高中化学：水的电离和溶液的酸碱性

第三章水溶液中的离子平衡安陆一中化学组2020年1月31日星期五第二节水的电离和溶液的酸碱性一、水的电离H2O+H2OH3O++OH-简写为：H2OH++OH-(水电离出的H+、OH-浓度相等)水是极弱的电解质25℃1L水只有10-7molH2O分子发生电离多少个水分子才有1个电离？5.56×108K电离＝c(H+)×c(OH-）c(H2O）K电离.=c(H+).c(OH-)c(H2O)Kw=c(H+).c(OH-)其中常数K与常数c(H2O)的积记为Kw,称为水的离子积常数，简称为离子积H2OH++OH-1、水的离子积常数Kw=c（H+）·c（OH-）说明：1.常温（25℃）Kw=1×10-142.稀溶液3.温度升高,Kw变大2、水的离子积(常数)：定义：在一定温度下，水（或稀溶液）中H+与OH-浓度的乘积，用Kw表示。温度0℃20℃25℃50℃90℃100℃Kw1.14×10-156.81×10-151×10-145.47×10-143.8×10-131×10-12问题与讨论1、在水中加入强酸(HCl)后，水的离子积是否发生改变？2、在水中加入强碱(NaOH)后，水的离子积是否发生改变？升温呢？3、在酸碱溶液中，水电离出来的c(H+)和c(OH-)是否相等？4、100℃时，水的离子积为10-12，求纯水中c(H+)为多少？5、在酸溶液中水电离出来的c(H+)和酸电离出来的c(H+)有什么关系？二、影响水的电离平衡的因素1、酸2、碱3、温度抑制水的电离，Kw保持不变升高温度促进水的电离，Kw增大注意：Kw是一个温度函数，只随温度的升高而增大.4、加入能消耗H+和OH-的物质如：①Na、②Cu2+、③CH3COO-三、溶液的酸、碱性跟c(H+)、c(OH-)的关系1.重要规律：在一定温度时,稀电解质溶液里c(H+)与c(OH-)的乘积是一个常数。C(稀)≤1mol/L例：25℃时，Kw=1×10-14100℃时，Kw=1×10-12三、溶液的酸、碱性跟c(H+)、c(OH-)的关系2.关系(25℃)：中性溶液：酸性溶液：碱性溶液：注意①水溶液中H+与OH-始终共存②酸性溶液：c(H+)c(OH-);c(H+)越大酸性越强③碱性溶液：c(H+)c(OH-);c(OH-)越大碱性越强c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/Lc(H+)c(OH-)c(H+)1×10-7mol/Lc(H+)c(OH-)c(H+)1×10-7mol/L（2）常温下，浓度为1×10-5mol/l的NaOH溶液中，由水电离产生的c(OH-)是多少？思考1.（1）常温下，浓度为1×10-5mol/l的盐酸溶液中，由水电离产生的c（H+）是多少？1×10-9mol/L1×10-9mol/L思考题：在常温下，由水电离产生的c（H+）=1×10-9mol/L的溶液，则该溶液的酸碱性如何？答：可能是酸性也可能是碱性思考2：10mL10-4mol/LHCl,加水至100mL,此时溶液中c(H+)=mol/L；若加水至105mL,此时溶液中c(H+)又是10-5接近10-7mol/L,略大于10-7mol/L说明①酸性溶液中c(H+)，以酸所电离出的H+浓度为准，若酸过度稀释，c(H+)接近10-7mol/L,但略大于10-7mol/L②碱性溶液中c(OH-)，以碱所电离出的OH-浓度为准，若碱过度稀释，c(OH-)接近10-7mol/L,但略大于10-7mol/L练习1、纯水在10℃和50℃的H+浓度，前者与后者的关系是A.前者大B.后者大C.相等D.无法确定练习2、下列微粒中不能破坏水的电离平衡的是A、H+B、OH-C、S2-D、Na+练习3、下列物质溶解于水时，电离出的阴离子能使水的电离平衡向右移动的是A、CH3COONaB、Na2SO4C、NH4ClD、CH3COOH练习4、某温度下纯水中C(H+)=2×10-7mol/L，则此时溶液中的c(OH-)=___________。