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2019-2020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，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（）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，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1mol/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110－13mol/L。 解析：c（H+）=nC=20.05=0.1mol/L c（H+）水= c（OH－）===110－13mol/L [例5] 取pH為4的鹽酸溶液1mL稀釋到100mL后，溶液的pH是多少？再沖稀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的鹽酸溶液再沖稀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0.1mol/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+加入水中只能使水的電離平衡逆向移動，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)NH3H2O，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，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，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. 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 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 。 【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。 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）