第二节 水的电离和溶液的酸碱性
【高考目标定位】
考纲导引 考点梳理
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,分析或处理实验数据,得出合理结论。 1. 水的电离
2. 溶液的酸碱性与pH
3. 酸碱中和滴定。
【考纲知识梳理】
一、水的电离
1.水是一种极弱的电解质,只能微弱的电离,存在电离平衡。
水的电离方程式:H2O + H2O H3O+ + OH—
简写为:H2O H+ + OH—
2.纯水的有关数据:
25℃时(1) CH+ = COH-=1×10-7mol/L
(2)KW= CH+ •COH-=1×10-7×1×10-7=1×10-14。
(3)PH=7
3. 水的离子积常数反映了一定温度下的水的H+ 浓度和OH- 浓度之间的关系。升高温度,水的电离平衡正向移动,KW增大.水的离子积是水电离平衡时的性质,它是一个温度函数,与溶质无关,它不仅适用于纯水,也适用于任何酸、碱、盐稀溶液,即溶液中,25℃,CH+ •COH-=1×10-14。
注意:若不特别指明,温度都指室温25℃。
在酸溶液中,CH+近似看成是酸电离出来的H+浓度,COH-则来自于水的电离,且COH-= 1×10-14/ CH+。
在碱溶液中,COH-近似看成是碱电离出来的OH—浓度,CH+则是来自于水的电离,且CH+=1×10-14/ COH- 。
温度能影响水的电离平衡,那么还有那些因素会影响水的电离平衡呢?
二、溶液的pH
(1)表示方法: pH= -lgCH+
(2)25℃,纯水的pH为7,溶液显中性,pH<7的溶液为酸性,pH>7的溶液为碱性。
注意:pH为7的溶液不一定为中性。100℃,KW=1×10-12,CH+ = COH-=1×10-6mol/L,此时pH为6,但溶液仍为中性。判断溶液酸碱性的依据是比较溶液中CH+、COH-的相对大小。
三、酸碱中和滴定实验
1.试剂:HCl溶液(未知浓度)、0.1000mol/LNaOH溶液、酚酞溶液、蒸馏水。
2.仪器:酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、锥形瓶、洗瓶、铁架台、烧杯等。
3.实验操作过程:
(1)滴定准备过程:
①滴定管的准备:检漏---润洗---注液---赶气泡---调零
②锥形瓶的准备:盛液---滴加2~3滴指示剂
(2)滴定
左手控制滴定管活塞,右手不断摇动锥形瓶,眼睛注视锥形瓶色中溶液颜色的变化。
(3)终点的判断
所谓的终点是酸和碱恰好中和完全的那个时刻。溶液颜色刚好发生变化且在半分钟内不再退色。
(4)读数
读取滴定管内液面所在体积数时,应使滴定管与水平的实验台面保持垂直,并使视线与滴定管内液体的凹液面最低处水平 相切。
(5)数据记录
重复滴定一次。设计表格,将两次读取的数据记录在自己设计的表格中,求出两次滴定消耗NaOH体积的平均值,并利用平均值计算得出待测液HCl的浓度。
【要点名师精解】
一、 影响水的电离的因素以及水电离出的CH+或COH-的计算
1. 影响水的电离的因素
根据已有知识分析,当水中加入下列物质时,水的电离平衡如何变化?C(H+)、c(OH—)将如何变化?
条件
C(H+) C(OH—) 电离平衡
盐酸 增大 减小 逆向移动
NaOH 减小 增大 逆向移动
加热 增大 增大 正向移动
加CH3COONa 减小 增大 正向移动
加CuCl2 增大 减小 正向移动
加活泼金属 减小 增大 正向移动
①加入酸或碱,抑制水的电离,KW不变;
②电离过程是一个吸热过程,升温能促进水的电离,KW增大。
③加入某些盐,促进水的电离,KW不变;
④其它因素:如加入活泼金属,消耗H+,水的电离程度增大。
2. 水电离出的CH+或COH-的计算
(1)酸性溶液:按C→CH+→pH
(2)碱性溶液:按C→COH-→CH+→pH
(3)强酸、强碱溶液的稀释后的溶液:对于酸溶液中的CH+,每稀释10n倍,pH增大n个单位,但增大后不超过7,酸仍为酸!
①对于碱溶液中的COH-,每稀释10 n倍,pH减少n个单位,但减少后不小于7,碱仍为碱!
②pH值相同的强酸与弱酸(或强碱与弱碱),稀释相同的倍数,pH变化为强酸变化大,弱酸变化小。
③极稀溶液中的pH值的计算,应考虑水的电离。
【例1】(2010天津卷,4)
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CH3C OOH与CH3COONa混合溶液中,c(Na+) > c(CH3COO-)
解析:某些强酸的酸式盐pH<7,如NaHSO4,故A错;pH=4.5,c(H+)=10-4.5 mol•L-1,pH=6 .5,其c(H+)=10-6.5 mol•L-1,故B正确;同浓度的CaCl2溶液的c(Cl-)是NaCl的两倍,它们对AgCl沉淀溶解平衡的抑制程度不同,故C错;混合溶液显酸性,则c(H+)>c(OH-),根据电荷守恒,c(CH3COO-)>c(Na+),故D错。
答案:B
命题立意:综合考查了电解质溶液中的有 关知识,包括盐类的水解、溶液的pH与c(H+)的关系、沉淀溶解平衡的移动和溶液中离子浓度大小的比较。
二、关于pH值的计算
1.单一溶液
(1)强酸溶液 按C→CH+→pH
(2)强碱溶液 按C→COH-→CH+= →pH
2.溶液稀释
稀释定律: C1V1=C2V2=n
(1)一定范围内稀释
强酸溶液:按稀释定律求出稀释后溶液的CH+,再求稀释后溶液的pH。
强碱溶液:按稀释定律先求出稀释后溶液的COH-,再利用KW求出CH+,再求pH。
(2)无限稀释