3.2.1 水的电离 溶液的酸碱性与pH课件1

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1、第1课时 水的电离 溶液的酸碱性与pH 学习目标学习目标 1认识水的电离，了解水的离子积常数。 2能从电离、离子反应、化学平衡的角度分析溶液的酸碱性。 3能进行溶液pH的简单计算，掌握检测溶液pH的方法。 核心素养核心素养 宏观辨识与微观探析：宏观辨识与微观探析： 能从宏观与微观相结合的视角理解水的电离及溶液酸碱性。 变化观念与平衡思想：变化观念与平衡思想： 从温度、酸、碱等对水的电离的影响，理解、分析水的电离平衡移动的原因 以及溶液的酸碱性与pH的关系。 知识梳理知识梳理 一、水的电离一、水的电离 1水的电离水的电离 (1)水是一种极弱的电解质。 (2)水的电离方程式为_， 简写为_。 (3

2、)水的电离平衡常数 K电离c（H ） c（OH） c（H2O） 。 H2OH2OH3O OH H2OH OH 2水的离子积常数水的离子积常数 (1)含义：因为水的浓度可看作常数，所以水中的_可看作常数， 称为水的离子积常数，简称水的离子积，用Kw表示。 (2)表达式与数值：表达式Kw_， 室温时，Kw_。 (3)影响因素：Kw只受温度影响，由于水的电离是_过程，温度升高， Kw_。 c(H ) c(OH) c(H ) c(OH) 1.010 14 吸热 增大 水电离出的水电离出的 c(H )和 和 c(OH )的计算 的计算(25 时时) (1)中性溶液：c(H )c(OH)1.0 107 m

3、ol L1。 (2)溶质为酸的溶液：H 来源于酸的电离和水的电离，而 OH只来源于水的电离。如计算 0.01 mol L 1 盐酸中由水电离出的 c(H )，方法是先求出溶液中的 c(OH)1012 mol L1，则由水 电离出的 c(H )c(OH)1012 mol L1。即：c(H)H2Oc(OH)H2Oc(OH) Kw c（H ） 。 (3)溶质为碱的溶液：OH 来源于碱的电离和水的电离，而 H只来源于水的电离。如计算 0.01 mol L 1 NaOH 溶液中由水电离出的 c(OH)，方法是先求出溶液中 c(H)1012 mol L1，则 由水电离出的 c(OH )c(H )10 12

4、 mol L1 。即：c(OH )H2Oc(H )H2Oc(H ) Kw c（OH ） 。 归纳总结归纳总结 名师点拨 (1)Kw揭示了任何溶液中均存在水的电离平衡， H 与 OH共存， 只是相对含量不同。 (2)Kwc(H ) c(OH)不仅适用于纯水(或其他中性溶液)，也适用于一切酸、碱、盐 的稀溶液。Kw不随溶液中 c(H )和 c(OH)的改变而改变。 (3)在 Kwc(H ) c(OH)表达式中，c(H)、c(OH)均分别表示整个溶液中 H、OH 的物质的量浓度。在不同溶液中，c(H )、c(OH)可能不同，但任何溶液中由水电离 产生的 c(H )、c(OH)总是相等的。 1室温下，

5、水的电离达到平衡：H2OH OH。下列叙述正确的是 ( ) A将水加热，平衡正向移动，Kw变大 B向水中加入少量 NaOH 固体，平衡逆向移动，c(OH )减小 C向水中加入少量 NaHSO4固体，c(OH )增大 D向水中加入少量 CH3COONa 固体，Kw增大 巩固练习巩固练习 A 【解析】加热后 Kw变大，A 项正确；向水中加入少量 NaOH 固体，c(OH )增 大，平衡逆向移动，B 项不正确；向水中加入少量 NaHSO4固体，NaHSO4电 离出 H ，c(H)增大，平衡逆向移动，c(OH)减小，C 项不正确；温度不变， Kw不变，D 项不正确。 2常温下，某溶液中由水电离出来的

