2021学年第二节 水的电离和溶液的酸碱性学案设计

水的电离和溶液的酸碱性

1．了解水的电离、离子积常数。

2．了解溶液pH的定义。

3．了解测定溶液pH的方法，能进行pH的简单计算。

4．能根据实验试题要求，分析处理实验数据，得出合理结论。

一、水的电离和溶液的酸碱性

1. 水电离平衡：   

水的离子积：KW =  c[H+]·c[OH-]  

25℃时, [H+]=[OH-] =10-7 mol/L  ; KW = [H+]·[OH-] = 1*10-14   

注意：KW只与温度有关，温度一定，则KW值一定

KW不仅适用于纯水，适用于任何溶液（酸、碱、盐）

2. 水电离特点：（1）可逆 （2）吸热 （3）极弱

3. 影响水电离平衡的外界因素： 

①酸、碱 ：抑制水的电离 KW〈1*10-14

②温度：促进水的电离（水的电离是吸热的）

③易水解的盐：促进水的电离  KW 〉 1*10-14

4. 溶液的酸碱性和pH：

（1）pH=-lgc[H+]

（2）pH的测定方法：

酸碱指示剂——  甲基橙、石蕊、 酚酞。

变色范围：甲基橙 3.1~4.4（橙色）  石蕊5.0~8.0（紫色）  酚酞8.2~10.0（浅红色）

pH试纸 —操作  玻璃棒蘸取未知液体在试纸上，然后与标准比色卡对比即可。

      注意：①事先不能用水湿润PH试纸；②广泛pH试纸只能读取整数值或范围

二 、混合液的pH值计算方法公式

1. 强酸与强酸的混合：（先求[H+]混：将两种酸中的H+离子物质的量相加除以总体积，再求其它）  

[H+]混 =（[H+]1V1+[H+]2V2）/（V1+V2）

2. 强碱与强碱的混合：（先求[OH-]混：将两种酸中的OH‑离子物质的量相加除以总体积，再求其它） 

[OH-]混＝（[OH-]1V1+[OH-]2V2）/（V1+V2）  (注意 :不能直接计算[H+]混)

3. 强酸与强碱的混合：（先据H+ + OH- ==H2O计算余下的H+或OH-，①H+有余，则用余下的H+数除以溶液总体积求[H+]混；OH-有余，则用余下的OH-数除以溶液总体积求[OH-]混，再求其它）

三、稀释过程溶液pH值的变化规律：

1. 强酸溶液：稀释10n倍时，pH稀= pH原+ n（但始终不能大于或等于7）

2. 弱酸溶液：稀释10n倍时，pH稀 〈 pH原+n （但始终不能大于或等于7）

3. 强碱溶液：稀释10n倍时，pH稀  = pH原－n （但始终不能小于或等于7）

4 . 弱碱溶液：稀释10n倍时，pH稀  〉pH原－n （但始终不能小于或等于7）

5. 不论任何溶液，稀释时pH均是向7靠近（即向中性靠近）；任何溶液无限稀释后pH均接近7

6. 稀释时，弱酸、弱碱和水解的盐溶液的pH变化得慢，强酸、强碱变化得快。

四、强酸（pH1）强碱（pH2）混和计算规律

1. 若等体积混合

pH1+pH2=14     则溶液显中性pH=7

pH1+pH2≥15    则溶液显碱性pH=pH2-0.3

pH1+pH2≤13    则溶液显酸性pH=pH1+0.3

2. 若混合后显中性

pH1+pH2=14     V酸：V碱=1：1

pH1+pH2≠14    V酸：V碱=1：10〔14-（pH1+pH2）〕

五、酸碱中和滴定：

1. 中和滴定的原理

实质：H++OH—=H2O  即酸能提供的H+和碱能提供的OH-物质的量相等。

2. 中和滴定的操作过程：

（1）仪②滴定管的刻度，O刻度在上，往下刻度标数越来越大，全部容积大于它的最大刻度值，因为下端有一部分没有刻度。滴定时，所用溶液不得超过最低刻度，不得一次滴定使用两滴定管酸（或碱），也不得中途向滴定管中添加。②滴定管可以读到小数点后一位。

（2）药品：标准液；待测液；指示剂。

（3）准备过程：

准备：检漏、洗涤、润洗、装液、赶气泡、调液面。（洗涤：用洗液洗→检漏：滴定管是否漏水→用水洗→用标准液洗（或待测液洗）→装溶液→排气泡→调液面→记数据V(始)

