第二讲 水的电离和溶液的酸碱性

1. 第二讲　水的电离和溶液的酸碱性

2. 1．理解水的电离平衡和离子积的概念，影响水电离平衡的因素。1．理解水的电离平衡和离子积的概念，影响水电离平衡的因素。 • 2．了解溶液的酸碱性和pH的关系。 • 3．学会pH的计算。 • 4．了解测定溶液pH的方法，知道pH的调控在工农业生产和科学研究中的重要作用。

4. 4．下列可使水的电离程度变大的是④⑥。 • ①加H2SO4　②加NaOH　③加NaCl　④加热　⑤加氨水　⑥加纯碱

5. 知识点 2　　 溶液的酸碱性和Ph • 1.判断溶液酸碱性的根据是c(H＋)与c(OH－)的相对大小。

6. 2.pH及其测定 • (1)计算公式：pH＝－lgc(H＋) • (2)pH的测定方法 • ①pH试纸 • a．方法：把小片试纸放在表面皿上，用洁净干燥的玻璃棒蘸取待测液点在pH试纸的中部，变色后与标准比色卡对照，即可确定溶液的pH。 • b．注意：pH试纸使用前不能用蒸馏水润湿，否则待测液因被稀释可能产生误差；用pH试纸读出的pH只能是整数。 • ②用pH计测量。

7. 知识点 3　　 酸碱中和滴定 • 1.概念 • 利用中和反应，用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的实验方法。

8. 2．原理 • 在待测液中预先加几滴酸碱指示剂，酸碱反应过程中，溶液的pH会发生变化 ，对于强酸强碱的反应，开始时由于被中和的酸或碱浓度较大，加入少量的碱或酸对其pH的影响不大。当接近反应终点(pH＝7)时，很少量(一滴，约0.04mL)的碱或酸就会引起溶液pH突变。此时指示剂明显的颜色变化表示反应已完全，即反应到达终点。这时通过用掉的酸或碱的量，利用化学方程式所表示的酸碱之间的计量关系，可以算出待测酸或碱的物质的量浓度。

9. 3．实验用品

10. ①最小分度是0.1mL，读数时应估读至0.01mL。 • ②规格有25mL、50mL等。 • (2)试剂：标准溶液、待测溶液、酸碱指示剂。

11. 4．实验操作 • (1)准备过程 • ①滴定管 • a．检查仪器：滴定管使用前，应首先检查是否漏水。 • b．润洗仪器：滴定管在加入酸、碱溶液之前，分别要用待盛溶液润洗2～3次。 • c．装液：分别将酸、碱反应液加入酸式滴定管、碱式滴定管中，使液面位于滴定管刻度“0”以上2～3mL处。 • d．调节起始读数：在滴定管下放一烧杯，调节活塞，使滴定管尖嘴部分充满反应液(如滴定管内部有气泡，应快速放液赶出气泡)，以免引起实验误差，并使液面处于某一刻度，准确读取读数并记录。

12. ②锥形瓶 • 首先注入碱液或酸液，然后加指示剂。 • (2)滴定操作 • 左手控制活塞，右手不断旋转振荡锥形瓶，眼睛注视锥形瓶中溶液颜色变化，滴定至终点时，记录标准液的体积。 • 5．数据处理 • 按上述操作重复二至三次，求出用去标准液的体积的平均值，根据化学反应方程式计算。

13. 考点 1　　水的电离及影响因素 • 1.温度：由于水的电离过程吸热，故升温使水的电离平衡右移，即加热能促进水的电离，c(H＋)、c(OH－)同时增大，KW增大，pH变小，但c(H＋)与c(OH－)仍相等，故体系仍显中性。

14. 2．酸、碱：在纯水中加入酸或碱，酸电离出的H＋或碱电离出的OH－均能使水的电离平衡左移，即酸、碱的加入抑制水的电离。若此时温度不变，则KW不变，c(H＋)、c(OH－)此增彼减。2．酸、碱：在纯水中加入酸或碱，酸电离出的H＋或碱电离出的OH－均能使水的电离平衡左移，即酸、碱的加入抑制水的电离。若此时温度不变，则KW不变，c(H＋)、c(OH－)此增彼减。 • 即：加酸，c(H＋)增大，c(OH－)减小，pH变小 • 加碱，c(OH－)增大，c(H＋)减小，pH变大。

