15水的电离和溶液的pH

1水的电离和溶液的pH【学习目标】1、了解水的电离、离子积常数以及影响水电离平衡的因素2、了解溶液的酸碱性与pH的关系3、能进行pH的简单计算【主干知识梳理】一、水的电离1、水的电离：水是极弱的电解质，水的电离方程式为H2O＋H2OH3O＋＋OH－或H2OH＋＋OH－2、H2O的电离常数：)()()(2OHcOHcHcK—电离在25℃时，实验测得1L纯水(即55.6mol)只有1×10－7molH2O电离，因此纯水中c(H＋)＝c(OH－)＝1×10－7mol/L。电离前后，H2O的物质的量几乎不变，c(H2O)可以看做是个常数，上式可表示为：c(H+)·c(OH—)＝K电离·c(H2O)。常数K电离与常数c(H2O)的积作为一新的常数，叫做水的离子积常数，简称水的离子积，记作KW，即KW=c(H＋)·c(OH—)3、水的离子积常数：(1)表达式：Kw＝c(H＋)·c(OH－)；室温下，Kw＝1×10－14(2)影响因素：只与温度有关，水的电离是吸热过程，升高温度，Kw增大(3)Kw揭示了在任何水溶液中均存在H＋和OH－，只要温度不变，Kw不变4、影响水电离平衡的因素(1)温度(升高温度，促进水的电离)水的电离是吸热过程，升高温度，水的电离平衡向右移动，电离程度增大，c(H＋)和c(OH―)同时增大，KW增大，但由于c(H＋)和c(OH－)始终保持相等，故仍呈中性(2)加入酸、碱或强酸的酸式盐(抑制水的电离)向纯水中加入酸或NaHSO4、碱，由于酸(碱)电离产生的H＋(OH―)，使溶液中c(H＋)或c(OH―)增大，使水的电离平衡左移，水的电离程度减小(3)含有弱酸根离子或弱碱阳离子的盐(促进水的电离)在纯水中加入含有弱酸根离子或弱碱阳离子的盐，由于它们能跟水电离出的H＋和OH―结合生成难电离物，使水的电离平衡右移，水的电离程度增大(4)加入活泼金属(促进水的电离)向纯水中加入金属钠，由于活泼金属能与水电离的H＋直接作用，产生氢气，促进水的电离5、水的离子积适用范围：KW不仅适用于纯水，还适用于酸性或碱性的稀溶液，不管是哪种溶液均有：c(H＋)H2O＝c(OH―)H2OKW＝c(H＋)溶液·c(OH―)溶液[任何溶液中由水电离的c(H+)与c(OH–)总是相等的]6、水的离子积表达式的应用：在水溶液中，均存在水的电离平衡，因此在表达式中，c(H＋)、c(OH―)表示整个溶液总物质的量浓度例：计算25℃，0.1mol/L的NaOH中，水)(Hc，碱)(OHc，)(-水OHc，由水电离出的水水)()(OHcHcHHcHc，故忽略水电离出的但由于水酸)()(水水酸）酸溶液中：（)(})()({2wOHcHcHcK水酸即：)()(wOHcHcK水水但由水电离出来的：)()(OHcHc水水）纯水中：（)()(1wOHcHcK例：计算25℃，0.1mol/L的HCl中，酸)(Hc，水)(Hc，)(-水OHc，由水电离出的水水)()(OHcHc})()({)(3w水碱水）碱溶液中：（OHcOHcHcKOHOHcOHc，故忽略水电离出的但由于水碱)()(碱水即：)()(wOHcHcK水水但由水电离出来的：)()(OHcHc【练习1】1、25℃时，相同物质的量浓度的下列溶液：①NaCl、②NaOH、③H2SO4，其中水的电离程度按由大到小顺序排列的一组是()A．③②①B．②③①C．①②③D．③②①22、纯水在25℃和80℃时的氢离子浓度前后两个量的大小关系是()A．大于B．等于C．小于D．不能确定3、下列关于水的离子积常数的叙述中，正确的是()A．因为水的离子积常数的表达式是KW＝c(H＋)·c(OH－)，所以KW随溶液H＋和OH－浓度的变化而变化B．水的离子积常数KW与水的电离平衡常数K电离是同一个物理量C．水的离子积常数仅仅是温度的函数，随着温度的变化而变化D．