2020高中化学 第三章 水溶液中的离子平衡 第二节 水的电离和溶液的酸碱性 第2课时 pH的计算

[明确学习目标]1.掌握pH的简单计算，了解pH在日常生活、生产中的应用。2.了解混合溶液pH的计算方法，了解溶液稀释时pH的变化规律。3.掌握酸碱中和滴定的原理、操作方法和滴定误差分析。4.能正确选择指示剂。23学生自主学习一、pH的计算1．计算公式pH＝，Kw＝c(H＋)·c(OH－)。2．计算思路□01－lgc(H＋)二、酸碱中和滴定及误差分析1．概念用的酸(或碱)测定的碱(或酸)的方法。□01已知物质的量浓度□02未知物质的量浓度2．实验用品(1)仪器：滴定管(如图A)、滴定管(如图B)、滴定管夹、铁架台、、烧杯等。□03酸式□04碱式□05锥形瓶(2)试剂：、、、蒸馏水。(3)滴定管的使用①酸性、性的试剂一般用滴定管，因为酸和氧化性物质能。②碱性的试剂一般用滴定管。□06标准液□07待测液□08指示剂□09氧化□10酸式□11腐蚀橡胶□12碱式3．操作步骤(1)查漏：检查滴定管。(2)润洗：加入酸碱反应液之前，滴定管要用。(3)装液：将反应液加入到相应的滴定管中，使液面位于“”刻度或处。□13是否漏液□14所要盛装的溶液润洗2～3遍□150□16“0”刻度以上某一刻度(4)调液：调节活塞，使滴定管尖嘴部分充满反应液，并使液面处于或，并记录读取数值。(5)滴定：在中加入一定体积的待测液，滴入滴指示剂，开始滴定，达到时，记录刻度。□17“0”刻度□19锥形瓶□201～2□21终点4．数据处理重复2～3次实验，取代入计算式计算。5．中和滴定误差分析方法分析误差要根据计算式c待＝分析：当用标准液滴定待测溶液时，c标、V待均为值，c待的大小取决于的大小，V标偏大，则结果；V标，则结果偏低。□22平均值□23c标·V标V待□24定□25V标□26偏高□27偏小提示1．将室温下pH＝8和pH＝10的两种NaOH溶液等体积混合后，溶液中c(H＋)最接近于(10－8＋10－10)/2mol·L－1。对吗？提示：不对。对于两种强碱溶液的混合，氢离子浓度的计算不能直接根据两溶液的pH计算，而是应该先计算氢氧根离子浓度，然后由水的离子积计算氢离子浓度约等于2×10－10mol·L－1。提示2．pH＝5的稀盐酸加水稀释1000倍后溶液的pH为8吗？提示：不对。酸无限稀释仍然呈酸性，即室温下溶液的pH无限接近于7，但仍小于7，所以在计算时要考虑水提供的H＋的贡献。提示3．为什么酸式滴定管不能用来盛装碱液？碱式滴定管不能盛放酸性溶液和氧化性溶液？提示：酸式滴定管有磨砂的玻璃活塞，容易被碱液腐蚀，生成粘结活塞的物质，使活塞不能转动或转动不灵活。碱式滴定管的橡皮管易被酸性溶液和氧化性溶液腐蚀，使其失去弹性。提示4．锥形瓶洗净后需要用待测液润洗吗？提示：不能润洗。若润洗，待测液的量增多，测得结果偏高。23课堂互动探究一、pH的计算1．强酸和强碱溶液的pH的计算(25℃)(1)强酸溶液(以浓度为cmol·L－1的HnA溶液为例)c(H＋)＝ncmol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝－lgnc。(2)强碱溶液(以浓度为cmol·L－1的B(OH)n溶液为例)c(OH－)＝ncmol·L－1，c(H＋)＝10－14/ncmol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝14＋lgnc。2．两种强酸溶液混合时(25℃)c(H＋)混＝[c(H＋)1·V1＋c(H＋)2·V2]/(V1＋V2)。3．两种强碱溶液混合时(25℃)先求混合溶液的氢氧根离子浓度，c(OH－)混＝[c(OH－)1·V1＋c(OH－)2·V2]/(V1＋V2)；再求c(H＋)＝10－14/c(OH－)混，则pH＝－lgc(H＋)＝14＋lgc(OH－)混。4．强酸强碱混合时(25℃)(1)恰好完全反应，则c(H＋)·V酸＝c(OH－)·V碱，则溶液的pH＝7。