6、c(H )1.0 1011 mol L1，该溶液可能是 ( ) 二氧化硫的水溶液 氯化钠水溶液 硝酸钠水溶液 氢氧化钠水溶液 A B C D A 【解析】常温下溶液中由水电离出来的 c(H )1.0 1011 mol L1，与纯水中的 氢离子浓度比较可知，水的电离被抑制，溶液为酸或碱的溶液。二氧化硫溶于 水生成了亚硫酸，亚硫酸电离出氢离子，会抑制水的电离，故正确；氯化钠 溶液为中性，水的电离程度不会减小，故错误；硝酸钠溶液为中性，水的电 离程度不会减小，故错误；氢氧化钠为强碱，会抑制水的电离，故正确。 中学化学实验中，淡黄色的pH试纸常用于测定溶液的酸碱性。在25 时，若溶 液的pH7，试纸不

7、变色；若pH7，试纸变蓝色。而要 精确测定溶液的pH，需用pH计(如下图)。pH计主要通过测定溶液中H的浓度来 测定溶液的pH。 联想质疑联想质疑 二、溶液的酸碱性与二、溶液的酸碱性与pH 1现欲测定100 沸水的pH及酸碱性，甲同学使用pH试纸测定，请推测pH试纸 呈什么颜色，溶液的酸碱性如何？ 思考交流思考交流 提示：试纸呈淡黄色，沸水呈中性。 2同样测定100 沸水的pH及酸碱性，乙同学选择了pH计，请分析pH计的读数 等于7吗？水溶液还呈中性吗？ 提示：由于沸水电离程度增大，溶液中c(H)增大，所以测定的pH c(OH)，c(H)107 mol L1。 中性溶液：c(H )c(OH)，

8、c(H)107 mol L1。 碱性溶液：c(H )c(OH)，c(H)107 mol L1。 (2)pH 归纳总结归纳总结 (3)溶液的酸碱性与pH的关系(常温下) 即中性溶液的pH7，酸性溶液的pH7。 2溶液溶液 pH 的测定方法的测定方法 (1)酸碱指示剂法 酸碱指示剂一般是有机弱酸或弱碱，它们的颜色在一定的 pH 范围内发生变化，因 此，可以用这些弱酸、弱碱来粗略测定溶液的 pH 范围，不能准确测定出 pH 的具 体值。几种常用指示剂的变色范围和颜色变化如表所示： 指示剂 变色范围(pH) 遇酸的颜色 遇碱的颜色 甲基橙 3.1 橙色 4.4 红色(pH4.4) 石蕊 5.0 紫色

9、8.0 红色(pH8.0) 酚酞 8.2 粉红色 10.0 无色(pH10.0) (3)pH计法 pH计，又叫酸度计，可以用来精密测量溶液的pH。测得的溶液pH可以是整数 或小数。 (2)pH试纸法 应用领域 实例 人体健康 人体各种体液都有一定的pH，当酸碱平衡失调时，人体就表现出病变， 因而可以利用检测血液中的pH来诊断疾病 生活应用 利用护发素保护头发，就是通过调节头发的pH使之达到适宜的酸碱度 环保领域 酸性或碱性的废水的处理，可以利用中和反应调节其pH 农业生产 土壤的pH影响植物对不同形态养分的吸收及养分的有效性，各种作物的 生长也都对土壤的pH范围有一定的要求，因而应注意保持土壤

10、的酸碱性 科学实验、 工业生产 溶液的pH控制常常是影响实验结果或产品质量、产量的一个关键因素 3pH的应用的应用 名师点拨 (1)常温下，比较 pH 与 7 的相对大小可用于判断溶液的酸碱性，但在不指明温 度的情况下，pH7 的溶液不一定呈中性。 (2)pHlg c(H )，这里的 c(H)指溶液中的氢离子浓度，而非水电离产生的氢 离子浓度。 (3)溶液呈酸性或碱性的本质在于溶液中 c(H )与 c(OH)的相对大小，而不在于 c(H )或 c(OH)的绝对大小。在一定温度下，c(H)与 c(OH)此增彼减，但 Kw c(H ) c(OH)始终不变。 (4)在分析 c(H )、pH 与溶液的