若温度不变，滴入稀盐酸使C(H+)=5×10-6mol/L，则此时溶液中的c(OH-)=___________。BDA2×10-7mol/L8×10-9mol/L练习5、在25℃，在某无色溶液中由水电离出的c(OH-)=1×10-13mol/L，一定能大量共存的离子组是A.NH4+、K+、NO3-、Cl-B.NO3-、CO32-、K+、Na+C.K+、Na+、Cl-、SO42-D.Mg2+、Cu2+、SO42-、Cl-C练习6、水的电离过程为H2OH++OH-，在不同温度下其离子积为Kw(25℃)=1×10-14，Kw(35℃)=2.1×10-14。则下列叙述正确的是：A、c(H+)随着温度的升高而降低B、在35℃时，纯水中c(H+)＞c(OH-)C、水的电离常数K(25℃)＞K(35℃)D、水的电离是一个吸热过程D练习8、25℃、浓度均为0.1mol/L的下列溶液中C(H+)由大到小的排列顺序：①氨水②NaOH③盐酸④醋酸练习7、判断正误：①任何水溶液中都存在水的电离平衡。②任何水溶液中（不论酸、碱或中性），都存在Kw=10-14。③某温度下，某液体c(H+)=10-7mol/L，则该溶液一定是纯水。√××③＞④＞①＞②安陆一中化学组2020年1月31日星期五第二节水的电离和溶液的酸碱性溶液pH的计算二、溶液的酸碱性与pH值1、定义：化学上常采用H+浓度的负对数来表示溶液的酸碱性。3、溶液的酸碱性与pH值的关系酸性溶液：c（H+）c（OH—）pH7中性溶液：c（H+）=c（OH—）pH=7碱性溶液：c（H+）c（OH—）pH72、表示方法：pH=-lgc（H+）pOH=-lgc（OH—）注意：①溶液呈中性的标志是c（H+）=c（OH-），此时pH不一定为7②酸性越强，pH越小；碱性越强，pH越大。对于酸而言：pH减小一个单位，c（H+）就增大到原来的10倍，pH减小n个单位，c（H+）就增大到原来的10n倍。③任意水溶液中c（H+）≠0，但pH可为0，此时c（H+）=1mol/L。一般，当c（H+）＞1mol/L时，故直接用c（H+）表示。有关溶液pH的计算1、单一溶液的计算：①强酸溶液：如：0.1mol/L的HCl溶液，pH=1一般而言对于强酸HnA，设浓度为cmol/l,则c(H+)=ncmol/L，pH=-lgc(H+)=-lgnc②强碱溶液：如：0.1mol/L的NaOH溶液，pH=13一般而言对于强碱B(OH)n，设浓度为cmol/l,则c(H+)=10-14/ncmol/L，pH=-lgc(H+)=14+lgnc思考：①已知弱酸HA的浓度为cmol/L,电离度为α，则pH=②已知弱碱BOH的浓度为cmol/L，电离度为α，则pH=-lgcα14+lgcα2、强酸、强碱的稀释：例1、0.001mol/L盐酸的pH=____，加水稀释到原来体积的10倍，pH=___，加水到原来的103倍，pH=___,加水到原来的104倍pH=__,加水到原来的106倍，pH=__例2、pH=10的NaOH溶液加水稀释到原来的10倍，则溶液的pH=_____，pH=10的NaOH溶液加水稀释到原来的102倍，则溶液的pH=_______34698②pH=6或8时，不可忽略水的电离，只能接近7，酸碱溶液无限稀释，pH只能约等于7或接近7：酸不能大于7；碱不能小于7结论：①强酸(碱)每稀释10倍，pH向7靠拢一个单位。例3、pH=3HAc加水稀释到原来10倍，溶液的pH值范围________________；pH=12氨水加水稀释到原来10倍，溶液的pH值范围________________。结论：弱酸(碱)每稀释10倍，pH值向7靠拢不到一个单位3、弱酸、弱碱的稀释3—4之间11—12之间4、两种pH值不同的同种强酸（碱）溶液混合例5、①pH=11和pH=9的两种NaOH溶液等体积混合，求混合溶液的pH值。