(2)若酸过量，直接求反应后溶液中的氢离子浓度，c(H＋)混＝[c(H＋)·V酸－c(OH－)·V碱]/(V酸＋V碱)。(3)若碱过量，应先求反应后溶液的氢氧根离子浓度，c(OH－)混＝[c(OH－)·V碱－c(H＋)·V酸]/(V酸＋V碱)，再求c(H＋)混＝10－14/c(OH－)混。答案[即时练]1．25℃时，将pH＝3的CH3COOH溶液加水稀释1000倍后，溶液的()A．pH＝6B．pH6C．pH6D．pH＝7答案B解析解析因为CH3COOH为一元弱酸，加水稀释，促进了CH3COOH的电离，故其溶液的pH为：3pH6，选B。答案2．25℃时，pH＝5的盐酸和pH＝9的氢氧化钠溶液以体积比11∶9混合，混合液的pH为()A．7.2B．8C．6D．无法计算答案C解析解析25℃时，pH＝5的盐酸中c(H＋)＝10－5mol/L，pH＝9的氢氧化钠溶液中c(OH－)＝10－5mol/L，因此两者以体积比11∶9混合后，混合液呈酸性。从定性角度分析，即可确定只有C正确。若是定量计算，则有：c(H＋)混＝10－5×11－10－5×911＋9mol/L＝10－6mol/L，故pH＝－lg10－6＝6，选C。规律方法溶液pH计算的基本思路先判断溶液的酸碱性，再计算其pH：(1)若溶液为酸性，先求c(H＋)，再求pH。(2)若溶液为碱性，先求c(OH－)，再由c(H＋)＝KwcOH－求c(H＋)，最后求pH。二、酸碱中和滴定及误差分析(以标准NaOH溶液滴定盐酸为例)1．准备工作实验前的准备工作：指示剂的选择：酸滴定碱一般用甲基橙；碱滴定酸一般用酚酞。2．滴定操作放出一定体积的盐酸于洗净的锥形瓶中，滴加2～3滴酚酞试液，用标准NaOH溶液开始滴定。左手轻轻挤压玻璃球，右手摇动锥形瓶，两眼注视锥形瓶内溶液颜色变化。(1)滴定速率：先快后慢，逐滴加入，不能成股流下。(2)终点的判断：当滴入最后一滴标准液，指示剂刚好变色，且半分钟内不恢复原色，即到终点，读取并记录读数。读数精确至0.01mL。3．数据处理为减小误差，滴定时，要求重复实验2～3次，求平均值。若有一次与其他几次相比差值较大，要舍去该次的值求剩余的几次差值不大的平均值。4．标准NaOH溶液滴定盐酸实验中的误差分析滴定管水洗后，未用标准液洗涤偏高读数时滴定前仰视，滴定后俯视偏低滴定结束，滴定管尖嘴外有一滴未滴下偏高标准液操作引起误差滴定前有气泡未赶出，滴定后消失偏高锥形瓶水洗后，又用待测液洗过再装待测液偏高锥形瓶有少量水，直接放入待测液无影响待测液操作引起误差摇动锥形瓶时，溅出部分溶液偏低答案[即时练]3．下列有关叙述中正确的是()A．滴定管下端连有橡胶管的为酸式滴定管B．在滴定时，左手操作锥形瓶，右手操作滴定管开关C．滴定前应首先排除滴定管尖嘴部分的气泡D．滴定过程中两眼应注视滴定管内液面的变化答案C解析解析A项应是碱式滴定管，B项应是右手操作锥形瓶，D项应两眼观察锥形瓶内颜色变化。答案4．在一支25mL的酸式滴定管中盛入0.1mol·L－1的HCl溶液，其液面恰好在5mL刻度处，若把滴定管中的溶液全部放入烧杯中，则烧杯中溶液的体积为()A．大于20mLB．小于20mLC．等于20mLD．等于5mL答案A解析解析滴定管下部有一段无刻度线，故从5mL刻度到尖嘴底部的溶液体积大于20mL。答案5．用标准盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液，下列各操作中，会引起实验误差的是()A．取干燥洁净的酸式滴定管立即装入标准盐酸B．用蒸馏水洗净锥形瓶后，立即装入一定体积的NaOH溶液后进行滴定C．往盛有20.00mLNaOH溶液的锥形瓶中，滴入几滴酚酞指示剂后进行滴定D．用蒸馏水洗净锥形瓶后，再用NaOH溶液润洗，然后装入一定体积的NaOH溶液答案D解析解析滴定管若干燥洁净，不必用水洗涤，故也不需用标准液润洗，A不会引起误差；锥形瓶内存有少量蒸馏水，但待测液的物质的量不变，消耗标准液的体积不变，B不会引起误差；锥形瓶不能用待测液润洗，否则会使测定结果偏高。