水的电离平衡和影响平衡的因素课件

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1、一、水的电离平衡和影响平衡的因素一、水的电离平衡和影响平衡的因素1水的电离平衡和电离平衡常数H2OH2O H3OOHH0或者H2O HOHH0由于水是一种极弱的电解质，电离前后H2O的物质的量几乎不变，c(H2O)可视为常数，上式可以表示为：K电离c(H2O)c(H)c(OH)，K电离c(H2O)为新的常数，称之水的离子积常数KW，KWc(H)c(OH)，KW只与温度有关，25 时：KWc(H)c(OH)1.01014。2影响水的电离度大小的因素：H2O HOHH0条件变化移动方向c(H)c(OH)KW升高温度向右增大增大增大加酸向左增大减小不变加碱向左减小增大不变加强酸弱碱盐向右增大减小不变

2、加强碱弱酸盐向右减小增大不变注意：水的离子积不仅适用于纯水，还适用于稀的电解质溶液。【基础题一】水的电离过程为H2O HOH，在不同温度下其平衡常数为K(25)1.01014，K(35)2.11014。则下列叙述正确的是()Ac(H)随着温度升高而降低B35 时，c(H)c(OH)C水的电离了的百分率25 35 D水的电离是吸热的D【思考题】水电离出的c(H)和c(OH)有怎样的关系？【解析】水的离子积常数揭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。在酸性或碱性的稀溶液中，由水电离出的c(H)和c(OH)总相等，即c水(H)c水(OH)。如0.1 molL1 HCl或NaOH溶液

3、中，c水(H)c水(OH)11013 molL1。酸中c(OH)很小，但这完全是由水电离出来的，不能忽略。同样的碱溶液中的c(H)也不能忽略。二、溶液的酸碱性和二、溶液的酸碱性和pH1溶液酸性、中性或碱性的判断依据是：看c(H)和c(OH)的相对大小。在任意温度的溶液中：若c(H)c(OH)酸性c(H)c(OH)中性c(OH)c(H)碱性2溶液的pH(1)概念：氢离子浓度的负对数。pHlgc(H)；同理pOHlgc(OH)。(2)在25 和常压下，pH7的水溶液(如：纯水)为中性，水的离子积常数为11014，且c(H)和c(OH)都是1107 mol/L。pH愈小，溶液的酸性愈强；pH愈大，溶

4、液的碱性也就愈强。(3)25 时pH是一个介于0和14之间的数，当pH7时，溶液呈碱性，当pH7时，溶液呈中性。但pH7时可能并不代表溶液呈中性，这需要通过计算该溶剂在该条件下的电离常数来决定pH为中性的值。如373K(100)的温度下，pH6为中性溶液。3pH的适用范围：pH表示的是c(H)或c(OH)为1 mol/L 以内的稀溶液(包括1 mol/L)。所以pH的使用范围是014之间。如下图示。pH越小，c(H)越大，酸性越强；pH越大，c(OH)越大，碱性越强。4pH试纸的使用(1)方法：方法：把小块pH试纸放在玻璃片(或表面皿)上，用蘸有待测液的玻璃棒点在试纸的中央，试纸变色后，与标准

5、比色卡比较来确定溶液的pH。(2)注意：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。【基础题二】科学家发现“由于水的电离平衡的存在，不仅是纯水，就是在酸性或碱性的稀溶液里，H浓度和OH浓度的乘积在一定的温度下总是一个常数KW”。请填表(浓度单位均为mol/L)：KWc(H)/molL1c(OH)/molL1电离的水的浓度/molL125 纯水11014107107107100 纯水1101210610610625，0.1 molL1HCl溶液110140.11013101325，0.01 molL1KOH溶液1101410120.01101225，0.05 molL1Ba(OH)

6、2溶液1101410130.11013(1)准确量取25.00 mL KMnO4溶液，可选用的仪器是()A25 mL量筒 B25 mL酸式滴定管C25 mL碱式滴定管 D有刻度的50 mL烧杯(2)下列有关中和滴定的操作：用标准液润洗滴定管；往滴定管内注入标准溶液；检查滴定管是否漏水；滴定；滴加指示剂于待测液；洗涤。正确的操作顺序是()A BC DBB三、酸碱中和滴定三、酸碱中和滴定1概念：用已知物质的量浓度的酸(或碱)测定未知物质的量浓度的碱(或酸)的方法。2关键：准确量取酸、碱溶液的体积，实验中是通过使用酸(碱)式滴定管量取(精确到0.01 mL)。准确判断反应的终点，实验中是通过加入酚酞