（4）试验过程

3. 酸碱中和滴定的误差分析

误差分析：利用n酸c酸V酸=n碱c碱V碱进行分析

式中：n——酸或碱中氢原子或氢氧根离子数；c——酸或碱的物质的量浓度；

V——酸或碱溶液的体积。当用酸去滴定碱确定碱的浓度时，则：

c碱=

上述公式在求算浓度时很方便，而在分析误差时起主要作用的是分子上的V酸的变化，因为在滴定过程中c酸为标准酸，其数值在理论上是不变的，若稀释了虽实际值变小，但体现的却是V酸的增大，导致c酸偏高；V碱同样也是一个定值，它是用标准的量器量好后注入锥形瓶中的，当在实际操作中碱液外溅，其实际值减小，但引起变化的却是标准酸用量的减少，即V酸减小，则c碱降低了；对于观察中出现的误差亦同样如此。综上所述，当用标准酸来测定碱的浓度时，c碱的误差与V酸的变化成正比，即当V酸的实测值大于理论值时，c碱偏高，反之偏低。

同理，用标准碱来滴定未知浓度的酸时亦然。

知识点一：电离平衡的移动

例1.把足量熟石灰放入蒸馏水中，一段时间后达到平衡：Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH－(aq),下列叙述正确的是   （   ）

A. 给溶液加热，溶液的pH升高           

B. 恒温下向溶液中加入CaO，溶液的pH升高

C. 向溶液中加入Na2CO3溶液，则其中的Ca(OH)2的固体增多

D. 向溶液中加入少量的NaOH固体，则其中的Ca(OH)2的固体增多

解析：注意，对于氢氧化钙来说，升高温度会降低其在溶液中的溶解度，导致溶质减少，pH值会降低；而加入氧化钙也是同样的道理，因为原溶液是个饱和溶液；而加碳酸钠会形成碳酸钙沉淀，溶液中的氢氧根减少，平衡像右移动，氢氧化钙固体会减少；而加氢氧化钠会是平衡左移，固体增多。

答案：D

知识点二：水的电离和水的离子积

例2.25 ℃时，水的电离达到平衡：H2O＋；H＞0，下列叙述正确的是(    )

A．向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH－)降低

B．向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(H＋)增大，KW不变

C．向水中加入少量固体CH3COONa，平衡逆向移动，c(H＋)降低

D．将水加热，KW增大，pH不变

解析：向水中加入稀氨水，抑制了水的电离但c()增大，加入少量固体CH3COONa促进水的电离但c() 降低，将水加热KW增大，pH将减小。

答案：B

知识点三：影响水的电离平衡的因素

例3.水的电离过程为H2O H++OH-,在不同温度下其平衡常数为K(25℃)=1.0×10-14，K(35℃)=2.1×10-14。则下列叙述正确的是              （    ）    

A．C(H+)随着温度升高而降低     B．35℃时，C(H+)>C（）

C．水的电离程度（25℃）>（35℃）         D．水的电离是吸热的

解析：注意科学计数法和规律，以及pH值的定义，明白温度对Kw的影响。

答案：D

知识点四：水电离产生的c (H+) 、c() 的计算

例4：某温度下纯水中C(H+) = 2×10－7 mol/L，则此时溶液中的C() =              

若温度不变，滴入稀盐酸使C(H+) = 5×10－6 mol/L，则此时溶液中的C() =              

此溶液中水电离产生的c (H+)＝                ，水电离产生的C() =        

解析：注意科学计数法和规律，以及pH值的定义。

答案：2×10－7 mol/L    8×10－9mol/L     8×10－9mol/L   8×10－9mol/L

知识点五：溶液pH的计算

例5：室温时下列混合溶液的pH一定小于7的是

A.pH=3的盐酸和pH＝11的氨水等体积混合           

B.pH=3的盐酸和pH＝11的氢氧化钡等体积混合

C.pH=3的醋酸和pH＝11的氢氧化钡等体积混合       

D.pH=3的硫酸和pH＝11的氨水等体积混合

解析：pH=3的盐酸和pH＝11的氨水等体积混合或pH=3的硫酸和pH＝11的氨水等体积混合时，氨水都是过量的。混合溶液的pH都大于7；pH=3的盐酸和pH＝11的氢氧化钡等体积混合时，酸碱恰好完全反应，混合溶液的pH等于7；pH=3的醋酸和pH＝11的氢氧化钡等体积混合时酸过量，混合液的pH一定小于721世

