2019-2020年高中化學(xué)(大綱版)第二冊(cè) 第三章 電離平衡 第二節(jié)水的電離和溶液的pH(備課資料).doc
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2019-2020年高中化學(xué)(大綱版)第二冊(cè) 第三章 電離平衡 第二節(jié)水的電離和溶液的pH(備課資料) 一、強(qiáng)酸和弱酸(或強(qiáng)堿和弱堿)的比較 (一)利用稀釋過(guò)程中c(H+)或pH變化的不同進(jìn)行比較: [例1]將pH相同的鹽酸和醋酸溶液分別稀釋到原體積的m倍和n倍,稀釋后兩溶液的pH相同,m和n的關(guān)系是( ) A. m=n B. m>n C. m<n D.無(wú)法確定 解析:鹽酸和醋酸在稀釋過(guò)程中c(H+)和pH的變化如下圖: 從圖中可看出,稀釋后溶液的pH仍然相同時(shí),從稀釋的倍數(shù)上看,鹽酸比醋酸小,即m<n,應(yīng)選C。 答案:C [例2]將物質(zhì)的量濃度相同的鹽酸和醋酸溶液稀釋到原體積的m倍和n倍,稀釋后pH相同,m和n的關(guān)系是( ) A.m=n B.m>n C.m<n D.無(wú)法確定 解析:物質(zhì)的量濃度相同時(shí),溶液中鹽酸的H+濃度大于CH3COOH的H+濃度。鹽酸和醋酸稀釋過(guò)程中c(H+)和pH變化如下圖: 從上圖可以看出,稀釋后溶液的pH相同時(shí),鹽酸稀釋的倍數(shù)比醋酸大,即m>n,應(yīng) 選B。 答案:B [例3]有兩瓶pH=2的酸,一瓶是強(qiáng)酸,一瓶是弱酸?,F(xiàn)只有石蕊試液、酚酞試液、pH試紙、蒸餾水,而沒(méi)有其他試劑。簡(jiǎn)述如何用最簡(jiǎn)便的實(shí)驗(yàn)方法判別哪瓶是強(qiáng)酸? 解析:pH相同的酸溶液直接用指示劑是無(wú)法區(qū)別的。應(yīng)將注意力集中于“蒸餾水”上,利用稀釋前后pH的變化程度不同來(lái)進(jìn)行判別,即各取等體積酸溶液,用蒸餾水稀釋相同倍數(shù)(如100倍),然后用pH試紙分別測(cè)其pH,pH變化大的是強(qiáng)酸。 (二)利用跟金屬反應(yīng)的程度和速度不同進(jìn)行比較。 [例4]向體積均為1升、pH均為2的鹽酸和醋酸溶液中分別投入0.66克鋅粉,下列哪組曲線變化較符合事實(shí)( ) 解析:應(yīng)同時(shí)考慮鋅分別與鹽酸和醋酸反應(yīng)的速率和程度。第一步,1升pH=2的鹽酸提供H+的物質(zhì)的量比1升pH=2的醋酸溶液提供的H+少。0.66克鋅(約0.01 mol)對(duì)1升pH=2的鹽酸來(lái)說(shuō),鋅過(guò)量,對(duì)1升pH=2的醋酸來(lái)說(shuō),醋酸過(guò)量。因此,鋅與醋酸反應(yīng)產(chǎn)生H2的體積比較大,鋅與醋酸反應(yīng)后溶液中c(H+)比較大。 第二步,在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,兩反應(yīng)的速率均減小,但由于醋酸溶液中存在電離平衡CH3COOH CH3COO-+H+,使H+濃度減小較緩慢,所以在同一時(shí)刻鋅和醋酸反應(yīng)的反應(yīng)速率較快。 第三步,何者先停止反應(yīng)?很難判斷。估計(jì)鋅與醋酸的反應(yīng)可能先停止,盡管與醋酸反應(yīng)時(shí)消耗的鋅比較多,但整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中鋅與醋酸反應(yīng)得快。 基于上述綜合性評(píng)價(jià),比較符合事實(shí)的是選項(xiàng)C 答案:C [例5]一定量的鎂粉與稀硫酸反應(yīng),其速率特別快,難以控制。