规律方法酸碱中和滴定操作中的两点说明及滴定终点的判定(1)有关润洗①滴定管洗净后必须用所盛装溶液润洗，否则，溶液被稀释；②锥形瓶在使用时不能用待测液润洗，否则相当于增加了待测液。(2)有关眼睛注视①滴定时，眼睛要注视锥形瓶内溶液颜色的变化而不是注视滴定管内溶液液面的变化；②读数时，视线和凹液面的最低点相切。(3)滴定终点的判断答题模板当滴入最后一滴××标准溶液后，溶液由××色变成××色，且半分钟内不恢复原来的颜色。本章归纳总结23学习效果检测答案1．常温下，将0.1mol·L－1氢氧化钠溶液与0.06mol·L－1硫酸溶液等体积混合，该混合溶液的pH等于()A．1.7B．2.0C．12.0D．12.4答案B解析解析混合后，酸过量，c(H＋)＝0.06×2－0.12mol·L－1＝0.01mol·L－1；pH＝－lgc(H＋)＝－lg0.01＝2.0。答案2．常温下，关于溶液的稀释，下列说法正确的是()A．pH＝3的醋酸溶液稀释100倍，pH＝5B．pH＝4的H2SO4溶液加水稀释100倍，溶液中由水电离产生的c(H＋)＝1.0×10－6mol·L－1C．将1L0.1mol·L－1的Ba(OH)2溶液稀释为2L，pH＝13D．pH＝8的NaOH溶液稀释100倍，其pH＝6答案C解析解析CH3COOH是弱酸，在稀释过程中电离程度增大，稀释100倍后，3pH5，A错误；pH＝4的H2SO4溶液稀释100倍时，溶液中的c(H＋)＝1.0×10－6mol·L－1，溶液中的c(OH－)＝1.0×10－141.0×10－6mol·L－1＝1.0×10－8mol·L－1，水电离的c(OH－)＝1.0×10－8mol·L－1，由水电离的c(OH－)与水电离的c(H＋)相等，B错误；0.1mol·L－1Ba(OH)2溶液稀释到2L时，c(OH－)＝0.22mol·L－1＝0.1mol·L－1，c(H＋)＝1.0×10－13mol·L－1，pH＝13，C正确；NaOH溶液是碱溶液，无论怎样稀释，pH在常温下不可能成为6，只能无限接近于7，D错误。答案3．室温下，下列溶液等体积混合后，所得溶液的pH一定大于7的是()A．0.1mol·L－1的盐酸和0.1mol·L－1的氢氢化钠溶液B．0.1mol·L－1的盐酸和0.05mol·L－1的氢氧化钡溶液C．pH＝4的醋酸溶液和pH＝10的氢氧化钠溶液D．pH＝4的盐酸和pH＝10的氨水答案D解析解析HCl为一元强酸，NaOH为一元强碱，Ba(OH)2为二元强碱，故等体积等物质的量浓度的HCl与NaOH恰好中和，pH＝7，与Ba(OH)2反应时，c(H＋)＝c(OH－)＝2c[Ba(OH)2]，pH＝7，故A、B错误；pH＝4的醋酸溶液中电离出的c(H＋)＝1×10－4mol·L－1，pH＝10的NaOH溶液电离出的c(OH－)＝1×10－4mol·L－1，因此CH3COOH电离出的H＋恰好与NaOH中和，中和时CH3COOH会继续电离出H＋，故pH7，同理，D项中氨水过量，溶液显碱性，pH7，故C错误，D正确。答案4．常温下，①pH＝2的CH3COOH溶液、②pH＝2的H2SO4溶液、③pH＝12的氨水、④pH＝12的NaOH溶液，相同条件下，有关上述溶液的比较中正确的是()A．水电离的c(H＋)：①＝②＝③＝④B．将②、④溶液混合后，pH＝7，消耗溶液的体积：②④C．等体积的①、②、④溶液分别与足量铝粉反应，生成H2的量②最大D．向10mL上述四溶液中各加入90mL水后，溶液的pH：③④①②答案A解析解析①、②的c(H＋)相同，③、④的c(OH－)相同，无论酸还是碱都抑制水的电离，且相同c(H＋)或相同c(OH－)对水的电离抑制程度相同，故A正确；硫酸中c(H＋)与NaOH溶液中c(OH－)相等，等体积混合后恰好完全中和pH＝7，所以消耗溶液体积应为②＝④，B错误；CH3COOH是弱酸，故与Al反应时会继续电离出H＋，所以产生H2最多的不是②，C错误；醋酸是弱酸，加水稀释后能促进醋酸电离，所以①、②稀释后溶液的pH：②①，D错误。5．(1)pH＝2的某酸稀释100倍，pH________4，pH＝