7、、甲基橙等酸碱指示剂判断滴定终点。3仪器：滴定管夹、铁架台、锥形瓶、酸式滴定管、碱式滴定管、烧杯等。其中使用前应检查是否漏水且用溶液润洗的仪器是酸式滴定管、碱式滴定管，这些仪器均标有：温度、刻度和容积大小等，且“0”刻度在上。4操作步骤：(1)检查滴定管是否漏水。(2)洗涤：洗涤：滴定管在使用前要经过三次洗涤：首先用洗涤液洗23次，以除去油污；其次要用蒸馏水洗涤23次，把残留的洗涤液洗净；最后，装液之前要用待装液润洗23次，以防止残留水稀释原溶液。锥形瓶是用于盛放被滴定溶液的仪器，在使用前，要用蒸馏水洗干净(但不要润洗)，尤其要防止其中含有能够与酸、碱反应的物质。(3)注溶液：注溶液：把待测溶

8、液和标准溶液分别注入滴定管中，使滴定管尖嘴部分充满溶液，再将液面调节到“0”或“0”刻度以下某一刻度，并记录刻度。(4)滴定：滴定：从滴定管放入一定体积的溶液于锥形瓶中，而后加入12滴指示剂。在锥形瓶下方放置一白纸(以便观察溶液的颜色变化)，滴定时，左手握住活塞控制液体流量，右手轻轻摇动锥形瓶。眼睛注视锥形瓶内液体的颜色变化。滴定时，当锥形瓶内的液体颜色变浅时，使溶液逐滴慢慢加入，当加入最后一滴达到滴定终点时，记录读数(精确到小数点后两位，如：23.38 mL，最后一位是估计值)。重复上述操作两次。(5)数据处理：数据处理：取平均值代入计算式计算。【思考题】滴定管和量筒读数时有什么区别？【解析

9、】滴定管的“0”刻度在上面，越往下刻度值越大，而量筒无零刻度，并且越往上刻度越大，记录数据时滴定管一般精确到0.01 mL，而量筒一般仅为0.1 mL。重要考点重要考点1 水的电离和溶液的酸碱性判断水的电离和溶液的酸碱性判断【考点释例1】(1)某温度下，某溶液的pH7，该溶液一定是中性溶液吗？(2)某温度下纯水的c(H)2.0107 mol/L。在此温度下，某溶液中由水电离出的c(H)为4.01013 mol/L，则该溶液的pH可能为_。【解析】在该温度下，KWc(H)c(OH)2.01072.01074.01014。c(H)4.01013 mol/L，则溶液可能呈酸性或碱性。若是酸性溶液，溶

10、液中的c(H)4.01014/4.010131.0101 mol/L。所以溶液的pHlgc(H)lg(1101)1；若是碱性溶液，则溶液的pHlgc(H)lg4.0101313lg412.4。【温馨提示】任何时候由水电离出的H和OH浓度总是相等的。答案：(1)不一定(2)1或12.41.在25 某稀溶液中，由水电离产生的c(H)1013 mol/L，下列有关溶液的叙述正确的是(双选)()A该溶液一定呈酸性 B该溶液一定呈碱性C该溶液的pH可能约为1 D该溶液的pH可能约为132.常温下，在pH12的某碱溶液中，由水电离出的c(OH)为()A1.0107 mol/L B1.0106 mol/LC

11、1.0103 mol/L D1.01012 mol/L CDD【解析】由水电离的c(H)10pH1.01012 mol/L，由水电离出的c(OH)等于由水电离出的c(H)，所以，c(OH)也等于1.01012 mol/L。3.25 时，水的电离达到平衡：H2O HOHH0，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B重要考点重要考点2 溶液的溶液的pH计算及应用计算及应用1酸性溶液步骤：步骤：先求溶液中氢离子浓度即c(H)，

12、然后求溶液的pH。c(H)的计算式为：(1)强酸HnA：c(H)nc(酸)(2)强酸稀释：c(H)稀(3)强酸混合：c(H)(4)强酸与强碱混合：c(H)【解析】A项，稀氨水是弱碱，加入后水溶液中的c(OH)增大，平衡逆向移动；B项，NaHSO4溶于水发生电离使c(H)增大，由于温度不变，故KW不变；C项，水中加入CH3COONa，CH3COONa发生水解，促进水的电离，平衡正向移动，使溶液呈碱性，c(H)降低；D项，升高温度，水的电离程度增大，KW变大，pH变小。2碱性溶液步骤：步骤：先求出溶液中氢氧根离子浓度即c(OH)，然后根据KW求出溶液中氢离子浓度即c(H)，最后求出溶液的pH。c(