為了能較緩慢地收集氫氣,又使產(chǎn)生氫氣的量不減少,應(yīng)向稀硫酸中加入 ,理由是__________________。 解析:①要使反應(yīng)速率變慢,必須使溶液中c(H+)減小;②要使產(chǎn)生氫氣的量不減小,酸最終提供H+的物質(zhì)的量不能減少。綜合①②知加入的物質(zhì)應(yīng)能使溶液中H+暫時(shí)儲(chǔ)存起來(lái),反應(yīng)時(shí)又能逐步釋放出來(lái)。 答案:(1)直接加水稀釋 使溶液中c(H+)減小,但H+總數(shù)不變。 (2)加弱酸強(qiáng)堿鹽(如CH3COONa) 使其轉(zhuǎn)化為弱酸,將溶液中的H+儲(chǔ)存起來(lái),并隨時(shí)能釋放出來(lái)(但不能加碳酸鹽或碳酸氫鹽等)。 (三)利用酸堿中和反應(yīng)后溶液酸堿性的不同進(jìn)行比較。 [例6](1)一種pH=2的酸溶液和一種pH=12的堿溶液等體積混合后所得的溶液呈酸性,其可能的原因是( ) (2)0.01 molL-1的某一元酸溶液和0.01 molL-1的某一元堿溶液等體積混合后所得溶液呈堿性,其可能原因是( ) A.強(qiáng)酸和強(qiáng)堿溶液反應(yīng) B.弱酸和強(qiáng)堿溶液反應(yīng) C.強(qiáng)酸和弱堿溶液反應(yīng) D.生成了一種強(qiáng)酸弱堿鹽 解析:要考慮題中所述的酸是強(qiáng)酸還是弱酸,堿也如此。 ①若pH=2的強(qiáng)酸溶液和pH=12的強(qiáng)堿溶液等體積混合,則所得溶液呈中性。 ②若濃度各為0.01 molL-1的某一元強(qiáng)酸和某一元強(qiáng)堿溶液等體積混合,則所得溶液呈中性。 ③若pH=2的強(qiáng)酸溶液和pH=12的弱堿溶液等體積混合,則因弱堿過(guò)量,所得溶液呈堿性。 ④若濃度各為0.01 molL-1的某一元強(qiáng)酸和某一元弱堿溶液等體積混合,則因生成了強(qiáng)酸弱堿鹽,其溶液呈酸性。 ⑤若pH=2的弱酸溶液和pH=12的強(qiáng)堿溶液等體積混合,則因弱酸過(guò)量,所得溶液呈酸性,生成的鹽是強(qiáng)堿弱酸鹽。 ⑥若濃度各為0.01 molL-1的某一元弱酸和某一元強(qiáng)堿溶液等體積混合,則因生成了弱酸強(qiáng)堿鹽,其溶液呈堿性。 答案:(1)B (2)B 二、生物體內(nèi)的緩沖溶液 生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng),需要在具有和保持一定的pH不易變化的溶液中才能正常進(jìn)行。所以維持正常pH范圍很重要?;罴?xì)胞對(duì)于體液酸堿度極其微小的變化很敏感。因?yàn)樯锎呋瘎福┲挥性谝欢ǖ?、狹窄的pH范圍內(nèi)所起的催化作用最大。例如,最適合于胃蛋白酶的范圍pH=1~4,最適合胰蛋白酶的范圍pH=8~9。一旦pH范圍改變,使酶的作用減慢或停止,就會(huì)影響正常生理功能。人體和一些動(dòng)植物體液正常pH范圍見(jiàn)表1和表2。 表1 血液 7.35~7.45 膽汁 7.8~8.6 脊椎液 7.3~7.5 胰液 8.0 唾液 6.5~7.5 乳液 6.6~7.6 胃液 1. 0~3.0 尿液 5.5~7.0 表2 狗血 6.9~7.2 蘋(píng)果汁 2.9~3.3 牛奶 6.3~6.6 葡萄汁 3.5~4.5 蝦 6.8~7.0 甜菜汁 4.9~5.3 牡蠣 6.1~6.6 胡蘿卜汁 4.9~5.3 雞蛋(白) 7.6~8.0 蕃茄汁 4.0~4.4 桃汁 3.4~3.6 馬鈴薯 5.6~6.0 生物體液都具有緩沖作用。生物體液pH變化,直接影響生物體的正常生理功能,嚴(yán)重時(shí)危及生命。實(shí)驗(yàn)證明,當(dāng)向體液中加入少量酸或堿時(shí),pH基本不變,這說(shuō)明生物體液具有緩沖作用。