水的电离和溶液的PH

学科：化学教学内容：水的电离和溶液的PH【基础知识精讲】要点1:水是一种极弱的电解质：H2OH++OH-在一定温度下，c(H+)与c(OH-)的乘积是一个常数，即KW=c(H+)·c(OH-)，KW叫水的离子积常数，简称水的离子积.要点2:水的电离是吸热过程，所以，升高温度，可使水的电离平衡向电离的方向移动，因此c(H+)和c(OH-)都增大，故KW也会增大.如100℃的纯水中：KW=c(H+)·c(OH-)=1×10-6·1×10-6=1×10-12，若没有指定温定，则可认为是在常温下，即25℃时KW=1×10-14要点3:水的离子积(KW)揭示了任何溶液中都存在的水的电离平衡.因此KW只受温度影响，不受溶液的浓度的影响.不管是在酸性，碱性，还是中性溶液中，只要是在常温下，KW都可认为是1×10-14.要点4:对于c(H+)很小的稀溶液，用c(H+)的数值来表示溶液的酸碱性强弱很不方便.为此采用c(H+)的负对数来表示，称为溶液的PH，即PH=-lg｛c(H+)｝.由此式可知PH每增大1个单位，c(H+)就减为原为原来的101；PH每减小1个单位，c(H+)就增大为原来的10倍.要点5：本节知识网要点6:方法引导本节可用电离平衡理论来研究水的电离(因为水是一种极弱的电解质)；也可用归纳小结来学习PH的有关计算1.纯水中存在如下平衡：H2OH++OH--Q，当改变条件时，填写表中各项内容.改变条件平衡移动方向PH水电离出的c(H+)KW升温→右移减小增大变大通入HCl气体←左移减小减小不变加入NaOH固体←左移增大减小变大加入NH4Cl固体→右移减小增大不变加入金属钠→右移增大增大不变2.有关PH的简单计算(1)强酸：PH=-lg｛c(H+)｝(2)强碱：PH=-lg｛)(1014OHc｝(3)两强酸相混合：c(H+)=212211)()(VVVHCVHC(4)两强碱相混合：c(OH-)=212211)()(VVVOHCVOHC(5)强酸强碱混合：若恰好反应则：C1(H+)V1=C2(OH-)V2若酸过量则：c(H+)=212211)()(VVVOHCVHC若碱过量则：c(OH-)=211122)()(VVVHCVOHC【重点难点解析】重点：①水的电离、水的离子积；②C(H+)：PH与溶液酸碱性的关系难点：①水的离子积的概念；②有关PH值的计算.1.酸性溶液中只有H+，碱性溶液中只有OH-.这句话对吗?为什么?解析：不对，因为任何水溶液中都存在水的电离平衡，故不管是酸性、碱性，还是中性溶液，H+和OH-都存在，它们作为矛盾的双方，既互相依存，又互相制约，共同决定了溶液的酸碱性，在酸性溶液中不是没有OH-，只是c(H+)＞c(OH-)；在碱性溶液中也不是没有H+，而是c(OH-)＞c(H+)；在中性溶液中c(OH-)=c(H+).2.在计算PH=11的NaOH和PH=13的NaOH溶液等体积混合时，以下算法为什么不对?c(H+)=VVV210101311PH=-lg｛c(H+)｝解释：因为在碱溶液中，溶质是OH-离子，而不是H+离子，因此要抓住矛盾的主要方面，即溶液中的溶质来计算物质的量浓度，因此正确的计算方法是：先计算混合后溶液中OH-的浓度c(OH-)=VVV2101013再由水的离子积求c(H+)，最后求PHc(H+)=)(1014OHc，PH=-lg｛)(1014OHc｝【难题巧解点拨】例1：常温下，某溶液中由水电离产生的c(H+)=1×10-11mol/L，则该溶液的PH可能是()A.3B.7C.8D.11解析：根据水的电离平衡H2OH++OH-知：由水电离产生的c(H+)=c(OH-)=1×10-11mol/L，抑制水电离的原因是溶液中H+浓度或OH-浓度增大，若由于H+的浓度增大，则该溶液中c(H+)=1114101101=1×10-3mol/L，即PH=3；若是由于OH-浓度增大，则该溶液中c(OH-)=1114101101=1×10-3mol/L，即PH=11，故选A、D答案：A，D例2在80℃时，纯水的PH小于7，其原因是什么?