学案 水的电离和溶液的酸碱性.doc

1、装 订 线 装 订 线 课堂成就梦想 - 1 - 细节决定成败 组编人：张文会 张华久 使用日期：第 周 化 学 学 案 审核： 第 2节 水的电离和溶液的 pH 【考纲要求】 了解水的电离，离子积常数。 了解溶液 pH 的定义。了解测定溶液 pH的方法，能进行 pH的简单计算。 一、 水的电离平衡及影响水电离平衡的因素 1、水是 电解质，存在如下的电离平衡： 或写为 。 2、水的离子积： （ 1）、一定温度下，在纯水或水溶液中水的电离达到电离平衡时，溶液中 c(H+) 与 c(OH-)的乘积是一个常数。称为该温度下水的离子积 常数。 （ 2）、常温下（ 250C 时）：纯水中 c(H+)=

2、。 c(OH-)= 。 Kw= = 。 （ 3）、 250C 时水、稀的酸溶液、碱溶液、及盐溶液中， c(H+) c(OH-)均为 。 （ 4）、 Kw只与 有关。因为水的电离为 （吸热、放热）反应，所以随温度升高， Kw将逐渐 。 3、影响水的电离平衡的因素 (1)酸、碱：纯水中加入酸或碱能 （抑制、促进） 水的电离，如常温下 pH=1 的盐酸中水电离出的 c(H+)= ； c(OH-)= 。 Kw= 。 (2)温度：升温 水的电离，纯水的 pH 值 7。（、） (3)盐 : 对水的电离的影响为： NaCl_ NaHSO4 _ NaHS 、 NaHCO3_ NaHSO3 、 NaH2PO4_

3、 NH4Cl、 CH3COONa、 CH3COONH4_ 结论：纯水中加入能水解的盐可 （抑制、促进）水的电离。 如 pH=11 的碳酸钠溶液中水电离出的 c(OH-)= ； Kw= 。 注意：故加入酸碱盐，只影响水的电离平衡但 不变。 练习：在纯水中加入下列物质，请填写下表： 平衡移动方向 c (H+) c(OH-) 大小 关系 KW 酸碱性 升温 c(H+) c(OH-) 加 少量 硫 酸 c(H+) c(OH-) 加 少量 NaOH( s) c(H+) c(OH-) 加少量 NH4Cl( s) c(H+) c(OH-) 加少量 NaAc( s) c(H+) c(OH-) 二、溶液的酸碱性

4、和 pH 值 1、 pH 值的概念： 。 pH 值的范围在 之间，即 pH 值仅适用于 的稀溶液。 pH 值每减小 n 个单位， c(H+)增大为原来的 倍， c(OH-)减小到原来的 。 pH 值每增大 n 个单位， c(H+)减小到原来的 ， c(OH-)增大为原来的 倍。 2、溶液的酸碱性判断 用 c(H+)与 c(OH-)的相对大小判断， 用 pH 值判断 注意 ：用 c(H+)与 c(OH-)的相对大小判断溶液的酸碱性是 无条件的 ，任何温度、浓度都适用； 用 pH 值判断溶液酸碱性的条件是 。 例如 1000C 时水的离子积为 Kw=1.0X10-12， 此温度下中性溶液的 pH=

5、 。 3、测定溶液 pH 值的方法 : （ 1）默写常见的酸碱指示剂及其变色范围 指示剂 变色范围 酸色 碱色 甲基橙 石蕊 酚酞 （ 2）测定溶液 pH 值的方法很多，比较精确的测定方法是用一种叫 _的仪器来测量。 用 pH 试纸也可以迅速判断溶液的 pH。常用的有 _pH 试纸和 _pH 试纸。范围和精度分别为 _ 用 pH 试纸测定溶液的 pH 值的操作方法是 _ _ _ _ 向课堂要效率 向课堂要效率 - 2 - 练习：有一学生在实验室测定溶液的 PH 值，实验时他先用蒸馏水润湿 pH 试纸，然后用洁净干燥的玻璃棒蘸取试样进行实验： （ 1） 该生的实验方法是否正确？ （ 2）如不正确