在生物體內(nèi)存在很多緩沖溶液,如人體血液最重要的緩沖對(duì)為H2CO3~NaHCO3。當(dāng)強(qiáng)酸進(jìn)入血液時(shí),緩沖對(duì)的NaHCO3發(fā)揮抗酸作用,H++HCO H2CO3,使血液中H2CO3濃度增大,但H2CO3可隨血液經(jīng)肺臟分解成H2O和CO2,并通過(guò)呼吸將CO2排出體外。當(dāng)人體血液進(jìn)入堿性物質(zhì)時(shí),H2CO3發(fā)揮抗堿作用,OH-+H2CO3====HCO+H2O,生成過(guò)量HCO,通過(guò)腎進(jìn)行調(diào)節(jié),因此血液pH保持相對(duì)穩(wěn)定。 人體內(nèi)血液pH范圍為7.35~7.45,若在外界因素下,突然低于7或高于7.8,即只要變化0.4單位的比例,就會(huì)有生命危險(xiǎn)。但人體可憑緩沖系統(tǒng)相互作用,相互影響來(lái)維持血液pH相對(duì)穩(wěn)定。生物就是利用緩沖作用和自身排泄作用保證正常的生理活動(dòng)。 (摘自《中學(xué)化學(xué)》xx年第6期,作者:王寬、李森) 三、pH試紙使用過(guò)程中涉及的問(wèn)題 pH試紙是由多種有機(jī)弱酸和有機(jī)弱堿浸泡而成的,本身為姜黃色。遇到酸堿度不同的溶液,可顯示十四種顏色??啥ㄐ詼y(cè)定氣態(tài)物質(zhì)的酸堿性,也可定量測(cè)定溶液的酸堿度。現(xiàn)對(duì)其使用過(guò)程中涉及的一些問(wèn)題加以總結(jié)。 (一)定性測(cè)定氣態(tài)物質(zhì)的酸堿性 氣態(tài)物質(zhì)顯酸性(或堿性)是說(shuō)其溶于水后產(chǎn)生H+(或OH-),這就要求使用pH試紙定性測(cè)定其酸堿性之前必須將其潤(rùn)濕。如試紙呈紅色則所測(cè)氣體顯酸性,且紅色愈深,酸性愈強(qiáng);如試紙顯藍(lán)色,則所測(cè)氣體顯堿性,且藍(lán)色愈深,堿性愈強(qiáng)。 (二)定量測(cè)定溶液的酸堿度 用潔凈干燥的玻璃棒蘸取待測(cè)液,滴在pH試紙上。試紙顯出的顏色跟標(biāo)準(zhǔn)比色卡相比較就可以讀出該溶液的pH。應(yīng)特別指出的是,pH試紙絕不能預(yù)先潤(rùn)濕,否則,相當(dāng)于把待測(cè)液稀釋,這樣測(cè)出的pH就有可能產(chǎn)生誤差。 1.如待測(cè)液是中性溶液,不管其濃度是否相同,pH均為7,則不管pH試紙是否預(yù)先潤(rùn)濕,均不會(huì)產(chǎn)生誤差。 2.如待測(cè)液是酸性溶液,pH試紙預(yù)先潤(rùn)濕,相當(dāng)于將原溶液稀釋,c(H+)降低,測(cè)得pH偏高;如待測(cè)液是堿性溶液,pH試紙預(yù)先潤(rùn)濕,即將原溶液稀釋,c(OH-)降低,測(cè)得pH偏低。 3.對(duì)酸溶液或堿溶液而言,pH試紙預(yù)先潤(rùn)濕所造成的誤差還須從酸或堿的強(qiáng)、弱角度去進(jìn)一步考慮。現(xiàn)以用預(yù)先潤(rùn)濕的pH試紙測(cè)c(H+)相同的H2SO4和CH3COOH溶液的pH為例加以分析。假定所用pH試紙等大,潤(rùn)濕程度一致,測(cè)定時(shí)向試紙上加酸體積相等,則相當(dāng)于把兩種待測(cè)溶液稀釋相同倍數(shù),此時(shí)H2SO4pH升高的幅度大于CH3COOHpH升高幅度,最終H2SO4的pH大于CH3COOH的pH。即用預(yù)先潤(rùn)濕的pH試紙測(cè)c(H+)相同的強(qiáng)酸和弱酸的pH,強(qiáng)酸的誤差更大。 