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高三化学一轮复习
高三化学一轮复习§8-2水的电离与溶液的酸碱性
【2014考纲解读】
1.理解水的电离平衡和离子积的概念,影响水电离平衡的因素。
2了解溶液的酸碱性和pH的关系。
3.学会pH的计算。
4.了解测定溶液pH的方法,知道pH的调控在工农业生产和科学研究中的重要作用。
【考点知识梳理】
一、水的电离和水的离子积
1、水的电离和电离平衡:
水是一种电解质,它能微弱地电离,电离出和离子,电离方程式为,简写为:
;ΔH0。
在一定温度下,纯水电离生成的c(H+)=c(OH-),实验测得在25°C时,c(H+)=c(OH-)=。
2、水的离子积:
Kw=c(H+)·c(OH-)。
(1)室温下:
Kw=1×10-14。
(2)影响因素;只与温度有关,升高温度,Kw增大。
(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。
(4)Kw揭示了在任何水溶液中均存在H+和OH-,只要温度不变,Kw不变。
3、影响水的电离平衡的因素
①温度:
当温度升高时,水的电离平衡向方向移动
②浓度:
往水中加入酸或碱,水的电离平衡的移动方向是,若往水中加入强碱弱酸盐或强酸弱碱盐,水的电离平衡的移动方向是。
4.外界条件对水的电离平衡的影响
体系变化
条件
平衡移动方向
Kw
水的电离程度
c(OH-)
c(H+)
酸
碱
可水解的盐
Na2CO3
NH4Cl
温度
升温
降温
其他:
如加入Na
[深度思考]
1.水的离子积常数Kw=c(H+)·c(OH-)中H+和OH-一定是水电离出来的吗?
2.在pH=2的盐酸溶液中由水电离出来的c(H+)与c(OH-)之间的关系是什么?
3.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?
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 ②NaOH③H2SO4 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>③>①>④
C.④>①>②>③D.③>②>①>④
2.下列操作会促进H2O的电离,且使溶液pH>7的是( )
A.将纯水加热到90℃B.向水中加少量NaOH溶液
C.向水中加少量Na2CO3溶液D.向水中加少量FeCl3溶液
3.25℃时,水中存在电离平衡:
H2OH++OH- ΔH>0。
下列叙述正确的是( )
A.将水加热,Kw增大,pH不变
B.向水中加入少量NaHSO4固体,c(H+)增大,Kw不变
C.向水中加入少量NaOH固体,平衡逆向移动,c(OH-)降低
D.向水中加入少量NH4Cl固体,平衡正向移动,c(OH-)增大
题组二 水电离的c(H+)或c(OH-)的计算
4.求算下列溶液中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
c(H+)=__________,c(OH-)=__________。
(3)pH=2的NH4Cl溶液
c(H+)=__________。
(4)pH=10的Na2CO3溶液
c(OH-)=__________。
5.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
6.室温下,在pH=12的某溶液中,分别有甲、乙、丙、丁四位同学计算出由水电离出的c(OH-)的数据分别为甲:
1.0×10-7mol·L-1;乙:
1.0×10-6mol·L-1;丙:
1.0×
10-2mol·L-1;丁:
1.0×10-12mol·L-1。
其中你认为可能正确的数据是( )
A.甲、乙B.乙、丙C.丙、丁D.乙、丁
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,pH7。
(2)中性溶液:
c(H+)c(OH-),常温下,pH7。
(3)碱性溶液:
c(H+)c(OH-),常温下,pH7。
『注意』一定温度下,溶液的酸碱性与溶液pH值是否等于7无关,与溶液中c(H+)和c(OH-)的相对大小有关。
2、溶液的pH值:
(1)表达式:
(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。
注意:
pH试纸使用前不能用蒸馏水润湿,否则将可能产生误差。
(3)溶液的酸碱性与pH的关系
室温下:
[深度思考]
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的溶液一定是中性吗?
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·L-1④c(H+)>c(OH-)的溶液
⑤0.1mol·L-1的NH4Cl溶液
3.用pH试纸测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?
