届高考化学一轮复习水的电离和溶液的pHWord文档格式.docx
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答案 外界条件改变,水的电离平衡发生移动,但任何时候由水电离出的c(H+)和c(OH-)总是相等的。
2.甲同学认为,在水中加入H2SO4,水的电离平衡向左移动,解释是加入H2SO4后c(H+)增大,平衡左移。
乙同学认为,加入H2SO4后,水的电离平衡向右移动,解释为加入H2SO4后,c(H+)浓度增大,H+与OH-中和,平衡右移。
你认为哪种说法正确?
说明原因。
水的电离平衡移动后,溶液中c(H+)·
c(OH-)增大还是减小?
答案 甲正确,温度不变,Kw是常数,加入H2SO4,c(H+)增大,c(H+)·
c(OH-)>
Kw,平衡左移。
不变,因为Kw仅与温度有关,温度不变,则Kw不变,与外加酸、碱、盐无关。
反思归纳
(1)水的离子积常数Kw=c(H+)·
c(OH-),其实质是水溶液中的H+和OH-浓度的乘积,不一定是水电离出的H+和OH-浓度的乘积,所以与其说Kw是水的离子积常数,不如说是水溶液中的H+和OH-的离子积常数。
即Kw不仅适用于水,还适用于酸性或碱性的稀溶液。
不管哪种溶液均有c(H+)H2O=c(OH-)H2O。
(2)水的离子积常数显示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡,都有H+和OH-共存,只是相对含量不同而已。
题组一 影响水电离平衡的因素及结果判断
1.25℃时,相同物质的量浓度的下列溶液:
①NaCl ②NaOH
③H2SO4 ④(NH4)2SO4,其中水的电离程度按由大到小顺序排列的一组是( )
A.④>
③>
②>
①B.②>
①>
④
C.④>
③D.③>
答案 C
解析 分析四种物质可知②NaOH、③H2SO4抑制水的电离,①NaCl不影响水的电离平衡,④(NH4)2SO4促进水的电离(NH
水解),在②③中H2SO4为二元强酸,产生的c(H+)大于NaOH产生的c(OH-),抑制程度更大,故顺序为④>
③。
2.一定温度下,水存在H2OH++OH- ΔH=-Q(Q<0)的平衡,下列叙述一定正确的是
( )
A.向水中滴入少量稀盐酸,平衡逆向移动,Kw减小
B.将水加热,Kw增大,pH减小
C.向水中加入少量固体CH3COONa,平衡逆向移动,c(H+)降低
D.向水中加入少量固体硫酸钠,c(H+)=10-7mol·
L-1,Kw不变
答案 B
解析 A项,Kw应不变;
C项,平衡应正向移动;
D项,由于没有指明温度,c(H+)不一定等于10-7mol·
L-1。
题组二 水电离的c(H+)或c(OH-)的计算
3.求算下列溶液中由H2O电离的c(H+)和c(OH-)。
(1)pH=2的H2SO4溶液
c(H+)=__________,c(OH-)=__________。
(2)pH=10的NaOH溶液
(3)pH=2的NH4Cl溶液 c(H+)=__________。
(4)pH=10的Na2CO3溶液 c(OH-)=__________。
答案
(1)10-12mol·
L-1 10-12mol·
L-1
(2)10-10mol·
L-1 10-10mol·
L-1 (3)10-2mol·
L-1 (4)10-4mol·
L-1
解析
(1)pH=2的H2SO4溶液中H+来源有两个:
H2SO4的电离和H2O的电离,而OH-只来源于水。
应先求算c(OH-),即为水电离的c(H+)或c(OH-)。
(2)pH=10的NaOH溶液中,OH-有两个来源:
H2O的电离和NaOH的电离,H+只来源于水。
应先求出c(H+),即为水电离的c(OH-)或c(H+),c(OH-)=10-4mol·
L-1,c(H+)=10-10mol·
L-1,则水电离的c(H+)=c(OH-)=10-10mol·