6、，说明理由，同时分析是否一定有误差？ （ 3）若用此法测定 c(H+)相等的 硫酸和磷酸溶液的 pH 值，结果怎样？ 4、 有关 pH计算的主要题型及计算方法 定义式，根据 pH lg c(H )，因此计算溶液的 pH 的关键是计算溶液中 H 的浓度。下面进行分类讨论 一、单一溶液 pH 的计算 强酸溶液 强酸溶液的 pH 计算方法是：根据酸的浓度选求出强酸溶液中的 c(H+)然后对其取负对数就可求得 pH。 例 1求 25 时， 0.005mol/L 的 H2SO4溶液的 pH: 强碱溶液 强酸溶液的 pH 计算方法是：根据碱的浓度先求出强碱溶液中的 c(OH-)然后利用该 温度下的Kw求出

7、 c(H+)然后求 pH 例 2求 25 时， 10-5mol/L 的 NaOH 溶液的 pH: 其它溶液 其它溶液的 pH 计算方法是：想办法求出 溶液中的 c(H+)然后取负对数 例 3 25 时，某浓度的醋酸溶液中，由水电离的 c(H+)=110-12mol/L,该溶液的 pH 例 4 25 时，某浓度的 氨水 中，由水电离的 c(H+)=110-12mol/L,该溶液的 pH 例 5某地酸雨经检验除 H+和 OH-外，还含有 Na+、 Cl-、 NH4+和 SO42-等离子，其浓度：c(Na+)=7.010-6mol/L， c(Cl-)=3.510-5mol/L， c(NH4+)=2.

8、310-5mol/L， c(SO42-)=2.510-6mol/L，则该酸雨的 pH 值为 。 二、稀释型（指单一溶质加水稀释或相当于水的稀释作用） 实质：稀释前后酸或碱的物质的量不变。一般计算公式： c1V1 c2V2，据此求出稀释后酸或碱的物质的量的浓度。 特殊结论： 若为酸： 强酸， PH a,稀释 10n倍， PH ； 若为弱酸， PH a,稀 释 10n倍 , PH ； 若酸的溶液无限稀释，则无论酸的强弱， PH 一律接近于 若为碱： 强碱， PH a,稀释 10n倍 , PH ； 弱碱， PH a,稀释 10n倍 , PH ； 若碱的溶液无限稀释，则无论碱的强弱， PH 一律接近于

9、 。 例 6 下列六种情况下的 PH 分别为多少 ? PH 2 的 HCl 溶液稀释 1000 倍，所得溶液的 PH（ ） PH 2 的 CH3COOH 溶液稀释 1000 倍，所得溶液的 PH（ ） PH 2 的 HCl 溶液稀释 100 倍，所得溶液的 PH（ ） PH 11 的 NaOH 溶液稀释 100 倍，所得溶液的 PH（ ） PH 11 的 NH3H 2O 溶液稀释 100 倍，所得溶液的 PH（ ） PH 10 的 NaOH 溶液稀释 100 倍，所得溶液的 PH（ ） 例 7、室温时将 PH=5 的硫酸溶液稀释 1000 倍后，则 c(H+):c(SO42-)是（ ） A.

10、2:1 B. 21:1 C. 20:1 D. 22:1 三、混 合型（多种溶液混合） （ 1）强酸混合 强酸混合后溶液的 pH 求算的方法是：先求出混合后的 c(H+)混 ， 即 ： c(H+)混 c(H+)1V1 c(H+)2V2(V1+V2)再根据公式 pH=-lg c(H+) 求 pH。 如 pH和 pH的两种盐酸等体积混合后的 pH 。 如 pH和 pH的两种盐酸若按体积比 1： 100 混合后溶液的 pH= 。 如果 pH和 pH的两种盐酸若混合后溶液的 pH=4，则应 按体积比 _混合 向课堂要效率 向课堂要效率 - 3 - （ 2）强碱溶液混合 强碱混合后溶 液的 pH 求算的方