15. 3．能水解的盐：在纯水中加入能水解的盐，由于水解的实质是盐电离出的弱酸阴离子或弱碱阳离子结合水电离出的H＋或OH－，所以水解必破坏水的电离平衡，使水的电离平衡右移。即盐类的水解促进水的电离。3．能水解的盐：在纯水中加入能水解的盐，由于水解的实质是盐电离出的弱酸阴离子或弱碱阳离子结合水电离出的H＋或OH－，所以水解必破坏水的电离平衡，使水的电离平衡右移。即盐类的水解促进水的电离。 • 4．其他因素：向水中加入活泼金属，由于与水电离出的H＋直接作用，因而同样能促进水的电离。

17. [解析]A项，稀氨水是弱碱，加入后水溶液中的c(OH－)增大，平衡逆向移动；B项，NaHSO4溶于水中电离使c(H＋)增大。由于温度不变，故KW不变；C项，水中加入CH3COONa，CH3COONa发生水解，促进水的电离，使溶液呈碱性，c(H＋)降低；D项，升高温度，水的电离程度增大，KW变大，pH变小。[解析]A项，稀氨水是弱碱，加入后水溶液中的c(OH－)增大，平衡逆向移动；B项，NaHSO4溶于水中电离使c(H＋)增大。由于温度不变，故KW不变；C项，水中加入CH3COONa，CH3COONa发生水解，促进水的电离，使溶液呈碱性，c(H＋)降低；D项，升高温度，水的电离程度增大，KW变大，pH变小。 • [答案]B

18. 变式训练 • 1．(2011·山东德州模拟)纯水在25℃时的氢离子浓度与90℃时的氢离子浓度的关系是() • A．大于　　　　　　　　　 B．等于 • C．小于 D．不能肯定 • [解析]水的电离过程是吸热的，所以90℃时纯水电离出的c(H＋)和c(OH－)比25℃时纯水电离出的c(H＋)和c(OH－)大。 • [答案]C

20. [解析]A项，抑制水的电离；B项和D项中Fe3＋与CH3COO－都能水解，即都能促进水的电离。[解析]A项，抑制水的电离；B项和D项中Fe3＋与CH3COO－都能水解，即都能促进水的电离。 • [答案]C

21. 考点 2　　溶液的酸碱性及pH的计算 • 1.单一溶液的pH计算 • (1)强酸溶液，如HnA，设其物质的量浓度为cmol·L－1，则c(H＋)＝nc，pH＝－lg[c(H＋)]＝－lg nc。 • (2)强碱溶液，如B(OH)n，设其物质的量浓度为c mol·L－1，则c(OH－)＝nc，c(H＋)＝10－14/nc，pH＝－lg[c(H＋)]＝14＋lg nc。

22. 2．酸碱溶液稀释后溶液的pH • (1)强酸、强碱稀释时，溶液体积每稀释到原来的10倍，pH增大或减小1。 • (2)pH相同的弱酸和强酸以及弱碱和强碱，稀释相同倍数时，弱酸或弱碱的pH变化较小。 • (3)无论怎样稀释，酸溶液的pH不能等于或大于7，只能趋近于7。这是因为当pH接近6的时候，再加水稀释，由水电离提供的H＋就不能再忽略。同理，碱溶液的稀释也一样。

25. 4．若强酸与强碱混合后溶液呈中性，则必有pH酸＋pH碱＝14－lg[V碱/V酸]。4．若强酸与强碱混合后溶液呈中性，则必有pH酸＋pH碱＝14－lg[V碱/V酸]。 • 5．pH酸＋pH碱＝14的酸碱等体积混合，其规律是“强”、“强”全反应，溶液呈中性；谁弱谁过量，pH由“弱”定。

26. [例2](2010·海南，2)常温下，将0.1mol·L－1氢氧化钠溶液与0.06 mol·L－1硫酸溶液等体积混合，该混合溶液的pH等于() • A．1.7 B．2.0 • C．12.0 D．12.4 • [解析]0.1mol/L氢氧化钠溶液中氢氧根离子浓度为0.1mol/L,0.06mol/L硫酸溶液中氢离子浓度为0.12mol/L，氢氧根离子和氢离子发生中和反应后，溶液中剩余0.02mol/L氢离子。故溶液pH＝－lgc(H＋)＝2.0 • [答案]B

27. 变式训练 • 3．下列说法正确的是() • A．pH＝7的溶液一定显中性 • B．pH＝6的溶液一定显酸性 • C．[H＋]<[OH－]的溶液一定显碱性 • D．[OH－]＝1×10－6 mol/L的溶液一定显碱性