(3)水解的盐溶液中的H+或OH-均由水电离产生,水解显酸性的盐应计算其c(H+),水解显碱性的盐应计算其c(OH-)。
pH=2的NH4Cl中由水电离产生的c(H+)=10-2mol·
L-1;
pH=10的Na2CO3溶液中由水电离产生的c(OH-)=10-4mol·
4.下列四种溶液中,室温下由水电离生成的H+浓度之比(①∶②∶③∶④)是( )
①pH=0的盐酸 ②0.1mol·
L-1的盐酸
③0.01mol·
L-1的NaOH溶液 ④pH=11的NaOH溶液
A.1∶10∶100∶1000B.0∶1∶12∶11
C.14∶13∶12∶11D.14∶13∶2∶3
答案 A
解析 ①中c(H+)=1mol·
L-1,由水电离出的c(H+)与溶液中c(OH-)相等,等于1.0×
10-14mol·
②中c(H+)=0.1mol·
L-1,由水电离出的c(H+)=1.0×
10-13mol·
③中c(OH-)=1.0×
10-2mol·
L-1,由水电离出的c(H+)与溶液中c(H+)相等,等于1.0×
10-12mol·
④中c(OH-)=1.0×
10-3mol·
L-1,同③所述由水电离出的c(H+)=1.0×
10-11mol·
即(1.0×
10-14)∶(1.0×
10-13)∶(1.0×
10-12)∶(1.0×
10-11)=1∶10∶100∶1000。
理清溶液中H+或OH-的来源
(1)常温下,中性溶液
c(OH-)=c(H+)
=10-7mol·
(2)溶质为酸的溶液
①来源
OH-全部来自水的电离,水电离产生的c(H+)=c(OH-)。
②实例
如计算pH=2的盐酸溶液中水电离出的c(H+),方法是先求出溶液中的c(OH-)=(Kw/10-2)mol·
L-1=10-12mol·
L-1,即水电离出的c(H+)=c(OH-)=10-12mol·
(3)溶质为碱的溶液
H+全部来自水的电离,水电离产生的c(OH-)=c(H+)。
如计算pH=12的NaOH溶液中水电离出的c(OH-),方法是先求出溶液中的c(H+)=(Kw/10-2)mol·
L-1,即水电离出的c(OH-)=c(H+)=10-12mol·
(4)水解呈酸性或碱性的盐溶液
①pH=5的NH4Cl溶液中H+全部来自水的电离,由水电离的c(H+)=10-5mol·
L-1,因为部分OH-与部分NH
结合c(OH-)=10-9mol·
②pH=12的Na2CO3溶液中OH-全部来自水的电离,由水电离出的c(OH-)=10-2mol·
考点二 溶液的酸碱性和pH值
1.溶液的酸碱性
溶液的酸碱性取决于溶液中c(H+)和c(OH-)的相对大小。
(1)酸性溶液:
c(H+)>
c(OH-),常温下,pH<
7。
(2)中性溶液:
c(H+)=c(OH-),常温下,pH=7。
(3)碱性溶液:
c(H+)<
c(OH-),常温下,pH>
2.pH及其测量
(1)计算公式:
pH=-lgc(H+)。
(2)测量方法
①pH试纸法:
用镊子夹取一小块试纸放在玻璃片或表面皿上,用洁净的玻璃棒蘸取待测溶液点在试纸的中央,变色后与标准比色卡对照,即可确定溶液的pH。
②pH计测量法。
(3)溶液的酸碱性与pH的关系
室温下:
1.pH<
7的溶液一定是酸性溶液吗?
pH>
7的溶液一定是碱性溶液吗?
pH=7的溶液一定是中性溶液吗?
答案 不一定。
上述说法只有在常温下才能满足。
如在某温度下,水的离子积常数为1×
10-12,此时pH=6的溶液为中性溶液,pH>
6的为碱性溶液,pH<
6的为酸性溶液。
2.下列溶液一定显酸性的是________。
①pH<
7的溶液
②c(H+)=c(OH-)的溶液
③c(H+)=1×
10-7mol·
④c(H+)>
c(OH-)的溶液
⑤0.1mol·
L-1的NH4Cl溶液
答案 ④⑤
解析 题目没有说明温度,所以pH<
7的溶液不一定是酸性溶液,只有c(H+)>
c(OH-)才是可靠的判断依据。
NH4Cl溶液水解呈酸性。
3.用pH试纸测溶液的pH时应注意什么问题?