3、酸、碱指示剂
⑴常用指示剂及变色范围
指示剂
变色范围
甲基橙
酚酞
石蕊
4、计算
类型一:
.水电离出的c(H+)或c(OH-)的计算(25℃时)
特别提醒:
某些盐溶液中的c(H+)≠c(OH-),是因为这些盐中的离子发生水解的缘故。
如NH4Cl溶液中c(OH-)之所以较小,是因为NH4+与水电离出的OH-结合所致。
类型二:
有关pH的计算(室温下)
1、基本思路
(1)若溶液为酸性,先求c(H+),再求pH
(2)若溶液为碱性,先求c(OH-),再求c(H+)=Kw/c(OH-)求c(H+),最后求pH,也可以先求pOH,再由于14-pOH求pH.
2、类型方法
(1)强酸溶液
(2)强碱溶液
(3)酸碱混合pH的计算
①两强酸混合
②两强碱混合
③强酸、强碱混合(一者过量)
酸过量:
碱过量:
(4)酸碱稀释时pH的变化
强酸(pH=a)pH=a+n(a+n<7)弱酸(pH=a)a 强碱(pH=b)pH=b-n(b-n>7)弱碱(pH=bb-n 溶液pH计算口诀: 酸按酸,碱按碱,酸碱混合看过量无限稀释七为限。 2.酸与碱的pH之和为14,等体积混合。 题组一 溶液酸、碱性的判断 1.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( ) 题组二 pH的稀释规律及一强一弱的比较 (一)pH的稀释规律 2.1mLpH=5的盐酸,加水稀释到10mLpH=______;加水稀释到100mL,pH________7。 3.1mLpH=9的NaOH溶液,加水稀释到10mL,pH=________;加水稀释到100mL,pH________7。 4.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__________。 (二)一强一弱的比较 5.在体积均为1L、pH均等于2的盐酸和醋酸溶液中,分别投入0.23gNa,则图中比较符合反应事实的曲线是( ) 6.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,写出物质的化学式: B__________,C__________。 (2)写出A与C反应的离子方程式: ___________________________________。 题组三 溶液pH的计算 7.求下列溶液的pH(常温条件下)(已知lg2=0.3) (1)0.005mol·L-1的H2SO4溶液 (2)已知CH3COOH的电离常数 Ka=1.8×10-5,0.1mol·L-1的CH3COOH溶液 (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 8.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=_______________________。 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。 (2)准确判断。 2.实验用品 (1)仪器 酸式滴定管[如图(A)]、碱式滴定管[如图(B)]、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→记读数→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 5.中和滴定的误差分析 (1)原理: c(标准)·V(标准)=c(待测)·V(待测),所以c(待测)= , 因c(标准)与V(待测)已确定,因此只要分析出不正确操作引起V(标准)的变化,即分析出结果。 (2)常见误差 以标准酸溶液滴定未知浓度的碱(酚酞作指示剂)为例,常见的因操作不正确而引起的误差有: 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 碱式滴定管未用待测溶液润洗 锥形瓶用待测溶液润洗 锥形瓶洗净后还留有蒸馏水 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) 记忆口诀: 中和滴定 水液洗器切分明,查漏赶气再调零。 待测液中加试剂,左手控制右手动。 瓶下垫纸眼观色,读数要与切面平。 酚酞示剂常相识,强酸弱碱甲基橙。 使用酸式滴定管,不盛碱液切记清。 延伸: 酸碱中和滴定操作中应注意的几个问题 (1)酸、碱式滴定管的构造以及读数准确度0.01mL。 (2)指示剂的选择要注意滴定完成后生成盐的溶液的酸碱性。 (3)滴定速度,先快后慢,接近滴定终点时,应一滴一摇动。 (4)振荡半分钟溶液颜色不发生变化,达滴定终点。 (5)读数时,视线与液面的凹液面的最低处及刻度在同一水平线上。 深度思考 1.酸式滴定管怎样查漏? 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? 3. (1)滴定管为什么要润洗? 锥形瓶需要润洗吗? (2)读数时为什么要平视凹液面? (3)滴定管排空气的目的是什么? 4.KMnO4(H+)溶液、溴水、Na2CO3溶液、稀盐酸应分别盛放在哪种滴定管中? 5.滴定管盛标准溶液时,其液面一定要在0刻度吗? 6. (1)中和滴定的关键是什么? (2)滴定终点就是酸碱恰好中和的点吗? 7.右图为室温时向25mL某浓度的NaOH溶液中逐滴滴加0.2mol·L-1的CH3COOH溶液的过程中pH的变化曲线。 (1)图中NaOH的物质的量浓度为__________ mol·L-1。 (2)G点溶液呈中性,则二者恰好完全反应的点是在FG区间还是GH区间? ________区间。 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H2SO4溶液的浓度,参考如图所示从下表中选出正确选项( ) 选项 锥形瓶中溶液 滴定管中溶液 选用指示剂 选用滴定管 A 碱 酸 石蕊 乙 B 酸 碱 酚酞 甲 C 碱 酸 甲基橙 乙 D 酸 碱 酚酞 乙 2.实验室现有3种酸碱指示剂,其pH变色范围如下: 甲基橙: 3.1~4.4 石蕊: 5.0~8.0 酚酞: 8.2~10.0 用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定未知浓度的CH3COOH溶液,反应恰好完全时,下列叙述中正确的是( ) A.溶液呈中性,可选用甲基橙或酚酞作指示剂 B.溶液呈中性,只能选用石蕊作指示剂 C.溶液呈碱性,可选用甲基橙或酚酞作指示剂 D.溶液呈碱性,只能选用酚酞作指示剂 [反思归纳]指示剂选择的基本原则 变色要灵敏,变色范围要小,使变色范围尽量与滴定终点溶液的酸碱性一致。 (1)不能用石蕊作指示剂。 (2)滴定终点为碱性时,用酚酞作指示剂,例如用NaOH溶液滴定醋酸。 (3)滴定终点为酸性时,用甲基橙作指示剂,例如用盐酸滴定氨水。 (4)强酸滴定强碱一般用甲基橙,但用酚酞也可以。 (5)并不是所有的滴定都须使用指示剂,如用标准的Na2SO3滴定KMnO4溶液时,KMnO4颜色褪去时即为滴定终点。 题组二 酸、碱中和滴定的误差分析及数据处理 3.实验室中有一未知浓度的稀盐酸,某学生用0.10mol·L-1NaOH标准溶液进行测定盐酸的浓度的实验。 请完成下列填空: 取20.00mL待测盐酸放入锥形瓶中,并滴加2~3滴酚酞作指示剂,用自己配制的NaOH标准溶液进行滴定。 重复上述滴定操作2~3次,记录数据如下。 实验编号 NaOH溶液的浓度(mol·L-1) 滴定完成时,NaOH溶液滴入的体积(mL) 待测盐酸的体积(mL) 1 0.10 22.62 20.00 2 0.10 22.72 20.00 3 0.10 22.80 20.00 (1)滴定达到终点的标志是________________________________________。 (2)根据上述数据,可计算出该盐酸的浓度约为________(保留两位有效数字)。 (3)排去碱式滴定管中气泡的方法应采用如图所示操作中的________,然后轻轻挤压玻璃球使尖嘴部分充满碱液。 (4)在上述实验中,下列操作(其他操作正确)会造成测定结果偏高的有________(填字母序号)。 A.滴定终点读数时俯视 B.酸式滴定管使用前,水洗后未用待测盐酸润洗 C.锥形瓶水洗后未干燥 D.称量NaOH固体中混有Na2CO3固体 E.碱式滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后消失 4.某学生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溶液时,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。 (4)某学生根据3次实验分别记录有关数据如下表: 滴定次数 待测NaOH溶液的体积/mL 0.1000mol·L-1盐酸的体积/mL 滴定前刻度 滴定后刻度 溶液体积/mL 第一次 25.00 0.00 26.11 26.11 第二次 25.00 1.56 30.30 28.74 第三次 25.00 0.22 26.31 26.09 依据上表数据列式计算该NaOH溶液的物质的量浓度。
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