11、法是： 先求出混合后的 c(OH-)混 即： c(OH-)混 c(OH-)1V1 c(OH-)2V2(V1+V2)，再通过 求出 c(H+),最后求 pH。 如 pH和 pH 11 两种 NaOH 溶液等体积混合后的 pH 。 如 pH和 pH 11 两种 NaOH 溶液若混合后溶液的 pH=10，应 按体积比 混合 。 小结： 0.3 规则（近似规则） 若两种强酸溶液或两种强碱溶液等体积混合，且其 PH 相差 2 个或 2 个以上时，混合液的 PH 有如下近似规律： 两强酸等体积混合时 ，混合液的 PH=PH 小 +0.3； 两强碱等体积混合时，混合液的 PH=PH 大 0.3。 强酸和强碱

12、溶液混合 这里的混合，实为中和，要发生反应： H+ OH- H2O,中和后溶液的 pH 有三种情况： 若恰好中和， pH 若酸有剩，根据中和后剩余的 c(H+)即 c(H+)（过） c(H+)1V1 c(OH-)2V2） /(V1+V2)再求 pH。；此时 pH 7 若碱有剩，根据中和后剩余的 c(OH-),即 c(OH-) (过 ) c(OH-)1V1 c(H+)2V2） /(V1+V2)，然后通过 求出 c(H+)，最后求 pH。此时 pH 7 例 8 99 mL 0.5 mol/L 硫酸跟 101 mL1 mol/L 氢氧化钠溶液混合后，溶液的 pH 值 ( ) A. 0.4 B. 2

13、C. 12 D. 13.6 例 9求 99mL pH=1 的 H2SO4与 100mL pH=13 的 NaOH 混合后，溶液的 pH= 例 10 60mL 0.5mol/L NaOH 溶液和 40mL 0.4mol/L 的 H2SO4混合后 ,溶液的 pH= 一般通式：若酸的 PH a，体积为 V(酸 )，碱的 PH b，体积为 V(碱 )，混合后溶液呈中性，则酸碱溶液的 PH 之和与它们的体积之比的关系为： 根据中性溶液中 :n(H+) n(OH-)，有 10-aV(酸 ) (10-14/10-b)V(碱 ), V(酸 ) V(碱 ) 10a b 14 例 11、 不同体积的下列各组强酸、

14、强碱溶液混合后，溶液呈中性，填写下表中的空格（ pHa、 pHb分别表示原酸、碱溶液的 PH）。 组别 酸碱溶液体积比 酸碱溶液中 c(H+)与 c(OH-)之比 混合前 pHa与 pHb之和 10： 1 1： 1 pHa+pHb=13 m： n 小结：酸按酸，碱按碱，无限稀释 7 为限。两强相混强点 3，酸是加，碱是减。异强混合看过量，剩谁余谁按谁算。两强等混值为 7， pH 之和为 14。 例 12有浓度均为 0.1mol/L 的盐酸、硫酸、醋酸三种溶液，试回答： （ 1）若三种溶液中 c（ H+）依次为 a1mol/L、 a2mol/L、 a3mol/L，则它们的大小关系为 _。 （ 2

15、）等体积的以上三种溶液分别与过量的 NaOH 溶液反应，若生成盐的物质的量依次为 b1mol、b2mol、 b3mol，则它们的大小关系是 _。 （ 3）分别用以上三种酸中和一定量的 NaOH 溶液生成正盐，若需酸溶液的体积依次为 V1、 V2、V3，则其大小关系是 _。 （ 4）分别与锌反应，开始时产生氢气的速率为 v1、 v2、 v3，则其大小关系是 _。 向课堂要效率 向课堂要效率 - 4 - pH的应用 -酸碱中和滴定实验 一、 定义：中和滴定是 的方法。 1、 原理：酸提供的 的物质的量与碱提供 相等。即： nH+=nOH- 2、 关键：准确测定参加反应的两种溶液的 ；（仪器的选择）