记录数据时又要注意什么?
是否可用pH试纸测定氯水的pH?
答案 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;
不能用pH试纸测定氯水的pH,因为氯水呈酸性的同时呈现强氧化性(漂白性)。
(1)溶液呈现酸、碱性的实质是c(H+)与c(OH-)的相对大小,不能只看pH,一定温度下pH=6的溶液也可能显中性,也可能显酸性,应注意温度。
(2)使用pH试纸测溶液pH时不能用蒸馏水润湿。
(3)25℃时,pH=12的溶液不一定为碱溶液,pH=2的溶液也不一定为酸溶液,也可能为能水解的盐溶液。
题组一 走出溶液稀释时pH值判断误区
1.1mLpH=9的NaOH溶液,加水稀释到10mL,pH=________;
加水稀释到100mL,pH________7。
答案 8 接近
2.pH=5的H2SO4溶液,加水稀释到500倍,则稀释后c(SO
)与c(H+)的比值为__________。
答案
解析 稀释前c(SO
)=
mol·
L-1,稀释后c(SO
L-1=10-8mol·
L-1,c(H+)接近10-7mol·
L-1,所以
=
。
3.物质A~E都是由下表中的离子组成的,常温下将各物质的溶液从1mL稀释到1000mL,pH的变化关系如图甲所示,其中A与D反应得到E。
请回答下列问题。
阳离子
NH
、H+、Na+
阴离子
OH-、CH3COO-、Cl-
(1)根据pH的变化关系,写出下列物质的化学式:
B________________________________________________________________________,
C__________。
(2)写出A与C反应的离子方程式:
________________________________________________________________________。
答案
(1)NaOH HCl
(2)NH3·
H2O+H+===NH
+H2O
解析 根据各物质的溶液从1mL稀释到1000mL后pH的变化图像知,B和C溶液的pH变化为3,A和D溶液的pH变化小于3,则B为强碱,A为弱碱或强碱弱酸盐,C为强酸,D为弱酸或强酸弱碱盐,可先确定B为NaOH,C为HCl。
结合A与D反应得到E,而E的pH不变,则E可能是NaCl或醋酸铵,结合B为NaOH,C为HCl,则推出E只能为醋酸铵,所以A为NH3·
H2O,B为NaOH,C为HCl,D为CH3COOH。
误区一:
不能正确理解酸、碱的无限稀释规律
常温下任何酸或碱溶液无限稀释时,溶液的pH都不可能大于7或小于7,只能接近7。
误区二:
不能正确理解弱酸、弱碱的稀释规律
溶液
稀释前溶液pH
加水稀释到体积为原来的10n倍
稀释后溶液pH
强酸
pH=a
pH=a+n
弱酸
a<pH<a+n
强碱
pH=b
pH=b-n
弱碱
b-n<pH<b
注:
表中a+n<7,b-n>7。
题组二 多角度计算溶液的pH值
4.求下列溶液的pH(常温条件下;
混合溶液忽略体积的变化)K;
(已知lg2=0.3)。
(1)0.005mol·
L-1的H2SO4溶液
(2)0.1mol·
L-1的CH3COOH溶液(已知CH3COOH的电离常数Ka=1.8×
10-5)
(3)0.1mol·
L-1NH3·
H2O溶液(NH3·
H2O的电离度为α=1%,电离度=
×
100%)
(4)将pH=8的NaOH与pH=10的NaOH溶液等体积混合
(5)常温下,将pH=5的盐酸与pH=9的NaOH溶液以体积比11∶9混合
(6)将pH=3的HCl与pH=3的H2SO4等体积混合
(7)0.001mol·
L-1的NaOH溶液
(8)pH=2的盐酸与等体积的水混合
(9)pH=2的盐酸加水稀释到1000倍
答案
(1)2
(2)2.9 (3)11 (4)9.7 (5)6 (6)3
(7)11 (8)2.3 (9)5
解析
(2)CH3COOH CH3COO-+H+
c(初始)0.1mol·
L-100