11、酸碱性的关系时，要注意溶液的温度是否为常温。 (5)溶液的 pH 范围通常是 014，对于 c(H )1 mol L1 或 c(OH )1 mol L1 的电 解质溶液用 pH 表示其酸碱性比直接使用 c(H )或 c(OH)表示要方便。当 c(H)或 c(OH )大于 1 mol L1 时，则直接用 c(H )或 c(OH)来表示溶液的酸碱性。 (6)若溶液具有漂白性，则不能用酸碱指示剂测定溶液的酸碱性，也不能用 pH 试 纸测定其 pH。如不能用 pH 试纸测量氯水的 pH。 1下列说法正确的是 ( ) ApH7 的溶液一定显中性 B常温下由水电离出的 c(OH )为 1 108 mol

12、L1 的溶液一定呈酸性 Cc(H )c(OH)的溶液一定显碱性 Dc(OH )1 106 mol L1 的溶液一定呈碱性 巩固练习巩固练习 C 【解析】溶液的酸碱性取决于 c(H )与 c(OH)的相对大小，利用 pH 或 c(H)判 断时应注意温度。常温下由水电离出的 c(OH )为 1 108 mol L1，可能溶液中 c(OH )1 108 mol L1，c(H)1 106 mol L1，溶液呈酸性，也可能溶液中 c(H )1 108 mol L1，c(OH)1 106 mol L1，溶液呈碱性。 2关于 pH 的测定，下列说法正确的是 ( ) ApH 试纸在使用之前应用蒸馏水润湿 B用

13、 pH 试纸测得某盐酸的 pH2.3 C利用酸碱指示剂可以测溶液的 pH DpH 计是精确测定溶液 pH 的仪器 D 【解析】pH 试纸在使用前不能用水润湿，否则会使酸、碱溶液中的 c(H )发生 变化，造成误差，故 A 项错误；用 pH 试纸测出的 pH 是整数，故 B 项错误； 酸碱指示剂只能判断溶液的酸碱性，无法测 pH，故 C 项错误；pH 计可以精确 测定溶液的 pH，一般可以精确到 0.1，故 D 项正确。 25 时，pH 的简单计算。 (1)0.05 mol L 1 硫酸溶液的 pH_。0.01 mol L 1NaOH 溶液的 pH_。 提示：0.05 mol L 1 硫酸溶液中

14、，c(H )2c(SO2 4 )0.1 mol L 1，则 pHlg c(H ) 1；0.01 mol L 1 氢氧化钠溶液中c(OH )10 2 mol L1，则c(H)10 14 10 2 10 12 mol L1，则溶液的 pHlg 101212。 活动探究活动探究 三、溶液三、溶液pH的计算的计算 (2)1 mL pH2 的硫酸加水稀释至 100 mL，pH_。 提示：1 mL pH2 的 H2SO4溶液加水稀释到 100 mL，溶液中 c(H )由 0.01 mol L1 变为 0.000 1 mol L 1，则稀释后溶液的 pHlg 0.000 14。 提示：如果该溶液呈酸性：c(

15、H )0.01 mol L1，溶液的 pHlg 0.012；如 果该溶液呈碱性：c(OH )0.01 mol L1，c(H) 1 10 14 c（OH ） mol L 11 10 14 0.01 mol L 11 1012 mol L1，则溶液的 pHlg 1 101212。 (3)常温下，由水电离出的 c(H )1 1012 mol L1，则该溶液的可能 pH_。 提示：pH 相等的酸中，加水稀释促进弱酸电离，稀释相同的倍数，pH 变化大的 为较强的酸，变化小的为较弱的酸，所以 HX 的酸性大于醋酸，则 HX 的电离平 衡常数大于醋酸。 (4)体积均为100 mL pH2的CH3COOH溶液

