2022年高二化學(xué) 水的電離和溶液的pH知識精講 新人教版

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1、2022年高二化學(xué) 水的電離和溶液的pH知識精講 新人教版 【本講教育信息】 一. 教學(xué)內(nèi)容: 水的電離和溶液的pH 二. 重點(diǎn)、難點(diǎn) 1. 從水的電離平衡去理解水的離子積和溶液pH值的含義,掌握溶液pH值跟氫離子濃度和溶液酸堿性的關(guān)系。 2. 了解指示劑的變色范圍,學(xué)會用pH試紙測定溶液的pH值。 3. 初步學(xué)會計(jì)算酸堿的pH值以及氫離子濃度和pH值的互算。 4. 通過水的離子積和溶液酸堿性等內(nèi)容的教學(xué),對學(xué)生進(jìn)行矛盾的對立統(tǒng)一、事物間的相互關(guān)系和相互制約等辨證唯物主義觀點(diǎn)的教育。 三. 知識分析 水是不是電解質(zhì)?只有通過實(shí)驗(yàn)才能測定,但是由于純水不容

2、易得到,對于純水的導(dǎo)電性無法在現(xiàn)有的條件下進(jìn)行,好在有精確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果告訴我們,水是一種極弱的電解質(zhì), 它能微弱的電離(幾乎不導(dǎo)電)。 (一)水的電離 1. 水是極弱的電解質(zhì),發(fā)生微弱的(自偶)電離。 H2O + H2O=H3O+ + OH- 簡寫: H2O=H+ + OH- 實(shí)驗(yàn)測定: 25℃: 100℃: 2. 水的離子積(Kw) 實(shí)驗(yàn)測定: 25℃:(定值)(省去單位) 100℃: 影響因素: 溫度越高,Kw越大,水的電離程度越大。 對于中性水,盡管Kw,電離程度增大,但仍是中性水 (二)溶液的pH 由水的離子積可知,在水溶液中,H+和離子共同存在,

3、無論溶液呈酸性或堿性。由此我們可以進(jìn)行有關(guān)c(H+)、c()的簡單計(jì)算。 1. 溶液的酸堿性 c()升高, c(H+)下降,水的電離程度降低。 c(H+)升高,c()下降,水的電離程度降低。 實(shí)驗(yàn)證明:在稀溶液中: Kw = c(H+)c() 25℃ Kw= 求0.1mol/L醋酸溶液中的c()?(25℃) =C酸α酸=0.1mol/L1.32%= c()= = mol/L 常溫下: 中性溶液:c(H+)= c()=110-7mol/L 酸性溶液:c(H+)>c(),c(H+)>110-7mol/L, c()

4、c(H+)<110-7mol/L ,c()>mol/L c(H+)越大,酸性越強(qiáng);c()越大,堿性越強(qiáng)。 2. 溶液的pH值 (1)概念:pH=(H+) 又pOH=(OH-) pH 減小一個(gè)單位,c(H+)擴(kuò)大為原來的10倍。 pH增大2個(gè)單位,c(H+)減為原來的 常溫下, 中性溶液:c(H+)= c()=mol/L pH=7 酸性溶液:c(H+)>mol/L pH<7 pOH>7 pH越小,酸性越強(qiáng)。pH=0,c(H+)= 1mol/L 堿性溶液:c(H+)7 pOH<7 pH值

5、越大,堿性越強(qiáng)。 ??pH=14,c()= 1mol/L (2)pH的范圍:0—14 (3)計(jì)算: 基本公式 ① 強(qiáng)酸、強(qiáng)堿自相或互相混合(體積變化忽略不計(jì)) ② 酸I+酸II ③ 堿I+堿II = ④ 酸I+堿II 酸過量:c(H+)= 堿過量: 完全中和: (4)酸堿稀溶液pH值計(jì)算途徑 (5)酸堿指示劑、pH試紙: ① 指示劑的變色范圍:指示劑發(fā)生變化的pH值范圍。 ② 常用指示劑的變色范圍: 甲基橙: 3.1 ~ 4.4 石蕊: 5 ~ 8 酚酞: 8.0 ~ 10.0 ③ pH試紙使用方法:不潤