水的离子积常数KW与水的电离平衡常数K电离是两个没有任何关系的物理量4、关于水的离子积常数KW与水的电离平衡常数Kc的叙述中，正确的是()A．KW和Kc都随温度的升高而增大B．KW和Kc数值不同，但单位相同C．KW和Kc数值相同，但单位不同D．KW和Kc数值和单位都不同5、已知液氨的性质与水相似，25℃时，NH3＋NH3NH＋4＋NH－2，NH＋4的平衡浓度为1×10－15mol·L－1，则下列说法中正确的是()A．在液氨中加入NaNH2可使液氨的离子积变大B．在液氨中加入NH4Cl可使液氨的离子积减小C．在此温度下液氨的离子积为1×10－30D．在液氨中放入金属钠，可生成NaNH27、常温下0.01mol/LNaOH溶液中的c(H＋)是0.0005mol/LBa(OH)2溶液中c(H＋)的()A．10倍B．20C．1/10倍D．1/20倍8、常温下，在0.1mol·L－1的CH3COOH溶液中，水的离子积是()A．1×10－14B．1×10－13C．1.32×10－14D．1.32×10－158、求算下列溶液中由H2O电离出的c(H＋)和c(OH－)(25℃)(1)pH＝2的H2SO4溶液，c(H＋)＝__________，c(OH－)＝____________(2)pH＝10的NaOH溶液，c(H＋)＝__________，c(OH－)＝___________二、溶液的酸碱性和pH的计算1、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、pH及其测量(1)定义：pH是c(H+)的负对数，pHHcHcpH10)(lg)(，则即：(2)意义：pH大小能反映出溶液中c(H+)的大小，即能表示溶液酸碱性的强弱。pH越大，溶液的碱性越强；反之，则酸性越强(3)溶液在25℃时，c(H+)、c(OH–)、pH与酸碱性的关系中性溶液：c(H+)=c(OH–)=1×10-7mol/L，此时pH=7酸性溶液：c(H+)c(OH–)；c(H+)1×10-7mol/L，此时pH7碱性溶液：c(H+)c(OH–)；c(H+)1×10-7mol/L，此时pH7(4)适用范围：当溶液的c(H+)或c(OH–)1mol/L时，用pH表示溶液的酸碱性并不简便，因此当溶液的c(H+)1mol/L时，一般不用pH表示溶液的酸碱性，而是直接用H+浓度来表示(5)溶液pH的测定方法①酸碱指示剂法：酸碱指示剂一般是弱有机酸或弱有机碱，它们的颜色变化在一定的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，一般不能准确测定pH。说明：常用的酸碱指示剂有石蕊、甲基橙、酚酞试液常用酸碱指示剂的pH变色范围指示剂变色范围的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无色8－10浅红色10红色②pH试纸法(粗略测)：只能读整数使用方法：取一片pH试纸，放在洁净的玻璃片上，用洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在试纸的中部，半分钟内与标准比色卡对照，确定溶液的pH③pH计法：通过仪器pH计来精确测定溶液的pH，pH计的精确度为0.01【难点点拨】①酸性(碱性)溶液并不一定是酸类(碱类)物质②判断溶液的酸碱性不能根据c(H+)和c(OH–)绝对大小，而应比较二者相对大小③溶液的酸碱性也不能根据pH来判断。如pH=7的溶液不一定为中性溶液，100℃时，pH=6为中性溶液④使用pH试纸测溶液pH时不能用蒸馏水润湿⑤pH试纸不能测漂白性的物质的pH(如：氯水、次氯酸盐、浓硝酸)，pH试纸不能测脱水性的物质的pH(如：浓硫酸)【练习2】1、用“酸性”、“碱性”、“中性”或“不确定”填空(1)pH7的溶液()(2)pH＝7的溶液()(3)c(H＋)＝c(OH－)的溶液()(4)c(H＋)＝1×10－7mol·L－1的溶液()(5)c(H＋)c(OH－)的溶液()(6)0.1mol·L－1的NH4Cl溶液()(7)0.1mol·L－1的NaHCO3溶液()(8)0.1mol·L－1的NaHSO3溶液()2、判断溶液的酸碱性有多种方法。