化学选择性必修1第三章 水溶液中的离子反应与平衡第二节 水的电离和溶液的pH课文内容课件ppt

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第二节　水的电离和溶液的pH1.认识水的电离,了解水的离子积常数。2.认识溶液的酸碱性及pH,掌握测量溶液pH的方法。3.能进行溶液pH的简单计算,能用实例说明溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的重要作用。
      水的电离 1.水的电离水是极弱的电解质,水的电离方程式为2H2O  H3O++OH-或简写为H2O  H++OH-。2.水的离子积常数
(1)水的电离常数:K电离=①　      。(2)水的离子积常数KW=②    c(H+)·c(OH-)    。随着温度的升高,水的离子积③　增大    。在常温下,纯水中的c(H+)=c(OH-)=④　1×10-7    mol·L-1,KW=⑤　1×10-14    。(3)适用范围KW不仅适用于纯水,也适用于稀的电解质水溶液。
3.影响水的电离平衡的因素
     溶液的酸碱性与pH 1.溶液的酸碱性与c(H+)、c(OH-)的关系
2.溶液的酸碱性与pH(1)pH (2)溶液的酸碱性与pH的关系(常温下) 
(3)溶液酸碱性的测定方法a.酸碱指示剂法该法只能测出溶液的酸碱性,即pH的大致范围,不能测出具体数值。b.利用pH试纸测定。使用pH试纸的正确操作为取一小片pH试纸放在干燥、洁净的 　玻璃片或表面皿上    ,用干燥、洁净的玻璃棒蘸取待测液点在试纸上,将试纸显示的颜色与 　标准比色卡    对照,读出pH。c.利用pH计测定。pH计可精密测量待测液的pH(读至小数点后2位)。(4)pH的应用a.在医学上,血液的pH是诊断疾病的一个重要参数。b.在日常生活中,人们洗发时用的护发素具有调节头发的pH使之达到适宜的酸碱度的功能。c.在环保领域,酸性或碱性废水的处理常常利用中和反应。
d.在农业生产中,调节土壤的pH,使土壤更适宜农作物生长。e.在科学实验和工业生产中,溶液pH的控制常常是影响实验结果或产品质量、产量的一个重要因素。     酸碱中和滴定 1.概念依据中和反应,用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的 　碱(或酸)    的方法。2.原理n(H+)=n(OH-),即mc酸·V酸=nc碱·V碱(m、n分别代表酸和碱的元数)3.仪器及试剂
(1)仪器  (2)试剂:标准液、待测液、指示剂。4.实验操作(以用盐酸滴定NaOH溶液为例)(1)滴定前准备a.检查:在使用滴定管前,首先要检查 　是否漏水    。
b.润洗:滴定管加入酸、碱反应液之前,先用蒸馏水洗涤干净,然后用 　待装液    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“0”刻度以上 　2~3 mL    处。d.调液:调节活塞或玻璃球,使滴定管尖嘴部分充满反应液,并使液面处于     “0”刻度    或“0”刻度以下的某一刻度。e.放液:从碱式滴定管中放出一定量的NaOH溶液于锥形瓶中,并滴2~3滴指示剂(甲基橙或酚酞)。特别提醒    强酸与强碱相互滴定时,指示剂选甲基橙或酚酞都可以,但不能选石蕊(遇酸、碱颜色变化不明显)。
 (3)终点判断当滴入最后一滴标准液时,刚好使锥形瓶中的溶液变色,且半分钟内溶液颜色不再变化,即达到滴定终点。(4)读数并记录
(2)滴定
重复滴定操作2~3次,取消耗标准液体积的平均值,根据c(NaOH)= ,计算出待测NaOH溶液的浓度。6.常用酸碱指示剂及变色范围(pH) 
5.实验数据的处理
特别提醒    滴定终点的判断(以用盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液为例)a.若用酚酞作指示剂,当滴入最后一滴盐酸时,溶液的颜色由粉红色突变为无色,且半分钟内溶液的颜色不再变化,说明达到滴定终点。b.若用甲基橙作指示剂,当滴入最后一滴盐酸时,溶液的颜色由黄色变为橙色,且半分钟内溶液的颜色不再变化,说明达到滴定终点。 判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。1.水是生命之源,纯水由25 ℃升温至80 ℃时,c(H+)增大,溶液呈酸性 (    ✕　)2.滴定管是一种精确量取液体体积的仪器,KMnO4溶液应用碱式滴定管量取 (    ✕　)3.在实验室测某溶液的pH时,先用蒸馏水润湿pH试纸,然后用洁净、干燥的玻璃棒蘸取待测液进行测定 (    ✕　)4.因为水的离子积常数的表达式是KW=c(H+)·c(OH-),所以KW随溶液中c(H+)和c(OH-)的变化而变化 (    ✕　)提示:温度不变,KW不变。