c(电离)c(H+)c(H+)c(H+)
c(平衡)0.1-c(H+)c(H+)c(H+)
则Ka=
=1.8×
10-5
解得c(H+)=1.3×
L-1,
所以pH=-lgc(H+)=-lg(1.3×
10-3)=2.9。
(3) NH3·
H2O OH- + NH
c(初始)0.1mol·
L-100
c(电离)0.1×
1%mol·
L-10.1×
则c(OH-)=0.1×
1%mol·
L-1=10-3mol·
c(H+)=10-11mol·
L-1,所以pH=11。
(4)将pH=8的NaOH与pH=10的NaOH溶液等体积混合后,溶液中c(H+)很明显可以根据pH来算,可以根据经验公式来求算pH=10-lg2(即0.3),所以答案为9.7。
(5)pH=5的盐酸溶液中c(H+)=10-5mol·
L-1,pH=9的氢氧化钠溶液中c(OH-)=10-5mol·
L-1,两者以体积比11∶9混合,则酸过量,混合液的pH小于7。
c(H+)=
L-1=1.0×
10-6mol·
pH=-lg(1.0×
10-6)=6。
1.单一溶液的pH计算
强酸溶液:
如HnA,设浓度为cmol·
L-1,c(H+)=ncmol·
L-1,pH=-lgc(H+)=-lgnc。
强碱溶液(25℃):
如B(OH)n,设浓度为cmol·
L-1,c(H+)=
L-1,pH=-lgc(H+)=14+lg(nc)。
2.混合溶液pH的计算类型
(1)两种强酸混合:
直接求出c(H+)混,再据此求pH。
c(H+)混=
(2)两种强碱混合:
先求出c(OH-)混,再据Kw求出c(H+)混,最后求pH。
c(OH-)混=
(3)强酸、强碱混合:
先判断哪种物质过量,再由下式求出溶液中H+或OH-的浓度,最后求pH。
c(H+)混或c(OH-)混=
题组三 溶液混合酸碱性判断规律
5.判断下列溶液在常温下的酸、碱性(在括号中填“酸性”、“碱性”或“中性”)。
(1)相同浓度的HCl和NaOH溶液等体积混合( )
(2)相同浓度的CH3COOH和NaOH溶液等体积混合( )
(3)相同浓度NH3·
H2O和HCl溶液等体积混合( )
(4)pH=2的HCl和pH=12的NaOH溶液等体积混合( )
(5)pH=3的HCl和pH=10的NaOH溶液等体积混合( )
(6)pH=3的HCl和pH=12的NaOH溶液等体积混合( )
(7)pH=2的CH3COOH和pH=12的NaOH溶液等体积混合( )
(8)pH=2的HCl和pH=12的NH3·
H2O等体积混合( )
答案
(1)中性
(2)碱性 (3)酸性 (4)中性 (5)酸性 (6)碱性 (7)酸性 (8)碱性
6.在某温度时,测得0.01mol·
L-1的NaOH溶液的pH=11。
(1)该温度下水的离子积常数Kw=______________。
(2)在此温度下,将pH=a的NaOH溶液VaL与pH=b的硫酸VbL混合。
①若所得混合液为中性,且a=12,b=2,则Va∶Vb=
②若所得混合液为中性,且a+b=12,则Va∶Vb=
答案
(1)10-13
(2)①1∶10 ②10∶1
解析
(1)由题意知,溶液中c(H+)=10-11mol·
L-1,c(OH-)=0.01mol·
L-1,故Kw=c(H+)·
c(OH-)=10-13。
(2)①根据中和反应:
H++OH-===H2O。
c(H+)·
V酸=c(OH-)·
V碱
10-2·
Vb=10-13/10-12·
Va
=1∶10。
②根据中和反应H++OH-===H2O
Vb=c(OH-)·
10-b·
Vb=10-13/10-a·
=1013-(a+b)=10,即Va∶Vb=10∶1。
将强酸、强碱溶液以某体积之比混合,若混合液呈中性,则c(H+)∶c(OH-)、V碱∶V酸、pH酸+pH碱有如下规律(25℃):
因c(H+)酸·
V酸=c(OH-)碱·
V碱,故有
在碱溶液中c(OH-)碱=
,将其代入上式得c(H+)酸·
c(H+)碱=
,两边取负对数得pH酸+pH碱=14-lg
