2019-2020学年高中化学 3.2 水的电离和溶液的酸碱性3.2.1 水的电离 溶液的酸碱性与p

第二节水的电离和溶液的酸碱性第1课时水的电离溶液的酸碱性与pH一、水的电离1.水的电离:2.水的离子积:二、溶液的酸碱性判断标准c(H+)与c(OH-)的相对大小与c(H+)、c(OH-)的关系酸性c(H+)__c(OH-)c(H+)__1×10-7mol·L-1(25℃)中性c(H+)=c(OH-)c(H+)=1×10-7mol·L-1(25℃)碱性c(H+)__c(OH-)c(H+)__1×10-7mol·L-1(25℃)三、溶液的pH1.表达式:pH=_________。如c(H+)=1.0×10-5mol·L-1的酸性溶液,pH=__。-lgc(H+)52.水溶液的pH、c(H+)及酸碱性的关系:25℃时:3.pH的测定方法:pH的测定常用pH试纸和_____。pH计【自主检测】1.关于水的离子积常数,下列说法不正确的是()A.100℃水中,c(H+)·c(OH-)=1×10-14B.纯水中,25℃时,c(H+)·c(OH-)=1×10-14C.25℃时,任何以水为溶剂的稀溶液中c(H+)·c(OH-)=1×10-14D.KW值随温度升高而增大【解析】选A。KW只与温度有关,升高温度,KW增大,25℃时,纯水和任何物质的水溶液中KW=c(H+)·c(OH-)=1×10-14。2.常温下,下列三种溶液中,由水电离出的氢离子浓度之比为()①1mol·L-1的盐酸②0.1mol·L-1的盐酸③0.01mol·L-1的NaOHA.1∶10∶100B.0∶1∶12C.14∶13∶12D.14∶13∶2【解析】选A。①1mol·L-1盐酸中c(H+)=1mol·L-1,由水电离出的c(H+)水=10-14mol·L-1。②0.1mol·L-1盐酸中c(H+)=0.1mol·L-1,由水电离出的c(H+)水=10-13mol·L-1,③0.01mol·L-1NaOH溶液中,c(OH-)=0.01mol·L-1,由水电离出的c(H+)水=10-12mol·L-1,则三者由水电离出的氢离子浓度之比为10-14∶10-13∶10-12=1∶10∶100。3.下列各项中,能表示人大量喝水时,胃液pH变化的图象的是()【解析】选A。由于胃液中含有盐酸,所以胃液呈酸性,pH7。大量喝水时,相当于将盐酸稀释,胃液的pH变大,但无论怎么稀释,胃液都不可能呈碱性,只能无限接近中性,故A项正确。知识点一水的电离平衡及影响因素水是一种极弱的电解质,它能微弱电离:H2OH++OH―影响水的电离平衡的外界因素主要有温度、酸、碱等,外界因素对水的电离平衡的影响如下表:水的电离H2OH++OH-ΔH0条件变化移动方向c(H+)c(OH-)Kw程度影响升高温度右移增大增大增大增大促进加酸左移增大减小不变减小抑制加碱左移减小增大不变减小抑制加活泼金属如Na右移减小增大不变增大促进(1)温度:由于水的电离过程是吸热的,温度越高,水的电离程度越大,KW越大。(2)酸、碱:在纯水中加入酸或碱,酸或碱电离出的H+或OH―会使水的电离平衡左移,从而抑制水的电离。(3)其他因素:如向水中加入活泼金属,由于与水电离出的H+直接作用,因而促进了水的电离平衡向电离的方向移动。【素养升华】变化观念—影响水电离平衡的注意事项(1)水的离子积Kw只与温度有关,温度越高,Kw越大。升高温度促进水的电离。所以使用水的离子积时,必须指明温度,如不指明,则认为是25℃。(2)升高温度或加入活泼金属可以促进水的电离。(3)加入酸、碱或者强酸的酸式盐(如NaHSO4)抑制水的电离。【知识拓展】水的电离平衡常数Kw(1)Kw=c(H+)·c(OH-)不仅适用于中性溶液,也同样适用于稀的酸溶液和稀的碱溶液。(2)Kw表达式中,c(H+)、c(OH-)均表示整个溶液中总物质的量浓度,但是一般情况下有:①酸溶液中Kw=c酸(H+)·c水(OH-)(忽略水电离出的H+的浓度)。②碱溶液中Kw=c水(H+)·c碱(OH-)(忽略水电离出的OH-的浓度)。