13、OH)的求算式与酸性溶液中c(H)的求算式相似，只需把公式中的H改为OH，酸改为碱即可。说明：若忽略混合前后溶液体积的变化，则混合后溶液体积近似等于混合前各溶液体积之和，即V混V1V2。【考点释例2】将pH3的H2SO4溶液和pH12的NaOH溶液混合，当混合溶液的pH10时，强酸和强碱的体积之比为()A1 9 B9 1C10 1 D1 10【解析】pH10时，c(H)11010 molL1，c(OH)1104 molL1。B【温馨提示】(1)混合后溶液呈酸性时，一定用c(H)计算pH；呈碱性时，一定用c(OH)计算pH。(2)若强酸(pHa，体积为V酸)强碱(pHb，体积为V碱)混合后呈中性

14、，则有：V酸/V碱10(abpKW)1.(2010广东茂名4月调研)已知在100 的温度下(本题涉及的溶液其温度均为100)，水的离子积KW11012。下列说法正确的是()A0.05 molL1的H2SO4溶液pH1B0.001 molL1的NaOH溶液pH11C0.005 molL1的H2SO4溶液与0.01 molL1的NaOH溶液等体积混合，混合溶液pH为6，溶液显酸性D完全中和pH3的H2SO4溶液50 mL，需要pH11的NaOH溶液50 mLA【解析】0.05 molL1的H2SO4溶液中c(H)0.10 molL1，pH1。2.(1)pHa的CH3COOH溶液稀释100倍后所得溶

15、液pH”或“2(填“”或“7(填“”或“”)。3.在t 时，某NaOH稀溶液中，c(H)10a mol/L，c(OH)10b mol/L，已知ab12，则(1)该温度下水的离子积常数KW 。(2)该NaOH溶液的物质的量浓度的精确值是 mol/L。(3)在该温度下，将100 mL 0.1 mol/L的稀硫酸与100 mL 0.4 mol/L的NaOH溶液混合后，溶液的pH101210b10a11【解析】由c(H)10a mol/L，c(OH)10b mol/L和ab12，可知KWc(H)c(OH)1012；该NaOH溶液的物质的量浓度的精确值是溶液的c(OH)与水电离的c(OH)之差，即10b

16、10a；在该温度下，将100 mL 0.1 mol/L的稀硫酸与100 mL 0.4 mol/L的NaOH溶液混合后，NaOH过量，c(OH)101 mol/L，KWc(H)c(OH)1012，则c(H)1011 mol/L，进一步求出溶液的pH11。1仪器和试剂滴定管、铁架台(滴定管夹)、锥形瓶、烧杯、标准液和待测液、指示剂2操作步骤：检查滴定管是否漏水(操作方法)；蒸馏水洗涤；标准液或待测液润洗滴定管23次；装液和赶气泡调零；滴定；读数。重要考点重要考点3 3 中和滴定中和滴定3指示剂选用：变色要灵敏，变色范围要小，且变色范围尽量与所生成盐的溶液酸碱性一致(因此中和滴定一般选用酚酞、甲基橙

17、，而不用石蕊试液)。强酸滴定强碱一般用甲基橙，但用酚酞也可以。用酸滴定Na2CO3溶液，酚酞作指示剂，终点产物为NaHCO3和NaCl，而用甲基橙作指示剂终点产物为NaCl、H2O、CO2。终点判断指示剂强酸滴定强碱强碱滴定强酸甲基橙黄色变成橙色红色变成橙色酚酞红色变成无色无色变成浅红4.数据的记录和处理：数据的记录应精确到小数点后两位，如：24.00 mL、23.38mL，最后一位是估计值。滴定至少要做两次，如果两次滴定所耗的标准液的体积相差不到0.20 mL，则取两次记录数据的平均值进行计算；如果两次滴定体积相差超过0.20 mL，则要继续滴定，直到相邻两次滴定所耗的标准液的体积相差不到0

18、.20 mL为止。5误差分析：(1)误差分析方法：误差分析方法：中和滴定实验中，不同的错误操作引起不同的量的偏差，分析时应注意思维的有序性，首先依题意列出计算式，再区别计算过程中不变量和变化量，然后紧紧抓住变化量对实验结果的影响进行分析。，(c、V、n分别表示溶液物质的量浓度、溶液体积、酸或碱的元数)在实际计算时，标准液浓度和待测液体积按已知数据计算，是不变量。只有滴定管中所消耗的标准溶液体积V(标)随不同操作而变化。从上述计算式可知V(标)与c(待)成正比。以上实验中，只要使V(标)增大的操作所得待测液浓度都偏大。(2)误差分析结论。误差分析结论。造成测定结果偏大的错误操作：滴定管用水润洗后