28. [解析]在25℃时，pH＝7的溶液中[H＋]＝[OH－]＝1.0×10－7 mol/L，溶液显中性；pH＝6的溶液中[H＋]＝10－6 mol/L>[OH－]＝10－8 mol/L，溶液显酸性；[OH－]＝1×10－6 mol/L的溶液中[OH－]>[H＋]＝10－8 mol/L，溶液显碱性。但它们的前提是在25℃时，此时KW＝1.0×10－14 mol2·L－2，若温度改变时，KW也会改变，以pH和[H＋]、[OH－]的绝对数值确定的溶液中[H＋]和[OH－]的相对大小就可能发生变化，其酸碱性也发生变化。

29. [答案]C

30. 4．pH＝10的NaOH溶液和pH＝13的NaOH溶液等体积混合，混合溶液的pH约是________。4．pH＝10的NaOH溶液和pH＝13的NaOH溶液等体积混合，混合溶液的pH约是________。

31. [答案]12.7

32. 考点 3　　酸碱中和滴定 • 1.酸碱中和滴定操作中应注意的几个问题 • (1)酸、碱式滴定管的构造以及读数准确度0.01 mL。 • (2)指示剂的选择要注意滴定完成后生成盐的酸碱性。 • (3)滴定速度，先快后慢，接近滴定终点时，应一滴一摇动。 • (4)振荡半分钟溶液颜色不发生变化，达滴定终点。 • (5)读数时，视线与液面的凹处刻度在同一水平线上。

33. (1)标准液配制引起的误差[c(标)误差] • ①称取5.2 g氢氧化钠配制标准液时，物码倒置。(偏高) • ②配制标准液时，烧杯及玻璃棒未洗涤。(偏高) • ③配制标准液时，定容俯视。(偏低)

34. ④配制标准液时，定容仰视。(偏高) • ⑤配制标准NaOH滴定盐酸时，NaOH中如混有碳酸钠。(偏高) • ⑥配制标准NaOH滴定盐酸时，NaOH中如混有碳酸氢钠。(偏高) • ⑦配制标准NaOH滴定盐酸时，NaOH中如混有KOH。(偏高) • ⑧滴定管水洗后，未用标准液洗涤。(偏高) • (2)标准液操作引起的误差[V(标)误差] • ①滴定前读数仰视，滴定后读数俯视。(偏低) • ②滴定结束，滴定管尖嘴外有一滴未滴下。(偏高) • ③滴定前有气泡未赶出，后来消失。(偏高)

35. (3)待测液操作引起的误差[V(待)误差] • ①锥形瓶水洗后，用待测液又洗过再装待测液。(偏高) • ②锥形瓶有少量水，直接放入待测液。(无影响) • ③摇动锥形瓶时，溅出部分溶液。(偏低)

36. [例3]充满HCl的烧瓶做完喷泉实验后得到的稀盐酸，以甲基橙为指示剂，用标准碳酸钠溶液滴定这种盐酸测定它的准确浓度，请你回答下列问题：[例3]充满HCl的烧瓶做完喷泉实验后得到的稀盐酸，以甲基橙为指示剂，用标准碳酸钠溶液滴定这种盐酸测定它的准确浓度，请你回答下列问题： • (1)用标准Na2CO3溶液滴定这种盐酸时，Na2CO3溶液应装在________式滴定管中。 • (2)现配制三种浓度的标准Na2CO3溶液，你认为最合适的是下列第________种。 • ①2.500 mol·L－1　②0.250 mol·L－1　③0.0250 mol·L－1

37. (3)若采用上述合适浓度的标准Na2CO3溶液滴定，用c(Na2CO3)表示标准Na2CO3的浓度，滴定时实验数据如下表：(3)若采用上述合适浓度的标准Na2CO3溶液滴定，用c(Na2CO3)表示标准Na2CO3的浓度，滴定时实验数据如下表： • 求这种待测稀盐酸的物质的量浓度，其表达式为c(HCl)＝________。(用数据和符号列式即可)

40. 变式训练 • 5．下图为10 mL一定物质的量浓度的盐酸X用一定物质的量浓度的NaOH溶液Y滴定的图示，依据图示推出X和Y的物质的量浓度是()