答案：C

【基础演练】

1.欲使0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液中c(H+)、c(CO32-)、c(HCO3-)都减少，其方法是                                                                    （    ）

A．通入二氧化碳气体      B．加入氢氧化钠固体     

C．通入氯化氢气体        D．加入饱和石灰水溶液

答案：D

2.在－50℃液氨中有2NH3(液) NH4＋+NH2－的电离平衡关系，两离子的平衡浓度均为1×10—15mol/L，下列对－50℃时液氨的离子积的表达中正确的是   （   ）

A．离子积是1×10－15                               

B．不加入其他物质，液氨中C()= C()

C．若液氨中放人NaNH2，其离子积不变    

D．此液氨中放人NH4C1，其离子积数值增加

答案：C

3.下列物质溶解于水时，使水的电离平衡向右移动，且是由于电离出的阴离子的原因的是                                                            （     ）                                                                 

A．CH3COONa     B． Na2SO4      C．NH4Cl  D．HCOOH 

答案：A

4.能促进水的电离，并使溶液中C(H+)>C()的操作是     （     ）      

A．将水加热煮沸                B．向水中投入一小块金属钠     

C．向水中通CO2                  D．向水中通NH3     

E．向水中加入明矾晶体          F．向水中加入NaHCO3固体      

G．向水中加NaHSO4固体

答案：E

5.室温下，在pH=12的某溶液中，由水电离的c()为         (     )

A．1.0×10－7 mol/L     B．1.0×10－6 mol/L  

C．1.0×10－2 mol/L     D．1.0×10－12 mol/L

答案：D

【巩固提高】

6.以下对常温时pH为9的KOH溶液与pH为9的Na2CO3溶液中由水电离出的C(H+)的比较中，正确的是  （    ）

A．两者相等       B．前者是后者的5倍    C．后者是前者的104倍　  D．无法比较

答案：C

7.下列关于盐酸与醋酸两种稀溶液的说法正确的是(     )

A. 相同浓度的两溶液中c(H＋)相同          

B. 100 mL 0.1 mol/L的两溶液能中和等物质的量的氢氧化钠

C. pH＝3的两溶液稀释100倍，pH都为5   

D. 两溶液中分别加入少量对应的钠盐，c(H＋)均明显减小

答案：B

8.下列叙述正确的是（    ）

A. 95 ℃纯水的pH＜7，说明加热可导致水呈酸性       

B. pH = 3的醋酸溶液，稀释至10倍后pH = 4

C. 0.2 mol·L－1的盐酸，与等体积水混合后pH = 1

D. pH = 3的醋酸溶液，与pH = 11的氢氧化钠溶液等体积混合后pH = 7

答案：C

9．(全国卷Ⅱ)取浓度相同的NaOH和HCl溶液，以3∶2体积比相混合，所得溶液的pH等于12，则原溶液的浓度为 (　　)

A．0.01 mol/L　　 　B．0.017 mol/L       C．0.05 mol/L      D．0.50 mol/L

答案：C

10．(潍坊模拟)下列溶液一定呈中性的是 ( 　　)

  A．c(H＋)＝c(OH－)＝10－7mol/L的溶液

  B．pH＝7的溶液

  C．使石蕊试液呈紫色的溶液

  D．酸与碱恰好完全反应生成正盐的溶液

答案：A

1．下列溶液肯定是酸性的是    (　　)

   A．含H＋的溶液　　   　　B．能使酚酞显无色的溶液

   C．pH＜7的溶液           D．c(OH－)＜c(H＋)的溶液

答案：D

2.将纯水加热至较高温度，下列叙述正确的是   (　　)

  A.水的离子积变大，pH变小，呈酸性

  B.水的离子积不变，pH不变，呈中性

  C.水的离子积变小，pH变大，呈碱性

  D.水的离子积变大，pH变小，呈中性

答案：D

3.对H2O的电离平衡不产生影响的粒子是  (　　)

答案：C

4.常温下，某溶液中由水电离的c(H＋)＝1×10－13mol/L，该溶液可能是 (　　)