19、未用标准液润洗就直接注入标准液；滴定前盛标准液的滴定管尖嘴内有气泡，滴定完毕后气泡消失；滴定过程中不慎将标准液滴出锥形瓶外或滴定管漏液；滴定前读数准确，滴定后仰视滴定管刻度；锥形瓶用蒸馏水洗净后再用待测液润洗等。造成测定结果偏低的错误操作：量取待测溶液的滴定管(或移液管)未润洗直接吸取待测液；记录起始体积时仰视读数(或终点时俯视)；用含Na2CO3杂质的NaOH配制标准溶液来测定盐酸浓度等。滴定，不仅仅是酸碱中和滴定，当然也不仅仅用于测定未知溶液的物质的量浓度，只要两种物质在溶液中能够发生反应，而且反应完全时有明显的现象(一般是溶液颜色的变化)，都可以称之为滴定。滴定时一般要根据反应物或生成物

20、的性质加入指示剂，但对于反应物或生成物本身就有明显颜色的反应可以不用指示剂，比如有KMnO4参加的反应。【考点释例1】取相同体积(0.025 L)的两份0.01 molL1 NaOH溶液，把其中一份放在空气中一段时间后，溶液的pH_(填“增大”、“减小”或“不变”)，其原因是_。用已知浓度的硫酸溶液中和上述两份溶液，其中第一份(在空气中放置一段时间)所消耗硫酸溶液的体积为V(A)，另一份消耗硫酸溶液的体积V(B)，则：(1)以甲基橙为指示剂时，V(A)和V(B)的关系是_；(2)以酚酞为指示剂时，V(A)和V(B)的关系是_。【解析】NaOH溶液放置于空气中，因NaOH与空气中CO2反应造成N

21、aOH减少，故溶液的pH减小。用H2SO4滴定Na2CO3溶液，反应分两个阶段进行：HCO32-=HCO3-(此时溶液呈弱碱性)HHCO3-=CO2H2O(此时溶液呈弱酸性)滴定过程中，按哪种反应进行，取决于选择的指示剂。(1)若选用甲基橙作指示剂，因其变色范围在pH3.14.4。故滴定反应按进行，由关系式：2NaOH Na2CO3 CO2可知消耗的H2SO4量不变，故答案为V(A)V(B)。(2)若选用酚酞作指示剂，酚酞的变色范围为pH810，滴定反应按进行，由关系式：2NaOH Na2CO3 NaHCO3可知消耗H2SO4的量减少，故答案为V(A)V(B)。答案：减小因NaOH与空气中CO

22、2反应，造成NaOH减少，故溶液pH减小(1)V(A)V(B)(2)V(A)V(B)【温馨提示】1.氧化还原滴定、沉淀滴定等滴定分析方法与中和滴定相差不大；2其他滴定方法中常用的指示剂有：淀粉溶液、高锰酸钾溶液等。1.实验室现有3种酸碱指示剂，其pH变色范围如下：甲基橙：3.14.4石蕊：5.08.0酚酞：8.210.0用0.1000 mol/L NaOH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D2.(2010湖

23、南省长沙市一中高三第六次月考试卷)用标准盐酸溶液测定某NaOH溶液的浓度，用酚酞作指示剂，下列操作可能使测定结果偏低的是()A酸式滴定管在装液前未用标准盐酸溶液润洗23次B开始实验时，酸式滴定管尖嘴部分有气泡，在滴定过程中，气泡消失C滴定过程中，锥形瓶内溶液立即褪成无色且颜色不再变红D达到滴定终点时，俯视溶液凹面最低点读数D3.测血钙的含量时，可将2.0 mL血液用蒸馏水稀释后，向其中加入足量草酸铵(NH4)2C2O4晶体，反应生成CaC2O4沉淀。将沉淀用稀硫酸处理得H2C2O4后，再用KMnO4酸性溶液滴定，氧化产物为CO2，还原产物为Mn2，若终点时用去20.0 mL 1.0104 mo

24、lL1的KMnO4溶液。(1)写出用KMnO4滴定H2C2O4的离子方程式：。(2)判断滴定终点的方法是 。(3)计算：血液中含钙离子的浓度为 。2MnO4-5H2C2O46H=2Mn210CO28H2O溶液由无色变为浅紫色，且半分钟内不褪色1.0104 gmL1【解析】因为KMnO4溶液至反应完毕过量时，会使溶液呈紫色，故可用滴入一滴KMnO4酸性溶液由无色变为浅紫色且半分钟不褪色的方法来判断终点。由题意知可能发生反应的离子方程式为2MnO4-5H2C2O46H=2Mn210CO28H2O、Ca2C2O42-=CaC2O4、CaC2O42H=Ca2H2C2O4。设2 mL血液中含Ca2的物质的量为x，则5Ca25CaC2O45H2C2O42MnO4-52x20.0103 L1.0104 molL1x5.0106 mol1 mL血液中Ca2的浓度为1.0104 gmL1。