例4、①pH=3和pH=5的两种盐酸以2：1的体积比混合，求混合溶液的pH值c(H+)=(10-3×2+10-5×1)/3=6.7×10-4mol/LpH=3.2c(OH-)=(10-3+10-5)/2=5.05×10-4mol/Lc(H+)=2×10-11mol/LpH=10.7例6、①pH=1盐酸和pH=12的NaOH溶液等体积混合，求混合后溶液的pH值。5、强酸、强碱溶液的混合c(H+)=(10-1－10-2)/2=0.045mol/LpH=1.35②pH=4盐酸和pH=12的NaOH溶液等体积混合，求混合后溶液的pH值。c(OH-)=(10-2－10-4)/2=5×10-3mol/Lc(H+)=2×10-12mol/LpH=11.7pH=8和pH=10的两种NaOH溶液等体积混合后pH=9.7错解：c(H+)=(10-8+10-10)/2=5.05×10-9mol/LpH=8.3pH=8c(H+)=10-8mol/Lc(OH-)=10-6mol/LpH=10c(H+)=10-10mol/Lc(OH-)=10-4mol/Lc(H+)混=(10-8+10-10)/2=5×10-9mol/Lc(OH-)混=(10-6+10-4)/2=5×10-5mol/Lc(H+)混×c(OH-)混Kw,平衡逆向移动H2O=H++OH-5×10-95×10-55×10-9-x5×10-5-x∴(5×10-9-x)(5×10-5-x)=10-14X5×10-95×10-5∴c(H+)=10-14÷(5×10-5)=2×10-10mol/L平衡浓度起始浓度高考典型题型pH=13的强碱和pH=2的强酸混合所得溶液的pH=11，则强碱与强酸的体积比为1:9设碱为XL,酸为1L,则c(OH-)=(10-1×x－10-2×1)/(x+1)=10-3mol/LX=1/96、弱酸强碱或强酸弱碱混合例7、（1）pH为12的NaOH溶液和pH为2的醋酸溶液等体积相混合，则混合液呈_____性（2）pH为12的氨水和pH为2的盐酸等体积相混合，则混合液呈____性（3）pH为2的盐酸和pH为12的某碱等体积相混合，则混合液pH_______（4）pH为12的NaOH溶液和pH为2的某酸溶液等体积相混合，则混合液pH_____（5）pH为12的氨水和pH=2的醋酸溶液等体积混合，则混合液的pH_____。酸碱≥7≤7比较α大小1、某酸溶液的pH为2，某碱溶液的pH为12，两者等体积相混合后，有关pH值的变化正确的是A、大于7B、小于7C、等于7D、都有可能2、常温下一种pH为2的酸溶液与一种pH为12的碱溶液等体积相混合，对溶液的酸碱性的说法正确的是A、若是二元强酸和一元强碱，混合液为酸性B、若是浓的强酸和稀的强碱，混合液中呈酸性C、若是浓的弱酸和稀的强碱，混合液呈碱性D、若是强酸和强碱相混合，溶液反应后呈中性DD3、同体积的pH为3的盐酸、硫酸、醋酸和硝酸四种溶液，分别加入足量的锌粉，叙述正确的是A、硫酸溶液中放出的氢气的量最多B、醋酸溶液中放出的氢气的量最多C、盐酸和硝酸中放出的氢气的量相等D、盐酸比硝酸放出的氢气的量多BD4、向体积均是1L，pH值也相等的盐酸和醋酸两溶液中加入表面积质量均相等的锌块，下列叙述正确的是A、反应开始时，盐酸的速率比醋酸快B、反应过程中，醋酸的速率比盐酸快C、充分反应后，两者产生的氢气的体积可能相等D、充分反应后，若有一种溶液中的锌有多余，则一定是盐酸的锌有余BCD5、酸HA、HB两溶液的pH值为3，且体积相同，加水稀释两溶液，pH值与加入水的体积关系如图所示，则两者酸性较强的是加水体积pHHBHAHB6、酸HA、HB、HC三溶液的物质的量浓度相同，体积也相同，测得它们的pH值分别为2、2.7、3，分别与足量的锌反应，产生的氢气的物质的量，初始时，三者的反应速率，若三种酸的体积与pH值均相等时，分别加入足量的表面积和质量均相等的锌，初始时，三者的反应速率，反应过程中的平均速率；充分反应后，产生的氢气的物质的量的大小关系相同HAHBHCvvv＞＞H