   ①二氧化硫水溶液　②氯化铵水溶液　③硝酸钠水溶液  ④氢氧化钠水溶液

   A.①④　　　 　　B.①②         C.②③            D.③④

答案：A

5.(山东师大附中模拟)室温下，在pH＝11的某溶液中，由水电离出的c(OH－)可能为                           (　　)

   ①1.0×10－7 mol/L　②1.0×10－6 mol/L   ③1.0×10－3 mol/L　④1.0×10－11 mol/L

   A.③　　　 　　B.④        C.①③          D.③④

答案：D

6．常温下把pH＝5的盐酸和pH＝9的氢氧化钠溶液按体积比9∶11混合，混合后溶液的pH为               (　　)

  A．6             B．7          C．8            D．5.2

答案：C

7．用已知浓度的盐酸测定未知浓度的NaOH溶液的物质的量浓度，待测液放在锥形瓶中．中和滴定时下列操作会使测定结果偏低的是(锥形瓶中溶液用滴定管量取)    (　　)

  A．碱式滴定管未用待测碱液润洗

  B．酸式滴定管未用标准盐酸润洗

  C．滴定过程中滴定管内不慎有标准液体溅出

  D．滴定前俯视读数，滴定后读数正确

答案：A

8．(福州模拟)下列溶液一定呈中性的是        (　　)

A．将pH＝5的盐酸稀释100倍所得到的溶液

B．等物质的量的强酸和强碱反应后所得到的混合溶液

C．c(H＋)＝c(OH－)＝1×10－6 mol/L的溶液

D．非电解质溶于水得到的溶液

答案：C

9．（2015年西城期末）现有下列浓度均为0.1 mol/L的电解质溶液：
① Na2CO3、② NaHCO3、③          、④ CH3COONH4、⑤ NH4HCO3

（1）上述5种物质的溶液既能与盐酸又能与烧碱溶液反应的是（填写序号）      。

（2）已知溶液④呈中性，该溶液中离子浓度由大到小的顺序是      。

（3）已知溶液⑤呈碱性，比较④、⑤两溶液的酸碱性，可以得出的结论是      。

答案：（1）②④⑤（2） c(CH3COO-)= c(NH4+)> c(H+)= c(OH-)（3）HCO3-的水解程度比CH3COO-大或CH3COOH酸性比H2CO3强

10. （2015年朝阳期末）常温下，浓度均为0.1 mol/L的4种钠盐溶液pH如下：

下列说法不正确的是
A．四种溶液中，Na2CO3溶液中水的电离程度最大

B．NaHSO3溶液显酸性的原因是: NaHSO3 = Na+ + H+ + SO32-

C．向氯水中加入少量NaHCO3(s)，可以增大氯水中次氯酸的浓度
D．常温下，相同物质的量浓度的H2SO3、H2CO3、HClO，pH最小的是H2SO3

答案：B

_________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

1．用pH试纸测定溶液pH的正确操作是 (　　)

  A．将一小块试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上，再与标准比色卡对照

  B．将一小块试纸用蒸馏水润湿后放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上，再与标准比色卡对照

  C．将一小条试纸在待测液中蘸一下，取出后放在表面皿上，与标准比色卡对照

  D．将一小条试纸先用蒸馏水润湿后，在待测液中蘸一下，取出后与标准比色卡对照

答案：A

2．将pH＝9的Ba(OH)2溶液和pH＝12的KOH溶液按4∶1的体 积混合，则在室温时此混合溶液中的c(H＋)为 ( 　　)

C．5×10－12 mol/L

答案：C

3．常温下，某强酸溶液的pH＝a，强碱溶液pH＝b，已知a＋b＝12，两溶液混合后pH＝7，则酸溶液体积V(酸)和碱溶液体积V(碱)的正确关系是  (　　)

 A．V(酸)＝102V(碱)　　　　        B．V(碱)＝102V(酸)

 C．V(酸)＝2V(碱)                  D．V(碱)＝2V(酸)

答案：B

4．水的电离平衡曲线如图所示：

 (1)若以A点表示25℃时水电离平衡时的离子浓度，当温度

上升到100℃时，水的电离平衡状态到B点，则此时水的

离子积从________增加到________。

(2)将pH＝8的氢氧化钡溶液与pH＝5的盐酸混合并保持100℃

恒温，欲使混合溶液的pH＝7，则氢氧化钡溶液与盐酸的体积比为________。

答案： (1)1×10－14　1×10－12　(2)2∶9

5．某学生欲用已知物质的量浓度的盐酸来测定未知物质的量浓度的NaOH溶液，选择甲基橙作指示剂。请填写下列空白：

(1)用标准的盐酸滴定待测的NaOH溶液时，左手握酸式滴定管的活塞，右手摇动锥形瓶，眼睛注视___________________________________________。