下列溶液中，一定呈碱性的是()A．能够使甲基橙呈现黄色B．溶液的pH7C．溶液中：c(H＋)c(OH－)D．溶液中：c(H＋)1×10－7mol·L－13、在某温度时，水的离子积为1×10－12，若该温度下某溶液中H＋浓度为1×10－7mol·L－1，则该溶液()A．呈碱性B．呈酸性C．呈中性D．c(OH－)＝100c(H＋)34、为更合理地表示溶液的酸碱性，科学家提出“酸度”(用AG表示)概念，AG＝1g[c(H＋)/c(OH－)]。下列叙述中正确的是()①任何温度下，纯水的AG等于0②溶液的AG越小，酸性越强③常温下，0.1mol·L－1盐酸的AG＝12④25℃时，某溶液的AG＝－10，其pH＝10A．①③B．②④C．①②D．③④5、关于pH的测定下列说法正确的是()A．pH试纸在使用之前应用蒸馏水润湿B．用广泛pH试纸测得某盐酸的pH＝2.3C．利用酸碱指示剂可以测溶液的pHD．pH计是精确测定溶液pH的仪器6、能影响水的电离平衡，并使溶液中的c(H＋)c(OH－)的操作是()A．向水中投入一小块金属钠B．将水加热煮沸C．向水中通入二氧化碳气体D．向水中加食盐晶体三、有关pH的计算1、单一溶液的pH计算(1)求强酸溶液的pH：已知强酸HnA溶液，物质的量的浓度为cmol/L，则c(H+)=ncmol/L,ncHcpHlglg)(【巩固练习】①计算1×10-3mol/LHCl溶液的pH？②计算1×10-3mol/LH2SO4溶液的pH？③pH=1的HCl溶液的物质的量浓度为多少？④pH=1的H2SO4溶液的物质的量浓度为多少？(2)求强碱溶液的pH(注意转换)：已知强碱B(OH)n溶液，物质的量浓度为cmol/L，则有c(OH–)=ncmol/L，ncKOHcKHcww)()(ncncKHcwpHlg14lglg)(【巩固练习】①计算0.1mol/LNaOH溶液的pH？②计算0.1mol/LBa(OH)2溶液的pH？③pH=12的NaOH溶液的物质的量浓度为多少？④pH=12的Ba(OH)2溶液的物质的量浓度为多少？(3)求一元弱酸溶液的pH①已知常温下浓度为0.01mol/L的CH3COOH溶液的电离度为1%，求该溶液的pH值？②已知常温下浓度为0.1mol/L的CH3COOH溶液的电离常数为1.75x10-5，求该溶液的pH值？(4)求弱碱溶液的pH①已知常温下浓度为0.01mol/L的氨水溶液的电离度为1%，求该溶液的pH值？②已知常温下浓度为0.1mol/L的氨水溶液的电离常数为1.75x10-5，求该溶液的pH值？42、混合强酸(强碱)溶液pH的计算(1)求强酸与强酸混合溶液的pH两强酸混合，先求混合后的c(H+)混，212211)()()(VVVHcVHcHc混，再由混)(lgHcpH求pH值速算规律：pH相差2个单位以上的强酸等体积混合，混合后的pH混==pH小＋0.3【巩固练习】①1L0.1mol/LHCl与2L0.2mol/LHCl混合，求该混合溶液的pH值②将pH=1和pH=3的盐酸溶液等体积混合，求该混合溶液的pH值③将pH=2的H2SO4溶液与pH=4的H2SO4溶液等体积混合后,求溶液的pH值(2)求强碱与强碱混合溶液的pH两强碱混合：先求混合后c(OH―)混，212211_)()()(VVVOHcVOHcOHc混，再由混)()(wOHcKHc，)()(lg14lglg)(HcHcwKHcpH求pH值。速算规律：pH相差2个单位以上的强碱等体积混合，混合后的pH混=pH大—0.3【巩固练习】①1L0.1mol