5.常温下,pH=2的醋酸溶液,若加水稀释至原体积的10倍,其pH为3 (    ✕　)提示:醋酸溶液中存在CH3COOH  CH3COO-+H+,稀释时平衡向右移动,因此常温下pH=2的醋酸溶液,若加水稀释至原体积的10倍,2      溶液pH的计算 强、弱酸(碱)溶液稀释时pH的变化规律(1)pH相同的强酸与弱酸(或强碱与弱碱)溶液稀释相同的倍数,强酸(或强碱)溶液的pH变化幅度大。这是因为强酸(或强碱)已完全电离,随着水的加入,溶液中H+(或OH-)数目不会增多(不考虑水的电离),浓度变化大;而弱酸(或弱碱)随着水的加入,电离程度增大,H+(或OH-)数目增多,浓度变化小。
(2)对于物质的量浓度相同的强酸与弱酸(或强碱与弱碱)溶液,稀释相同的倍数,pH的变化幅度不同,强酸(或强碱)溶液稀释后pH变化幅度大。 溶液pH的计算(25 ℃时)(1)单一溶液pH的计算①强酸溶液,如HnA溶液,设溶质的物质的量浓度为c mol·L-1,c(H+)=nc mol·L-1,pH=-
lg c(H+)=-lgnc。②强碱溶液,如B(OH)n溶液,设溶质的物质的量浓度为c mol·L-1,c(H+)=  mol·L-1,pH=-lg c(H+)=14+lgnc。(2)两强酸溶液混合后pH的计算(混合后溶液的体积变化忽略不计)由c混(H+)= 先求出混合后溶液中c混(H+),再根据公式pH=-lg c(H+)求pH。若为不同浓度的同溶质的强酸溶液等体积混合,可采用速算的方法:混合后溶液的pH等于混合前溶液pH小的加0.3;如pH=3和pH=5的盐酸等体积混合后,pH=3.3。
(3)两强碱溶液混合后pH的计算(混合后溶液的体积变化忽略不计)由c混(OH-)= 先求出混合后溶液中c混(OH-),再通过KW求出混合后溶液中c混(H+),最后求pH。若为不同浓度的同溶质的强碱溶液等体积混合,可采
用速算的方法:混合后溶液的pH等于混合前溶液pH大的减0.3;如pH=9和pH=11的烧碱溶液等体积混合后,pH=10.7。(4)强酸溶液、强碱溶液混合后,溶液pH的计算方法(混合后溶液的体积变化忽略不计)①若强酸溶液、强碱溶液混合后恰好完全反应,则混合溶液的pH=7。②若酸过量,直接求反应后溶液中的c混(H+)= 。③若碱过量,应先求混合后溶液中的c混(OH-)= ,再求c混(H+)= 。
  按要求回答下列问题(常温下,混合后溶液的体积变化忽略不计):
(1)0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液的pH为　2.9    (已知CH3COOH的电离常数Ka=1.8×10-5)。(2)0.1 mol·L-1的NH3·H2O溶液的pH为　11    (NH3·H2O的电离度α=1%,电离度= ×100%)。(3)pH=2的盐酸与等体积的水混合后pH为　2.3　    。(4)将0.1 mol·L-1氢氧化钠溶液与0.06 mol·L-1硫酸溶液等体积混合后,溶液的pH为　2  。(5)pH=3的硝酸溶液和pH=12的氢氧化钡溶液按照体积比9∶1混合后,溶液的pH为　　10      。
解析    (1) CH3COOH     　CH3COO-+H+c(初始)　　0.1 mol·L-1　　　　 0　　　　0c(电离)　　 c(H+)　　     c(H+)　　 c(H+)c(平衡)　　0.1 mol·L-1-c(H+)　 c(H+)　   c(H+)则Ka= =1.8×10-5解得c(H+)≈1.3×10-3 mol·L-1,所以pH=-lg c(H+)=-lg(1.3×10-3)≈2.9。(2)     NH3·H2O  OH-　+　　N c(初始)　0.1 mol·L-1　 0　　 0c(电离)　(0.1×1%) mol·L-1　(0.1×1%) mol·L-1　(0.1×1%) mol·L-1　
思路点拨首先确定溶液的酸碱性,然后选择不同的计算方法。
则c(OH-)=(0.1×1%) mol·L-1=10-3 mol·L-1,c(H+)=10-11 mol·L-1,所以pH=11。(3)c(H+)=  mol·L-1,则pH=-lg =2+lg2≈2.3。(4)0.1 mol·L-1 NaOH溶液中c(OH-)=0.1 mol·L-1,0.06 mol·L-1的硫酸溶液中c(H+)=0.06 mol·L-1×2=0.12 mol·L-1,二者等体积混合后溶液呈酸性,混合溶液中c(H+)= =0.01 mol·L-1,则pH=-lg0.01=2。(5)pH=3的硝酸溶液中c(H+)=10-3 mol·L-1,pH=12的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=  mol·L-1=10-2 mol·L-1,二者以体积比9∶1混合,Ba(OH)2溶液过量,溶液呈碱性,混合溶液中c(OH-)= =1×10-4 mol·L-1,则混合后溶液中c(H+)= =  mol·L-1=1×10-10 mol·L-1,故pH=-lg10-10=10。