16、 准确判断 是否恰好完全反应。（指示剂的选择） 3、仪器简介：滴定管的构造 _ _ 使用方法： （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） （ 5） 4、 指示剂的选择： 强酸强碱相互滴定，可选用甲基橙或酚酞。 若反应生成强酸弱碱盐溶液呈酸性，则选用酸性变色范围的指示剂（甲基橙）；若反应生成强碱弱酸盐，溶液呈碱性，则选用碱性变色范围的指示剂（酚酞） 石蕊试液因颜色变化不明显，且变色范围过宽，一般不作滴定指示剂。 终点判断： （滴入最后一滴，溶液变色后，半分钟内不复原） 指示剂 操 作 酚酞 甲基橙 强碱滴定强酸 无色变为浅红色 橙 色变为黄色 强酸滴定强碱 浅红色变为无色 黄色变为橙色 【提醒】

17、(1)中和反应严格按照化学方程式中化学计量数之比进行，即当酸提供的 H的物质的量与碱提供的 OH的物质的量相等时，恰好中和 (2)中和反应恰好进行完全得到的溶液，不一定显中性，有可能显酸性或碱性 【复习】如何用实验测定酸碱滴定曲线？ 实验目的、实验原理、实验用品 二、实例：用已知浓度的 NaOH 溶液测未知盐酸的浓度 1.试剂： HCl 溶液（未知浓度）、 0.1000mol/LNaOH 溶液、酚酞溶液、蒸馏水。 2.仪器：酸式 滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、锥形瓶、洗瓶、铁架台、烧杯等。 3.实验操作过程： （ 1）滴定准备过程： 滴定管的准备：检漏 -润洗 -注液 -赶气泡 -调零 锥形瓶

18、的准备：盛液 -用酸式滴定管将一定体积（如 20mL）未知浓度的盐酸放入锥形瓶，滴加 2 3滴指示剂。 （ 2）滴定 左手控制滴定管活塞，右手不断摇动锥形瓶，眼睛注视锥形瓶色中溶液颜色的变化。 （ 3）终点的判断 所谓的终点是酸和碱恰好中和完全的那个时刻。溶液颜色刚好由无色变为浅红色且在半分钟内不再退色。 （ 4） 读数 读取滴定管内液面所在体积数时，应使滴定管与水平的实验台面保持垂直，并使视线与滴定管内液体的凹液面最低处水平 相切。 （ 5）数据记录 重复滴定一次。设计表格，将两次读取的数据记录在自己设计的表格中，求出两次滴定消耗NaOH 体积的平均值，并利用平均值计算得出待测液 HCl的浓

19、度。 三、 酸碱中和滴定的误差分析 1原理 依据原理 c(标准 ) V(标准 ) c(待测 ) V(待测 )，所以 c(待测 )，因c(标准 )已确定，因此只要分析出不正确操作引起 V(标准 )与 V(待测 )的变化，即 分析出结果 向课堂要效率 向课堂要效率 - 5 - 0 刻度由小到大 上 下 误读及结果： 若起始平视，终仰视，则 V 读 偏大 C 测 偏大 若起始平视，终俯视，则 V 读 偏小 C 测 偏小 若先仰后俯，则 V 读 偏小， C 测 偏小 若先俯后仰，则 V 读 偏小， C 测 偏大 2常见 误差： 引起误差可能因素有以下几种： （ 1）视（读数） 注意：滴定管中液体读数时