這是因?yàn)閺?qiáng)酸和強(qiáng)堿是強(qiáng)電解質(zhì),在水中完全電離,稀釋到原體積的n倍,c(H+)或c(OH-)就降為原來(lái)的1/n;弱酸和弱堿是弱電解質(zhì),在水中部分電離,稀釋促進(jìn)其電離。稀釋到原體積的n倍,c(H+)或c(OH-)就降到比原來(lái)1/n大的某值,故出現(xiàn)上述情況。 (摘自《中學(xué)化學(xué)》xx年第11期,作者:趙福江) 四、pH的實(shí)際應(yīng)用 pH的測(cè)定和控制在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)和醫(yī)療等方面都很重要。在工業(yè)上.例如,氯堿工業(yè)生產(chǎn)中所用食鹽水的pH要控制在l 2左右.以除去其中的Ca2+和Mg2+等雜質(zhì)。在無(wú)機(jī)鹽的生產(chǎn)中,為了分離所含的雜質(zhì)Fe3+.常把無(wú)機(jī)鹽溶液的pH調(diào)到5左右,此時(shí)Fe3+形成 Fe(OH)。沉淀而分離析出,其他陽(yáng)離子卻留在溶液中。在農(nóng)業(yè)上,土壤的pH關(guān)系到農(nóng)作物的生長(zhǎng).有的作物如芝麻、油菜、蘿卜等可以生長(zhǎng)在較大的pH范圍內(nèi),有的卻對(duì)土壤的pH反應(yīng)非常敏感,如,茶樹(shù)適宜在pH約為4.0~5.5的土壤中生長(zhǎng)。在醫(yī)療上.測(cè)定血液等的pH可以幫助診斷疾病。例如,人體內(nèi)血液的pH一般在7.35~7.45范圍內(nèi),如果超過(guò)這個(gè)范圍,一便屬于病理現(xiàn)象。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中pH是影響某些反應(yīng)過(guò)程的重要因素.因此測(cè)定時(shí)控制溶液pH,就如控制溫度和濃度等同樣重要。 綜合能力訓(xùn)練 1.已知在100℃的溫度下.水的離子積KW=110-12本題涉及的溶液,其溫度均為100℃下列說(shuō)法中正確的是 ( ) A.0.005 mol L-1的H2SO4溶液,pH=2 B.0.001 molL-1的NaOH溶液.PH=11 C.0.005 molL-1的H2SO4溶液與0.0l molL-1的NaOH溶液等體積混合,混合溶液的pH為6,溶液顯酸性 D.完全中和Ph=3的H2SO4溶液50 mL,需要pH=1l的NaOH溶液50 mL 答案:A 2.一定溫度下,有a鹽酸、b硫酸、c醋酸三種酸: ①當(dāng)其物質(zhì)的量濃度相同時(shí)。c(H+)由大到小的順序是 。 ②同體積、同物質(zhì)的量濃度的三種酸溶液,中和NaOH的能力由大到小的順序是 。 - ③當(dāng)其c(H+))相同時(shí),物質(zhì)的量濃度由大到小的順序?yàn)? 。 ④當(dāng)c(H+)相同、體積相同時(shí),分別加入足量鋅,相同狀況下產(chǎn)生的氣體體積由大到小的順序?yàn)? 。 ⑤當(dāng)c(H+)相同、體積相同時(shí),同時(shí)加入形狀、密度、質(zhì)量完全相同的鋅。若產(chǎn)生相同體積的氫氣(相同狀況),則開(kāi)始時(shí)反應(yīng)速率的大小關(guān)系是 ,反應(yīng)所需時(shí)間的長(zhǎng)短關(guān)系是 。 ⑥將c(H+)相同的三種酸溶液均加水稀釋至體積為原來(lái)的10倍后。c(H+)由大到小的 順序?yàn)? 答案:①b>a>c ②b>a:c ③c>a>b ④c>a—b ⑤都相同 a—b>c ⑥c>a=b- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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