16、与一元 酸HX溶液，加水稀释过程中pH与溶液体积的变化 关系如图所示，则HX的电离平衡常数_(填 “大于”“小于”或“等于”)CH3COOH的电离平 衡常数。 提示：pH12 的 NaOH 溶液中 c(OH )102 mol L1，pH1 的 HCl 溶液中 c(H) 0.1 mol L 1；设氢氧化钠溶液体积为 V(碱)，盐酸溶液体积为 V(酸)，依据混合溶液 的 pH 2 知 ， 氢 离 子 过 量 ， 则 混 合 溶 液 中 氢 离 子 浓 度 为c(H ) 0.1 mol L 1 V（酸）0.01 mol L1 V（碱） V（酸）V（碱） 0.01 mol L 1， 得 V(碱)V(酸

17、)92。 (5)常温下，pH12 的 NaOH 溶液与 pH1 的 HCl 溶液按一定比例混合，所得溶液 pH2，则 NaOH 溶液与 HCl 溶液的体积比为_。 1单一溶液单一溶液 pH 的计算的计算 (1)强酸溶液， 如 HnA 溶液， 设溶质的物质的量浓度为 c mol L 1， c(H)nc mol L 1，pHlg c(H)lg nc。 (2)强碱溶液， 如 B(OH)n溶液， 设溶质的物质的量浓度为 c mol L 1， c(H)10 14 nc mol L 1，pHlg c(H)14lg nc。 归纳总结归纳总结 2两强酸混合后两强酸混合后 pH 的计算的计算 由 c(H ) 混

18、c（H ）1V1c（H）2V2 V1V2 先求出混合后溶液的 c(H ) 混，再根据公式 pH lg c(H ) 混求 pH。若两强酸溶液等体积混合，可采用速算方法：混合后溶液的 pH 等于混合前小的 pH 加 0.3。如 pH3 和 pH5 的盐酸等体积混合后，pH3.3。 3两强碱混合后两强碱混合后 pH 的计算的计算 由 c(OH ) 混c（OH ）1V1c（OH）2V2 V1V2 先求出混合后的 c(OH ) 混，再通过 Kw 求出混合后的 c(H )，最后求 pH。若两强碱溶液等体积混合，可采用速算方法： 混合后溶液的 pH 等于混合前大的 pH 减 0.3。 如 pH9 和 pH1

19、1 的烧碱溶液等体 积混合后，pH10.7。 4强酸、强碱混合后溶液强酸、强碱混合后溶液 pH 的计算方法的计算方法 (1)若强酸、强碱混合恰好完全反应，则混合后溶液中的 pH7(25 )。 (2)若酸过量， 直接求反应后溶液中的c混(H )， c 混(H )c（H ）V 酸c（OH ）V 碱 V酸V碱 。 (3)若碱过量，应先求混合后溶液中的 c 混(OH )，再求 c 混(H )，c 混(OH ) c（OH ）V 碱c（H ）V 酸 V酸V碱 ，c混(H ) Kw c混（OH ） 。 5酸、碱溶液稀释时酸、碱溶液稀释时 pH 的变化与计算的变化与计算 (1)酸、碱溶液稀释时 pH 的计算

20、酸(pHa) 碱(pHb) 弱酸 强酸 弱碱 强碱 稀释 10n倍 pHan 7 pHan bn 7 pHbn 7 无限 稀释 此时考虑水的电离，pH 只能 接近 7(略小于 7) 此时考虑水的电离，pH 只能 接近 7(略大于 7) (2)酸、碱溶液稀释时 pH 的变化趋势 对于 pH 相同的强酸和弱酸(或强碱和弱碱)溶液稀释相同的倍数， 强酸(或强碱)溶液 的 pH 变化幅度大(如下图所示)。 这是因为强酸(或强碱)已完全电离， 随着加水稀释， 溶液中 H (或 OH)的物质的量(水电离的除外)不会增多，而弱酸(或弱碱)随着加水 稀释，电离程度增大，H (或 OH)的物质的量会不断增多。

21、名师点拨 (1)两种强酸等体积混合时，若二者 pH 之差2，则 pH混pH小0.3；两种强碱等 体积混合时，若二者 pH 之差2，则 pH混pH大0.3。 (2)计算混合溶液的 pH 时，一般忽视两溶液混合时体积的变化，即混合液的总体积 等于两溶液的体积之和。 (3)对于物质的量浓度相同的强酸和弱酸(或强碱和弱碱)溶液，虽然起始时溶液 pH 不同，但若稀释相同倍数，仍是强酸(或强碱)pH 的变化幅度大。 1T 时，将 V1 mL pH2 的 H2SO4溶液和 V2 mL 0.02 molL 1 NaOH 溶液混合 (忽略体积变化)，混合后溶液的 pH3，则 V1V2为 ( ) A92 B101