6、濕。 【典型例題】 [例1] 某溫度下純水的,則此時(shí)為多少?若溫度不變,滴入稀,使,則由水電離產(chǎn)生的為多少? 解析:由PH:與Kw的關(guān)系可求出,又因?yàn)榧兯须婋x出的,則可直接求出。兩種方法對比可知:第一種方法易出現(xiàn)錯(cuò)誤,容易將Kw=代入求得。 加入后,增大,使的電離平衡向左移動(dòng),再次平衡后,,因溫度未變Kw不變,可代入求解。 關(guān)鍵在于Kw的值是否仍為,這也是易錯(cuò)之處。要注意到此問題是在上一問的前題下提出,則“某溫度”“”的“純水”中,應(yīng)能得出此條件下,Kw。再求,又因水電離的,則 。 答案:;。 [例2] 求0.001 mol/L NaOH溶液的pH。 答案:此溶液的

7、pH為11。 解析: 解法一:c(H+)===mol/L    解法二:    [例3] 求物質(zhì)的量的濃度為1×mol/L的鹽酸溶液的pH是多少? 答案:此溶液的pH為6.7。 解析:由鹽酸電離出的c(H+)=mol/L,由水電離出的c(H+)=mol/L, [例4] 物質(zhì)的量的濃度為0.05mol/L的硫酸溶液的pH是多少?由水電離的氫離子濃度是多大? 答案:此溶液的pH為1,水電離的氫離子濃度為1×10-13mol/L。 解析:c(H+)=n·C=2×0.05=0.1mol/L c(H+)水= c(OH-)===1×10-13mol/L

8、 [例5] 取pH為4的鹽酸溶液1mL稀釋到100mL后,溶液的pH是多少?再?zèng)_稀100倍后的溶液的pH是多少? 答案:此溶液的pH為6。此溶液的pH為6.97。 解析:因?yàn)閜H=4,所以c(H+)=mol/L 根據(jù)溶質(zhì)守恒:    所以 將pH為6的鹽酸溶液再?zèng)_稀100倍后 c(H+)= ?????????????????????= [例6] 0.2mol/L的HCl與0.4mol/L的HCl等體積混合后溶液的pH是多少? 答案:此溶液的pH為0.5。 解析:c(H+)混==0.3mol/L    [例7] 將物質(zhì)的量的濃度為0.1m

9、ol/L的氫氧化鈉溶液20mL與0.2mol/L的鹽酸30mL混合后,溶液的pH是多少? 答案:此溶液的pH為1.1。 解析:NaOH+HCl =NaCl+H2O 根據(jù)已知條件,可以判斷出兩種溶液混合后,鹽酸過量。反應(yīng)后,鹽酸的濃度為: c(H+)==mol/L [例8] 下列微粒中,不能促進(jìn)水電離的是( ) A. 所有離子中,半徑最小的離子。 B. 含有的電子數(shù)與質(zhì)子數(shù)均與Na+相同,共含有5個(gè)原子核的微粒。 C. 還原性最弱的非金屬陰離子。 D. 含2個(gè)原子核,10個(gè)電子的陰離子。 答案:AD 解析:選項(xiàng)A中所表示的微粒為H+。由于H+加入水中只能使水

10、的電離平衡逆向移動(dòng),從而不能促進(jìn)水的電離,所以選項(xiàng)A正確。 選項(xiàng)B所表示的是NH4+,NH4+可和水中的結(jié)合成弱電解質(zhì)NH3·H2O,從而促進(jìn)水的電離,所以本題不能選B。   選項(xiàng)C所表示的是,也可和水中的H+結(jié)合成另一種弱電解質(zhì)HF,從而促進(jìn)了水的電離,所以選項(xiàng)C不符合題意。   選項(xiàng)D所表示的是,由于加入只能使水的電離平衡逆向移動(dòng),從而減弱了水的電離,所以選項(xiàng)D符合題意。 [例9] 25℃時(shí),某溶液中由水電離出的c(H+)為,則該溶液的pH可能等于( ) A. 11  B. 8   C. 7   D. 3 答案:AD 解析:溶液中由水電離出的c(H+)為mol/L

11、,該溶液可能是酸性溶液,也可能是堿性溶液?! ? ① 若溶液為堿性溶液;      所以mol/L     ?、?若溶液為酸性溶液: c(H+)====mol/L    [例10] 用水將pH=3的CH3COOH稀釋一倍后,溶液的pH為( ) A. 3   B. 3.15   C. 3.3  D. 2.7 答案:B 解析:假設(shè)CH3COOH為強(qiáng)酸,稀釋一倍后為3.3   由于CH3COOH為弱酸,稀釋后電離度增大,pH應(yīng)略小于3.3。因CH3COOH稀溶液稀釋后,溶液pH變大,pH應(yīng)大于3。即3<pH<3.3。    【模擬試題】(答題時(shí)間:40分鐘) 1