③水电离出的c(H+)与水电离出的c(OH-)一定相等。【典题通关】【典例】(2018·广州高二检测)100℃时,向pH=6的蒸馏水中加入NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液的pH=2。下列叙述中不正确的是()A.此时水的离子积Kw=1×10-14B.水电离出的c(H+)=1×10-10mol·L-1C.水的电离程度随温度升高而增大D.c(Na+)=c()24SO【解析】选A。蒸馏水的pH=6,说明c(H+)=c(OH-)=1×10-6mol·L-1,水的离子积Kw=1×10-12;水电离出来的氢离子的浓度等于溶液中氢氧根的浓度,c(H+)=c(OH-)=mol·L-1=1×10-10mol·L-1;由于水的电离过程为吸热过程,升高温度,促进了水的电离,水的电离程度会增大;NaHSO4晶体中钠离子与硫酸根离子的物质121100.01的量相等,钠离子和硫酸根离子数目没有发生变化,根据物料守恒,溶液中(Na+)=c()。24SO【延伸探究】100℃时,pH=2的NaHSO4溶液中c(OH-)是多少?提示:1×10-10mol·L-1。100℃时Kw=c(H+)·c(OH-)=1×10-12,c(H+)=1×10-2mol·L-1,c(OH-)=mol·L-1=1×10-10mol·L-1。121100.01【过关训练】1.(2018·日照高二检测)在t℃(大于25℃)时,100mL蒸馏水中c(OH-)=1×10-6mol·L-1,当改变下列条件之一时,c(OH-)仍然等于1×10-6mol·L-1的是()世纪金榜导学号①温度降低到25℃②加入10-6molNaOH固体,保持t℃③加入10-6molNaCl,保持t℃④蒸发掉50mL水,保持t℃A.①②B.③④C.①③D.②④【解析】选B。t℃时c(OH-)·c(H+)=1×10-12mol2·L-2,而25℃时c(OH-)·c(H+)=1×10-14mol2·L-2,c(OH-)=1×10-7mol·L-1;100mL水中加入10-6molNaOH,c(OH-)=10-5mol·L-1;蒸馏水中加入NaCl不影响c(H+)或c(OH-),保持t℃,仍符合c(OH-)=1×10-6mol·L-1;蒸发50mL水,保持t℃,c(OH-)·c(H+)不变,c(OH-)=1×10-6mol·L-1。2.在相同温度下,0.01mol·L-1的NaOH溶液和0.01mol·L-1的盐酸相比,下列说法正确的是()A.由水电离出的c(H+)相等B.由水电离出的c(H+)都是1.0×10-12mol·L-1C.由水电离出的c(OH-)都是0.01mol·L-1D.两者都促进了水的电离【解析】选A。0.01mol·L-1的NaOH溶液中c(OH-)是0.01mol·L-1。0.01mol·L-1的盐酸中c(H+)是0.01mol·L-1,二者均抑制水的电离,且抑制程度相同。知识点二溶液的酸碱性与pH1.溶液的酸碱性与c(H+)、c(OH-)的关系:25℃时,溶液酸碱性与c(H+)、c(OH-)的关系溶液性质c(H+)与c(OH-)相对大小c(H+)c(OH-)中性溶液c(H+)=c(OH-)等于10-7mol·L-1等于10-7mol·L-1酸性溶液c(H+)c(OH-)大于10-7mol·L-1小于10-7mol·L-1碱性溶液c(H+)c(OH-)小于10-7mol·L-1大于10-7mol·L-12.溶液pH的测定方法:(1)酸碱指示剂法酸碱指示剂一般是有机弱酸或弱碱,它们的颜色在一定的pH范围内发生变化,因此,可以用这些弱酸、弱碱来粗略测定溶液的pH范围,不能准确测定出pH的具体值。几种常用指示剂的变色范围和颜色变化如表所示:(2)pH试纸法①pH试纸的种类常用的pH试纸有广范pH试纸和精密pH试纸。广范pH试纸的pH范围是1～14(最常用)或0～10,用广范pH试纸测定溶液的pH都为整数,可识别的pH差值约为1;精密pH试纸的pH范围较窄,可以判别0.2或0.3的pH差值。