22、 C73 D无法计算 巩固练习巩固练习 C 【解析】V1 mL pH2 的硫酸溶液中 n(H )c1V11 102 mol L1 V1103 LV1 10 5 mol，V2 mL 0.02 mol L1 NaOH 溶液中 n(OH)c2V22 102 mol L1 V2 10 3 L2V2 105 mol，两溶液混合后的溶液呈酸性，故 n(H)n(OH)，混合后的 溶液中 c(H )n（H ）n（OH） V1V2 10 3 mol L1，将 n(H)和 n(OH)代入，解 得 V1V273，故 C 正确。 2已知在 100 时水的离子积 Kw1 10 12，下列溶液的温度均为 100 。其中

23、说法正确的是 ( ) A0.005 mol L 1H2SO4 溶液，pH2 B0.001 mol L 1NaOH 溶液，pH11 C0.005 mol L 1H2SO4 溶液与 0.01 mol L 1 NaOH 溶液等体积混合，混合溶液的 pH 为 6，溶液显酸性 D完全中和 50 mL pH3 的 H2SO4溶液，需要 pH9 的 NaOH 溶液 100 mL A 【解析】 A 项， 0.005 mol L 1 H2SO4 溶液中， c(H )0.005 mol L1 20.01 mol L 1，pHlg c(H)lg 0.012；B 项，0.001 mol L1 NaOH 溶液中，c(O

24、H )0.001 mol L1， c(H) Kw c（OH ） 1 10 12 1 10 3 mol L 11 109 mol L1， pH lg(1 10 9)9；C 项，0.005 mol L1 H2SO4 溶液与 0.01 mol L 1 NaOH 溶液 等体积混合，溶液呈中性，pH6；D 项，pH3 的 H2SO4溶液中 c(H )103 mol L 1，pH9 的 NaOH 溶液中 c(OH)103 mol L1，二者完全中和，需要 溶液的体积相等。 3pH2的两种一元酸x和y，体积均为100 mL，稀释过程中pH与溶液体积的关 系如图所示。分别滴加NaOH溶液(c0.1 mol L

25、1)至pH7，消耗NaOH溶液的 体积为Vx、Vy，则 ( ) Ax为弱酸，VxVy Cy为弱酸，VxVy C 【解析】由图像可知 x 稀释 10 倍，pH 变化 1 个单位(从 pH2 变化为 pH3)，故 x 为强酸，而 y 稀释 10 倍，pH 变化小于 1 个单位，故 y 为弱酸，排除选项 A、D； pH 都为 2 的 x、y，前者浓度为 0.01 mol L 1，而后者浓度大于 0.01 mol L1，故中 和至 pH7 时，后者消耗碱的体积大，故选项 C 正确。 4求温室下，下列溶液的pH(已知：lg 20.3)： (1)某H2SO4溶液的浓度是0.005 mol L1， 此溶液的

26、pH为_。 用水稀释到原来体积的100倍，pH为_。 再继续稀释104倍，pH为_。 (2)pH3的盐酸与pH5的硫酸等体积混合，pH为_。 (3)pH10和pH12的两种NaOH溶液等体积混合，pH为_。 (4)pH12的NaOH溶液和pH4的HCl溶液等体积混合，pH为_。 2 4 接近7 3.3 11.7 11.7 【解析】(1)c(H )0.005 mol L1 20.01 mol L1，pHlg 1022。 c(H )0.01 mol L1 100104 mol L1，pHlg 1044。 pH 接近 7(酸无限稀释后不会变成碱)。 (2)c(H )10 3105 2 mol L 1