    直到因加入一滴盐酸后，溶液由黄色变为橙色，并________________为止。

(2)下列操作中可能使所测NaOH溶液的浓度数值偏低的是________。

   A．酸式滴定管未用标准盐酸润洗就直接注入标准盐酸

   B．滴定前盛放NaOH溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥

   C．酸式滴定管在滴定前有气泡，滴定后气泡消失

   D．读取盐酸体积时，开始仰视读数，滴定结束时俯视读数

(3)若滴定开始和结束时，酸式滴定管中的液面如图所示，

则起始读数为________mL，终点读数为________mL；所用盐酸溶液的体积为_____mL。

答案：(1)锥形瓶内溶液颜色的变化　半分钟内不褪色

(2)D　(3)0.00　25.90　25.90

(3)读数时，以凹液面的最低点为基准。

6．氧化还原滴定实验同中和滴定类似(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酸性KMnO4溶液和未知浓度的无色NaHSO3溶液．反应的离子方程式是：2MnO4- ＋5HSO3- ＋ H＋＝2Mn2＋＋ 5SO42- ＋3H2O。

请完成下列问题：

(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

(2)不用____________(填“酸”、“碱”)式滴定管盛放酸性KMnO4溶液，试分析原因________________________________________。

(3)本实验________(填“需要”或“不需要”)使用指示剂，理由是_______      _______

____________________________。

(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________(填“多”或“少”)，根据(b－a) mL计算得到的待测浓度比实际浓度________(填“大”或“小”)。

答案： (1)ABDEFH  (2)碱　酸性KMnO4溶液浓度具有强氧化性，能腐蚀橡胶管　(3)不需要　因为MnO4- ―→Mn2＋时紫色褪去，现象明显　(4)少　小

7．下列液体均处于25℃，有关叙述正确的是(    )

A．某物质的溶液pH < 7，则该物质一定是酸或强酸弱碱盐

B．pH ＝ 4.5的番茄汁中c(H+)是pH ＝ 6.5的牛奶中c(H+)的100倍

C．AgCl在同浓度的CaCl2和NaCl溶液中的溶解度相同

D．pH ＝ 5.6的CH3COOH与CH3COONa混合溶液中，c(Na+) > c(CH3COO－)

答案：B

8．(2015年海淀期末)室温下，下列有关两种溶液的说法不正确的是(    )             

A．①②两溶液中c(OH－)相等

B．①溶液的物质的量浓度为0.01 mol·L-1

C．①②两溶液分别加水稀释10倍，稀释后溶液的pH：①>②

D．等体积的①②两溶液分别与0.01 mol·L-1的盐酸完全中和，消耗盐酸的体积：①>②

答案：B

9．(2015年海淀期末)电解质的水溶液中存在电离平衡。

（1）醋酸是常见的弱酸。

① 醋酸在水溶液中的电离方程式为           。

② 下列方法中，可以使醋酸稀溶液中CH3COOH电离程度增大的是           （填字母序号）。  

a．滴加少量浓盐酸                   b．微热溶液   

c．加水稀释                         d．加入少量醋酸钠晶体

（2）用0.1 mol·L-1 NaOH溶液分别滴定体积均为20.00 mL、浓度均为0.1 mol·L-1的盐酸和醋酸溶液，得到滴定过程中溶液pH随加入NaOH溶液体积而变化的两条滴定曲线。

②     滴定醋酸的曲线是           （填“I”或“II”）。

② 滴定开始前，三种溶液中由水电离出的c(H+)最大的是           。

③ V1和V2的关系：V1           V2（填“>”、“=”或“<”）。

④ M点对应的溶液中，各离子的物质的量浓度由大到小的顺序是            。

答案：（1）① CH3COOH CH3COO－ +H+  （2分）

 ② b、c   （2分，漏选得1分，错选不得分）

（2）① I      ② 0.1 mol·L-1 醋酸溶液  

③ <      ④ c(CH3COO－)> c (Na+)> c (H+)> c (OH－)