现举例如下:
V酸∶V碱
c(H+)∶c(OH-)
pH酸+pH碱
10∶1
1∶10
15
1∶1
14
13
m∶n
n∶m
14+lg(m/n)
考点三 酸、碱中和滴定
1.实验原理
利用酸碱中和反应,用已知浓度酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的实验方法。
以标准盐酸溶液滴定待测的NaOH溶液,待测的NaOH溶液的物质的量浓度为c(NaOH)=
酸碱中和滴定的关键:
(1)准确测定标准液的体积。
(2)准确判断滴定终点。
2.实验用品
(1)仪器
图(A)是酸式滴定管,图B是碱式滴定管、滴定管夹、铁架台、锥形瓶。
(2)试剂
标准液、待测液、指示剂、蒸馏水。
(3)滴定管的使用
①酸性、氧化性的试剂一般用酸式滴定管,因为酸和氧化性物质易腐蚀橡胶管。
②碱性的试剂一般用碱式滴定管,因为碱性物质易腐蚀玻璃,致使活塞无法打开。
3.实验操作
实验操作(以标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例)
(1)滴定前的准备
①滴定管:
查漏→洗涤→润洗→装液→调液面→记录。
②锥形瓶:
注碱液→记体积→加指示剂。
(2)滴定
(3)终点判断
等到滴入最后一滴标准液,指示剂变色,且在半分钟内不恢复原来的颜色,视为滴定终点并记录标准液的体积。
(4)数据处理
按上述操作重复二至三次,求出用去标准盐酸体积的平均值,根据c(NaOH)=
计算。
4.常用酸碱指示剂及变色范围
指示剂
变色范围的pH
石蕊
<
5.0红色
5.0~8.0紫色
>
8.0蓝色
甲基橙
3.1红色
3.1~4.4橙色
4.4黄色
酚酞
8.2无色
8.2~10.0浅红色
10.0红色
1.酸式滴定管怎样查漏?
答案 向已洗净的滴定管中装上一定体积的水,固定在滴定管夹上直立静置两分钟,观察有无水滴漏下。
然后将活塞旋转180°
,再静置两分钟,观察有无水滴漏下,如均不漏水,滴定管即可使用。
2.容量为25mL的滴定管,滴定过程中用去10.00mL的液体,此时滴定管中剩余液体的体积为15mL吗?
答案 由于滴定管的“0”刻度在滴定管的上方;
滴定管下端是没有刻度的,故剩余液体体积大于15mL。
3.KMnO4(H+)溶液、溴水、Na2CO3溶液、稀盐酸应分别盛放在哪种滴定管中?
答案 强氧化性溶液、酸性溶液应盛放在酸式滴定管中,碱性溶液应盛放在碱式滴定管中。
即酸性KMnO4溶液、稀盐酸、溴水应盛放在酸式滴定管中,Na2CO3溶液应盛放在碱式滴定管中。
4.滴定管盛标准溶液时,其液面一定要在0刻度吗?
只要在0刻度或0刻度以下某刻度即可,但一定要记录下滴定开始前液面的读数。
5.滴定终点就是酸碱恰好中和的点吗?
答案 滴定终点是指示剂颜色发生突变的点,不一定是酸碱恰好中和的点。
6.填写因操作不当引起的V(标)及c(待测)的变化[以标准酸溶液滴定未知浓度的碱(酚酞作指示剂)]
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
锥形瓶洗净后还留有蒸馏水
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
滴定
酸式滴定管滴定前有气泡,滴定终点时气泡消失
振荡锥形瓶时部分液体溅出
部分酸液滴出锥形瓶外
溶液颜色较浅时滴入酸液过快,停止滴定后反加一滴NaOH溶液无变化
读数
酸式滴定管滴定前读数正确,滴定后俯视读数(或前仰后俯)
酸式滴定管滴定前读数正确,滴定后仰视读数(或前俯后仰)
误差分析的方法
依据原理c(标准)·
V(标准)=c(待测)·
V(待测),所以c(待测)=
,因为c(标准)与V(待测)已确定,所以只要分析出不正确操作引起V(标准)的变化,即分析出结果。
题组一 中和滴定仪器及指示剂的选择
1.用已知浓度的NaOH溶液测定某H
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