12、. 某溶液中水電離出的,則該溶液的可能是( ) A. 13 B. 1 C. 6 D. 7 2. 甲、乙、丙三支試管中各加入VmL0.1mol/L的鹽酸、硫酸和醋酸,再分別加入,充分反應(yīng)后,三支試管內(nèi)溶液的pH可能依次是( ) 甲 乙 丙 A. B. C. D. 3. 已知在稀溶液中,,而溶液的。0℃時(shí),1mol/L的NaOH溶液中,則溶液的是( ) A. 0 B. 14 C. 15 D. 1 4. 的強(qiáng)堿溶液

13、與的強(qiáng)酸溶液混合,所得混合溶液的,則強(qiáng)堿和強(qiáng)酸的體積之比是( ) A. B. C. D. 5. 將PH=2的某酸溶液與PH=12的溶液等體積混合后,所得混合溶液的( ) A. =7 B. 7 C. 7 D. 7 6. 向純水中加入少量的硫酸氫鈉(溶解溫度不變),則溶液的( ) A. pH升高 B. 酸性增強(qiáng) C. 增大 D. 減少 7. 將100mL0.001 mol/L的鹽酸和的硫酸溶液混合后,所得溶液的為( ) A. 4.5 B. 2.7 C. 3.3

14、 D. 3 8. 將的溶液跟1L 0.6mol/L的溶液充分混合并過濾,溶液的( )。 A. 小于 溶液的 B. 等于 溶液的 C. 大于 溶液的 D. 小于溶液的 9. 把80mL氫氧化鈉溶液加入到120mL鹽酸中,所得溶液的為2。如果混合前氫氧化鈉溶液和鹽酸的物質(zhì)的量濃度相同,它們的物質(zhì)的量濃度為( ) A. B. C. D. 10. 在室溫下,在都等于9的和兩種溶液中,由水電離產(chǎn)生的離子濃度分別為與,則和的關(guān)系為( ) A. B. C. D. 11. 酸雨是大量燃燒煤、石油生成

15、硫、氮的氧化物溶于水造成的。某次雨水分析數(shù)據(jù)如下:、、、、,則此次酸雨的接近于( ) A. 6.5 B. 5 C. 4 D. 4.5 12. 水的電離平衡曲線如圖所示。 (1)若以A點(diǎn)表示25℃時(shí)水的電離平衡的離子濃度,當(dāng)溫度升高到100℃時(shí),水的電離平衡狀態(tài)移動(dòng)到B點(diǎn),則此時(shí)水的離子積從 變化到 。 (2)將的溶液與的稀鹽酸混合,并保持100℃的恒溫,致使混合溶液的,則和鹽酸的體積之比為 。 (3)已知的離子積為 若某溫度下的溶解度為0.74g,設(shè)飽和溶液的密度為,其離子積約為 。

16、 【試題答案】 1. AB 提示:水電離出的,若為酸溶液,因 ,則,PH=1;若為堿溶液,,則,PH=13,故選AB。 2. BD 提示:物質(zhì)的量濃度相同的鹽酸,硫酸,醋酸,分別與NaOH溶液反應(yīng),因提供的不同,酸的強(qiáng)弱不同,當(dāng),PH=7時(shí),過量,,醋酸為弱酸,一元酸反應(yīng)后生成水解,溶液。A錯(cuò),當(dāng)硫酸溶液PH=7時(shí),鹽酸與堿反應(yīng)后堿余,,也同PH,則B正確。當(dāng)醋酸溶液與堿反應(yīng)后PH=7,說明略過量,則另兩種溶液PH,D正確。 3. C 4. D 提示:根據(jù),可得, 5. C 提示:某酸可能是弱酸,反應(yīng)后過量,則,若為強(qiáng)酸反應(yīng)后

17、。 6. BD 7. D 提示:因兩種酸中PH=3,混合后PH仍為3。 8. D 提示: 1 3 反應(yīng) 余 生成 反應(yīng)后 因存在電離平衡,受的影響,平衡左移,小于,溶液所電離的。 9. C 10. B 提示:溶于水抑制水的電離,當(dāng)PH=9時(shí),說明水電離出 溶于水促進(jìn)水的電離,PH=9時(shí),說明水電離出 ,故,且 11. C 12.(1); (2) (3) 提示: (1)由圖可得 (2)因在100℃,Kw,可計(jì)算,則。 (3)

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