解题模板溶液pH计算的一般思维模型  
     酸碱中和滴定的误差分析
某班学生分组进行酸碱中和滴定实验。实验用品:0.1 mol·L-1 HCl溶液、0.1 mol·L-1 NaOH溶液、酚酞、蒸馏水、pH计、酸式滴定管、碱式滴定管、铁架台(带滴定管夹)、锥形瓶等。甲、乙、丙三个小组的同学均取20.00 mL HCl溶液放入锥形瓶中,且所用的试剂完全相同,根据实验所得的数据绘制的曲线分别如图中a、b、c所示,其中乙小组和丙小组的同学操作过程中存在着不足或失误。 
问题1.乙小组的同学在操作上的不足之处是什么?提示:由曲线b可知,乙小组同学在滴定终点附近测定和记录pH的时间间隔过大,应在pH突变时记录消耗NaOH溶液的体积。2.造成丙小组同学的滴定曲线与甲小组同学不同的原因可能是什么?提示:甲小组的同学所用NaOH溶液体积较少,丙小组的同学所用NaOH溶液体积较多。原因可能是丙小组同学用待测液(HCl溶液)润洗了锥形瓶或盛装标准液(NaOH溶液)的碱式滴定管的尖嘴部分在滴定前有气泡,滴定后气泡消失等。
3.甲、乙两组同学用相同浓度的盐酸滴定相同浓度的NaOH溶液。甲组同学将锥形瓶用NaOH待测液润洗后,再用已用蒸馏水洗涤干净的碱式滴定管取NaOH溶液于锥形瓶中;乙组同学则用甲组同学用过的滴定管取NaOH溶液再放入刚用蒸馏水洗过且存有蒸馏水的锥形瓶中,其他操作及读数均正确,试分析甲、乙两组同学的操作是否正确?提示:甲组同学操作有错,乙组同学操作正确。锥形瓶不需要用NaOH溶液润洗。甲组同学使用过的滴定管对乙组同学来说已润洗过。
 酸碱中和滴定的误差分析(1)依据公式c(待测)= 来判断。c(标准)和V(待测)在误差分析时是定值,因此只需分析使得V(标准)偏大或偏小的原因即可,V(标准)偏大,则c(待测)偏高,V(标准)偏小,则c(待测)偏低。(2)量筒、滴定管读数要领对于仰视、俯视所造成的读数误差,很容易记反,画图能有效地解决这一问题。建议同学们在分析读数误差时现场画图,准确判断。如图是对量筒和滴定管进行仰视、俯视读数的模拟图。其共同点在于:俯视时液面位于读取刻度的下方,仰
视时液面位于读取刻度的上方(记住“俯下仰上”)。对于滴定管,仰视所读的数值比平视大,俯视所读的数值比平视小,而量筒正好相反。滴定终点时的错误读数所造成的误差可简记为“仰高俯低”(假定滴定前读数正确)。   
  回答下列问题:(1)仪器润洗①酸式滴定管未润洗就装标准液滴定,则测定结果　偏高    (填“偏高”“偏低”或“无影响”,下同)。②锥形瓶用蒸馏水冲洗后,再用待测液润洗,则测定结果　偏高     。(2)存在气泡①滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失,则测定结果　偏高     。②滴定管尖嘴处滴定前无气泡,滴定终点有气泡,则测定结果　偏低    。
(3)读数①滴定前平视滴定管刻度线,滴定后俯视刻度线,则测定结果　偏低   。②滴定前仰视滴定管刻度线,滴定后俯视刻度线,则测定结果　偏低    。(4)指示剂选择:用盐酸滴定氨水,选用酚酞作指示剂,则测定结果　偏低    。(5)存在杂质①用含NaCl杂质的NaOH配制成标准溶液来滴定盐酸,则测定的盐酸浓度将　偏高   。②用含Na2O杂质的NaOH配制成标准溶液来滴定盐酸,则测定的盐酸浓度将　偏低   。
思路点拨依据公式c(待测)= 来判断。
解析    (2)①滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失,读取的体积比实际消耗标准溶液的体积偏大,则测定结果偏高。(3)滴定前平视滴定管刻度线,滴定后俯视刻度线或滴定前仰视滴定管刻度线,滴定后俯视刻度线(前仰后俯)都使V(标准)偏小,则测定结果偏低。(4)用盐酸滴定氨水,选用酚酞作指示剂,由于酚酞变色时,溶液呈碱性,氨水有剩余,消耗盐酸的体积偏小,则测定结果偏低。(5)①用含NaCl杂质的NaOH配制成标准溶液来滴定盐酸,由于NaCl不与盐酸反应,消耗的标准溶液体积增大,则测定结果偏高。②用含Na2O杂质的NaOH配制成标准溶液来滴定盐酸,根据Na2O与1 mol HCl反应所需Na2O质量为31 g,中和1 mol HCl所需NaOH质量为40 g可知,与相同量的盐酸反应时,所需含Na2O的NaOH的量比所需纯NaOH的量小,则测定结果偏低。