分析：已知室温时，纯水的c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L，又因水的电离：H2OH++OH-是吸热反应，故温度升高到80℃，水的电离平衡右移，致使c(H+)=c(OH-)＞10-7mol/L，即PH＜7.例3：将PH为3和PH为5的稀盐酸等体积相混合，所得溶液的PH为()A.3.7B.3.3C.4.7D.5.3分析：PH=3的盐酸c(H+)=10-3mol/LPH=5的盐酸中c(H+)=10-5mol/L，等体积混合后c(H+)=21221)()(VVVHCHC=VVV2101053=5.05×10-4mol/lPH=-lg5.05×10-4=4-0.7=3.3此题也可用经验公式验算：(1)若两强酸PH之差≥2，则等体积混合后溶液的PH=PH较小的+0.3.(2)若两强碱PH之差≥2，则等体积混合后溶液的PH=PH较大的-0.3.答案：B【典型热点考题】例1：有一学生在实验室测某溶液的PH，实验时，他先用蒸馏水润湿PH试纸，然后用洁净干燥的玻璃棒蘸取试样进行检测.(1)该生的操作方法是否正确?(2)如不正确请说明理由，同时请分析是否一定有误差产生.(3)若用此法分别测定c(H+)相等的H3PO4和H2SO4溶液的PH，结果会怎样?分析：(1)不正确.(2)若溶液不显中性，则H+或OH-被稀释，测出的不为溶液中H+或OH-对应的PH；当溶液为中性时则不会产生误差.(3)测得的H3PO4的PH较H2SO4小，因为在稀释过程中，H3PO4继续电离产生H+，使得该溶液中c(H+)较H2SO4溶液中c(H+)大.例2：能使水的电离平衡：H2O+H2OH3O++OH-发生向电离的方向移动，且使溶液呈酸性的是()A.在水中加KHCO3B.在水中加HClC.在水中加CuCl2D.将水加热至100℃分析：根据题意的要求进行判断A不符合题意.因为加入KHCO3后，会发生反应HCO-3+H+H2CO3，消耗H+，使水的电离平衡向电离的方向移动.但c(H+)不断减小，c(OH-)不断增大，使得c(OH-)＞c(H+)，故溶液显碱性，不显酸性.B不符合题意，因为加入HCl后，增大了c(H+)平衡左移，不符合题意.C符合题意，加入CuCl2后，会发生反应Cu2++2OH-=2Cu(OH)，消耗了OH-，使水的电离平衡右移且c(OH-)不断减小，c(H+)则不断增大，结果c(H+)＞c(OH-)溶液呈酸性，符合题意.D不符合题意，温度升高、水的电离平衡虽然右移，但水中c(H+)和c(OH-)都同时增大，且始终相等不能呈酸性.答案：C例3：25℃时，将某强酸或某强碱溶液按1∶10的体积比混合后溶液恰好呈现中性，则混合前此强碱与强酸溶液的PH之和是.分析：混合前强酸PH=a，强碱PH=b，则C酸(H+)=10-amol/LC碱(H+)=10-bmol/LC碱(OH-)=10b-14mol/L依题意：n(H+)=n(OH-)则有：10-a×1=10b-14×10化简得：a+b=13答案：13【同步达纲练习】1.往纯水中加入下列物质，能使水的电离平衡发生移动的是()A.NaClB.NaOHC.酒精D.CH3COOH2.在25℃时，0.1mol/L的硫酸中，水的KW值为()A.大于1×10-14B.小于1×10-14C.等于1×10-14D.无法确定3.下列各溶液中的PH相同时，物质的量浓度最大的是：()A.NH3·H2OB.NaOHC.KOHD.Ba(OH)24.在下列的各种叙述中，正确的是()A.在任何条件下，纯水的PH=7B.在任何条件下，纯水都呈中性C.在100℃时，纯水的PH＜7D.在100℃时，纯水中c(H+)＜10-7mol/L5.