20、精确到 0.01mL 一般需滴定 2-3 次，取其平均值 （ 2）洗（仪器洗涤） 正确洗法： 二管二洗 滴定管和移液管先用蒸馏水清洗多次，再用待装液润洗几次。 一瓶一洗 锥形瓶只能用蒸馏水洗。 注意：一般滴定管装标准液，锥形瓶里装待测液。 错误洗法导致结果： 滴定管仅用水洗，使标准液变稀，故消耗标准液体积一定变大， V 读 变大，结果偏大。 移液管仅用水洗，则待测液 变稀，所取待测液溶质物质的量变少， V 读 变小，结果偏小。 锥形瓶用待测液洗过，则瓶内待测液的溶质量偏多， V 读 偏大，结果偏大。 第一次滴定完后，锥形瓶内液体倒去后，尚未清洗，接着第二次滴定，滴定结果如何，取决于上次滴定情况

21、如何。 （ 3）漏（液体溅漏） 滴定过程中锥形瓶内液体溅出，则结果偏小。 终点已到，滴定管下端尖中级有液滴，则 V 读 偏大，测定结果偏大。 （ 4）泡（滴定管尖嘴气泡） 正确操作应在滴定前把尖嘴管中的气泡赶尽，最后也不能出现气泡。如滴定开始有气泡，后气泡消失，则结果偏大。若先无气泡，后有气泡， 则结果偏小。 （ 5）色（指示剂变色控制与选择） 滴定时，眼睛应紧盯着锥形瓶内溶液的颜色变化。指示剂变色后应半分钟内不复原。如变色后立即复原，则结果偏小。另外，同一种滴定，选择的指示剂不同，测定结果不同。 （ 6）杂（标准物含杂） 用于配制标准液的固体应该是纯净物。但其中有可能混有杂质，称量时又按需标

22、准物固体质量来称取的，帮一般均会产生误差，在此杂质又分两种情况： 杂质与待测液不反应 如 NaOH 中含 NaCl，所配的 NaOH 溶液浓度变小，滴定盐酸时， NaCl 不参与反应，所需标准液的体积偏大，故测定结果偏大。 若杂质与待测液反应，则应作具体分析。关键：比较与等物质的量的待测物反应消耗的杂质质量和标准物的质量。若消耗杂质的质量较大，则相当于削弱了原标准液的作用能力，故与一定量待测物反应时，消耗的标准体积变大，测定结果偏大。或者可用等质量的杂质、标准物分别与待测物反应，根据消耗的待测物质量的多少来判断。如杂质作用待测物质量越多，说明作用能力被增强，故测定结果偏小。 练习：以标准酸溶液

23、滴定未知浓度的碱 (酚酞作指示剂 )为例， 常见的因操作不正确而引起的误差有： 步骤 操作 V(标准 ) c(待测 ) 洗涤 酸 式滴定管未用标准溶液润洗 变大 偏高 碱式滴定管未用待测溶液润洗 变小 偏低 锥形瓶用待测溶液润洗 变大 偏高 锥形瓶洗净后还留有蒸馏水 不变 无影响 取液 放出碱液的滴定管开始有气泡，放出液体后气泡消失 变小 偏低 滴定 酸式滴定管滴定前有气泡，滴定终点时气泡消失 变大 偏高 振荡锥形瓶时部分液体溅出 变小 偏低 部分酸液滴出锥形瓶外 变大 偏高 读数 滴定前读数正确，滴定后俯视读数 (或前仰后俯 ) 变小 偏低 滴定前读数正确，滴定后仰视读数 (或前俯后仰 )

24、变大 偏高 俯视：看小 平视：正确 仰视：看大 向课堂要效率 向课堂要效率 - 6 - 向课堂要效率 向课堂要效率 - 7 - 以下为部分答案 平衡移动方向 c (H+) c(OH-) 大小 关系 KW 酸碱性 升温 右 增大 增大 c(H+) = c(OH-) 增大 中性 加 少量 硫 酸 左 增大 减小 c(H+) c(OH-) 不变 酸 加 少量 NaOH( s) 左 减小 增大 c(H+) c(OH-) 不变 酸 加少量 NaAc( s) 右 减小 增大 c(H+) a1 a3 （ 2） b1=b2= b3 （ 3） V1:V2:V3=2:1:2 或 V1=V3V2 （ 4） v2v1 v3