41. [解析]观察题图知，当NaOH用至30 mL时正好中和，根据c1V1＝c2V2，V1∶V2＝10∶30＝1∶3，则c1∶c2＝3∶1，故B、C选项被排除。 • 又由于加入20 mL NaOH时，溶液pH已达到2，设HCl浓度为3c，则NaOH浓度为c。

42. [答案]D

43. 6．氧化还原滴定实验与中和滴定类似(用已知浓度的氧化剂溶液滴定未知浓度的还原剂溶液或反之)。6．氧化还原滴定实验与中和滴定类似(用已知浓度的氧化剂溶液滴定未知浓度的还原剂溶液或反之)。 • 现有0.001 mol·L－1 KMnO4酸性溶液和未知浓度的无色NaHSO3溶液。反应离子的方程式是2MnO4－＋5HSO3－＋H＋===2Mn2＋＋5SO42－＋3H2O • 填空完成问题： • (1)该滴定实验所需仪器有下列中的________。 • A．酸式滴定管(50 mL)B．碱式滴定管(50 mL)C．量筒(10 mL)D．锥形瓶　E．铁架台　F．滴定管夹　G．烧杯 • H．白纸　I．胶头滴管　J．漏斗

44. (2)不用________(酸、碱)式滴定管盛放高锰酸钾溶液。试分析原因_________________________________________。(2)不用________(酸、碱)式滴定管盛放高锰酸钾溶液。试分析原因_________________________________________。 • (3)选何种指示剂，说明理由__________________________。 • (4)滴定前平视KMnO4液面，刻度为a mL，滴定后俯视液面刻度为b mL，则(b－a) mL比实际消耗KMnO4溶液体积________(多、少)。根据(b－a) mL计算得到的待测溶液，比实际浓度________(大、小)。

45. [答案](1)ABDEFH • (2)碱　高锰酸钾能腐蚀橡胶管 • (3)不用指示剂，因为MnO4－―→Mn2＋时紫色褪去 • (4)少　小

46. 客观题：溶液稀释对pH的影响及pH的计算 • [例1](2010·全国Ⅰ，9)下列叙述正确的是() • A．某醋酸溶液的pH＝a，将此溶液稀释1倍后，溶液的pH＝b，则a>b • B．在滴有酚酞溶液的氨水中，加入NH4Cl至溶液恰好无色，则此时溶液的pH<7 • C．1.0×10－3mol/L盐酸的pH＝3.0,1.0×10－8 mol/L盐酸的pH＝8.0 • D．若1 mL pH＝1的盐酸与100 mL NaOH溶液混合后，溶液的pH＝7，则NaOH溶液的pH＝11

47. [解析]该题主要考查酸碱溶液的pH计算和溶液的稀释对pH的影响。A项，对酸溶液进行稀释，氢离子浓度降低，pH增大；B项，酚酞的变色范围为8.2－10，当溶液恰好无色时，溶液pH小于8.2即可显示无色；C项，当溶液中氢离子浓度较大时，计算时忽略水电离出的氢离子，当加入的氢离子浓度较小时，计算溶液pH时则不能忽略水电离出的氢离子，当盐酸的浓度为1.0×10－8 mol/L时，通常情况下，此时水电离出的氢离子为1.0×10－6mol/L，此时溶液的pH小于7；D项，盐酸和氢氧化钠溶液混合后溶液显中性，则需要n(H＋)＝n(OH－)，故氢氧化钠溶液的pH为11。 • [答案]D

48. 高分策略 • 对弱电解质醋酸的稀释，虽然会促进其电离，但总体而言，各离子的浓度是减小的，这是在解题过程中易忽略的地方。

50. (2)若向醋酸中加入稀NaOH溶液，使其恰好完全反应，所得溶液的pH________(填“>”“<”或“＝”)7，用离子方程式表示其原因___________________________________________。(2)若向醋酸中加入稀NaOH溶液，使其恰好完全反应，所得溶液的pH________(填“>”“<”或“＝”)7，用离子方程式表示其原因___________________________________________。 • (3)若向醋酸中加入pH＝11的NaOH溶液，且二者的体积比为11，则所得溶液中各离子的物质的量浓度由大到小的顺序是_________________________________________________。 • (4)若向醋酸中加入NaOH溶液至溶液恰好呈中性，此时c(Na＋)________c(CH3COO－)(填“>”、“<”或“＝”)。 • (5)若向醋酸中加入一定量NaOH溶液，所得混合液pH＝6，则此溶液中c(CH3COO－)－c(Na＋)＝________mol/L(填写准确数据)。