在25℃的纯水中通入一定量的氯化氢，当溶液的PH=1时，则由水电离出的c(H+)是()A.1×10-1mol/LB.1×10-6mol/LC.1×10-3mol/LD.1×10-13mol/L6.根据25℃时，水的离子积常数KW=1×10-14，100℃时，KW=10-12，这说明()A.水的电离过程是一个吸热的过程B.100℃时，水的电离常数(K)较大C.KW和K无直接关系D.25℃时的c(H+)比100℃时的c(H+)大7.下列说法中，错误的是()A.将某种稀酸溶液，用蒸馏水稀释10倍，其PH不一定增大一个单位B.100℃时的NaCl溶液，PH约为6时呈中性.C.PH相同的醋酸和H2SO4分别能恰好中和等物质量的NaOHD.将0.1mol/LCH3COOH溶液加水稀释10倍，溶液中所有离子的浓度均减小8.把1mlPH=5盐酸溶液稀释至1L，此时溶液的PH是()A.6～7之间B.7～8之间C.8D.79.将PH=9和PH=11的KOH溶液以等体积相混合，则混合后溶液的PH约为()A.10B.10.7C.9.3D.10.310.在20ml0.1mol/l的醋酸溶液中，能使溶液的PH增大，而且使醋酸的电离平衡向逆反应方向移动，可加入的试剂是()A.20mlH2OB.NaOH溶液C.醋酸钠固体D.浓盐酸11.向纯水中加少量NaHSO4(溶液温度不变)，则溶液的()A.PH升高B.酸性增强C.KW增大D.c(OH-)减少12.有甲、乙两种溶液，甲溶液的PH是乙溶液的2倍，则甲溶液中c(H+)与乙溶液中c(H+)的关系是()A.1∶2B.100∶1C.1∶100D.无法确定13.PH定义为PH=-lg｛c(H+)｝，PH定义为POH=-lg｛c(OH-)｝，KW(KW=10-14)表示25℃时水的离子积，则弱酸性溶液中的c(H+)可表示为()A.KW/POHmol/LB.10(POH-14)mol/LC.10(14-POH)mol/LD.10-POHmol/L14.将PH相同的醋酸和硫酸，分别用蒸馏水稀释至原溶液体积的a倍和b倍，稀释后两溶液的PH仍相等，则a和b的关系是()A.a＞bB.a=bC.a＜bD.无法确定15.90℃时，水的离子积KW=3.8×10-13，则此温度时纯水的PH是()A.等于7B.大于7C.小于7D.等于816.水是一种极弱的电解质，在室温下每n个水分子中只有1个分子发生电离，则n值是()A.107B.55.6×107C.1×10-14D.55.617.常温下，A溶液的PH=4，B溶液中的c(OH-)=1×10-12mol/L，C溶液中的c(H+)=1×10-3mol/L，D溶液中)()(OHcHc=1×104，则此四种溶液的酸性由强到弱的顺序为()A.DACBB.BCADC.CADBD.ABCD18.与纯水的电离相似，液氨中存在着微弱的电离，2NH3NH+4+NH-2，据此在以下叙述中错误的是()A.液氨中含有NH3、NH+4、NH-2等微粒B.一定温度下c(NH+4)与c(NH-2)的乘积为一定值C.液氨的电离达平衡时，液氨中c(NH+4)=c(NH-2)D.不加入其它物质，液氨中c(NH+4)=c(NH2-)19.在室温下，某溶液中由水电离出的c(H+)为1×10-13mol/L，则此溶液中一定不可能大量存在的离子组是()A.Fe3+、--3NO、Cl-、Na+B.Ca2+、--3HClO、--24SO、--3NOC.4NH、Fe2+、--24SO、--3NOD.Cl-、--24SO、K+、Na+20.化合物HIn在水溶液中因存在以下电离平衡，故可用作酸碱指示剂HIn(溶液)H+(溶液)+In-(溶液)红色黄色浓度为0.02mol/L的下列各溶液：(1)盐酸，(2)石灰水(3)NaCl溶液(4)NaHCO3溶液(5)氨水其中能使指示剂显红色的A.(1)(4)(5)B.(2)(5)(6)C.(1)(4)D.(2)(3)(6)21.由重水D2O组成的水，D2O的离子积为1.6×10-15，可用PH一样定义规定PD=-lg｛c(D+)｝，下列关于