②pH试纸的使用方法使用时把一小片试纸放在表面皿或点滴板上,用洁净干燥的玻璃棒直接蘸取待测液滴在干燥的pH试纸上,试纸变色后,与标准比色卡对照可确定溶液的pH。(3)pH计法pH计又叫酸度计,它是一种精确测量溶液pH的仪器。用pH计测量溶液pH的方法就是pH计法。【易错提醒】(1)不能用湿的玻璃棒蘸取待测液,或将pH试纸先用水润湿,否则会将溶液稀释,导致所测定的pH不准确,使酸性溶液的pH变大,碱性溶液的pH变小,但中性溶液不受影响。(2)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。(3)强氧化性溶液也不能用pH试纸测定溶液的pH,如浓硫酸(将试纸脱水变黑)、浓硝酸。【典题通关】【典例】(2018·聊城高二检测)下列说法正确的是()A.pH=7的溶液一定呈中性B.不能使酚酞变红的溶液一定呈酸性C.使用广范pH试纸测得氢氧化钠溶液的pH为10.6D.常温下,0.05mol·L-1的Ba(OH)2溶液的pH=13【解析】选D。在100℃时,中性溶液的pH=6;酚酞的变色范围在8.2-10.0,在pH小于8.2的范围内都是呈无色;广泛pH试纸只能粗略地测定溶液的pH数值,取整数。常温下,0.05mol·L-1的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=0.1mol·L-1,利用Kw=1×10-14求得c(H+)=1×10-13mol·L-1,pH=13。【延伸探究】(1)pH=7的溶液一定显中性吗?提示:不一定。25℃时,KW=10-14,纯水中c(H+)=10-7mol·L-1,pH=7溶液为中性;100℃时,纯水中KW=10-12,c(H+)=10-6mol·L-1,pH=6为中性,pH=7为碱性;同理当温度小于25℃时,pH=7为酸性。(2)25℃时,pH=3.5的溶液中,c(H+)、c(OH-)分别是多少?提示:由pH=-lgc(H+)知,pH=3.5的溶液中,c(H+)=10-3.5mol·L-1,c(OH-)=KW÷c(H+)=10-10.5mol·L-1。【过关训练】1.25℃时,重水(D2O)的离子积常数为1.6×10-15,也可用pH一样的定义来规定其酸碱度:pD=-lgc(D+),下列有关pD的叙述正确的是世纪金榜导学号()①中性D2O的pD=7②在1LD2O中,溶解0.01molNaOD,其pD=12③1L0.01mol·L-1DCl的重水溶液,pD=2④在100mL0.25mol·L-1DCl的重水溶液中,加入50mL0.2mol·L-1NaOD的重水溶液,反应后溶液的pD=1A.①②③B.③④C.①③④D.①②③④【解析】选B。由于重水的离子积常数为1.6×10-15,因此重水中c(D+)=4×10-8,对应的pD≈7.4,故①错;在0.01mol·L-1NaOD溶液中,c(OD-)=0.01mol·L-1,根据重水的离子积常数,可推知c(D+)=1.6×10-13mol·L-1,pD不等于12,故②错;1L0.01mol·L-1DCl的重水溶液,c(D+)=0.01mol·L-1,因此pD=2,③正确;根据中和反应量的关系,100mL0.25mol·L-1DCl和50mL0.2mol·L-1NaOD中和后溶液中c(D+)=0.1mol·L-1,因此对应溶液的pD=1,④正确。2.已知温度T时水的离子积常数为Kw。该温度下,将浓度为amol·L-1的一元酸HA与bmol·L-1的一元碱BOH等体积混合,可判定该溶液呈中性的依据是()A.a=bB.混合溶液的pH=7C.混合溶液中,c(H+)=mol·L-1D.混合溶液中,c(H+)+c(B+)=c(OH-)+c(A-)wK【解析】选C。A项,只有当HA为强酸、BOH为强碱,或HA的电离常数Ka与BOH的电离常数Kb相等时,溶液才呈中性;B项,只有当温度T=298K时pH=7的溶液才呈中性;D项为电荷守恒关系式,