧化還原滴定等。一般過程：將標(biāo)準(zhǔn)溶液逐滴加入被分析溶液中，用顏色變化、電導(dǎo)率或沉淀變化等來確定反應(yīng)的終點(diǎn)，最終算得被測成分的濃度。使用的關(guān)鍵儀器是滴定管。第三十五頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五2、酸堿中和滴定是利用中和反應(yīng)，用已知濃度的酸（或堿）來測定未知濃度的堿（或酸）的實(shí)驗(yàn)方法。課本介紹實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)原理：HCl+NaOH====NaCl+H2O11n(HCl)==n(NaOH)c待·V待==c標(biāo)·V標(biāo)待測的未知濃度溶液已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液1、計(jì)算的式子與反應(yīng)方程式系數(shù)有關(guān)2、準(zhǔn)確測得c待的關(guān)鍵在于精確測得V標(biāo)和V待第三十六頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五3、酸堿中和滴定所需的儀器酸式滴定管、堿式滴定管、錐形瓶、鐵架臺(tái)、滴定管夾第三十七頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五防止附著在滴定管壁上的水將標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋，保證溶液濃度不變防止將旋塞拉出使讀數(shù)準(zhǔn)確酸性溶液腐蝕橡皮，堿性溶液腐蝕玻璃，使旋塞粘住損壞

使用前，洗凈，裝液前要用溶液潤洗三次。使用時(shí)，酸式滴定管用左手開啟旋塞，堿式滴定管用左手輕捏橡皮管內(nèi)玻璃珠，即可放出溶液。如果管內(nèi)有氣泡，必須先趕盡氣泡。酸式滴定管裝酸性溶液，堿式滴定管裝堿性溶液，不可對(duì)調(diào)。滴定用，或量取較準(zhǔn)體積的液體時(shí)使用（精確到0.01mL）（0刻度在上）

滴定管理由使用方法和注意事項(xiàng)用途名稱第三十八頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五滴定管的使用第三十九頁，共四十八頁，編輯于2023年，星期五4、酸堿中和滴定原理（P48）

對(duì)于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的中和反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)接近終點(diǎn)（pH=7）時(shí)，很少量的堿或酸就會(huì)引起溶液pH的突變，此時(shí)指示劑會(huì)有明顯的顏色變化表示反應(yīng)已經(jīng)完全，達(dá)到終點(diǎn)，這時(shí)利用化學(xué)方程式所表示的酸堿之間的計(jì)量關(guān)系和已知標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)的量濃度和體積，可計(jì)