27、5104 mol L1，pHlg(5 104)4lg 54(1 lg 2)3lg 23.3(强调 10 3 是 10 5 的 100 倍，所以 10 5 可以忽略不计)。 (3)c(OH )10 2104 2 mol L 15103 mol L1，c(H) 10 14 5 10 3 mol L 12 1012 mol L 1，pHlg(2 1012)12lg 211.7。 (4)NaOH 溶液中 c(OH )102 mol L1；HCl 溶液中 c(H)104 mol L1，二者等 体积反应，碱过量，反应后溶液呈碱性。所以反应后 c(OH )10 2104 2 mol L 1 510 3 mo

28、l L1，c(H) 10 14 5 10 3 mol L 12 1012 mol L1，pHlg(2 1012) 12lg 211.7。 巩固练习巩固练习 1水的电离过程为H2O HOH，在25 时水的离子积为Kw 1.01014，在35 时水的离子积为Kw2.11014，则下列叙述正确的是 ( ) A水的电离是个吸热过程 B35 时c(H)10 5 mol L1， 则稀释后氨水中氢离子浓度9， 故 C 错误；把 pH8 的 NaOH 溶液稀释 10 倍，pH 接近 7，故 D 错误。 4水的电离平衡曲线如图所示。下列说法正确的是 ( ) A温度：bca B仅升高温度，可从a点变为c点 C水的

29、离子积常数Kw：dcb Db点对应温度下，0.5 mol L1 H2SO4溶液与1 mol L1 KOH溶液等体积混合，充分反应后，所得溶液中 c(H)1.0 107mol L1 A 【解析】 水的电离是吸热过程， 温度越高越有利于电离平衡正向移动， c(H )和 c(OH ) 都会变大，所以温度：bca，故 A 正确；仅升高温度，c(H )和 c(OH )都会变大，而从 a 点变为 c 点，c(OH )不变，显然矛盾，故 B 错误；根据Kwc(H) c(OH)，分别代入 b、 c、a 点数据，可计算出相应温度下的水的离子积常数 Kw分别为 10 12、1013、1014， 又因 a 点和 d

30、 点在同一条曲线上， 水的离子积常数 Kw相等， 因而水的离子积常数 Kw： bcd，故 C 错误；0.5 mol L 1 H2SO4 溶液与 1 mol L 1 KOH 溶液等体积混合，恰好 完全反应生成硫酸钾和水，而硫酸钾溶液呈中性，所以 c(H )c(OH)，则 c(H) Kw mol L 1 1 1012 mol L11.0 106 mol L1，故 D 错误。 5常温下，pH3 的醋酸和0.01 mol L 1 NaOH 溶液两种溶液中，由水电离产 生的氢离子浓度之比()是 ( ) A110 B14 C101 D无法计算 C 【解析】pH3 的醋酸中氢离子浓度为 0.001 mol

31、L 1，溶液中氢氧根离子全部由 水电离产生，溶液中氢氧根离子的浓度为1 10 14 0.001 mol L 11 1011 mol L1，即由水 电离产生的氢离子浓度为 1 10 11 mol L1；0.01 mol L1 NaOH 溶液氢氧根离子的 浓度为 0.01 mol L 1，氢氧化钠溶液中的氢离子全部由水电离产生，溶液中氢离子的 浓度为1 10 14 0.01 mol L 11 1012 mol L1， 所以两溶液中由水电离产生的氢离子浓度 之比为 1 10 11 mol L11 1012 mol L1101，故选 C。 6计算25 时下列溶液的pH： (1)1 mL pH2的H2S

32、O4加水稀释至100 mL，pH_。 (2)0.001 molL1盐酸，pH_。 (3)0.01 molL1NaOH溶液，pH_。 (4)0.015 molL1硫酸溶液与0.01 molL1 NaOH溶液等体积混合，混合溶液 的pH_。 4 3 12 2 【解析】(1)强酸稀释 100 倍，pH 变化 2 个单位，即稀释后溶液的 pH4。 (2)c(H )103 mol L1，则 pH3。 (3)c(OH )0.01 mol L1，c(H)10 14 10 2 mol L 11012 mol L1，pHlg 101212。 (4)酸碱发生中和反应时， 酸过量， 则 c(H )0.015 2V0.01V 2V mol L 10.01 mol L1， pHlg 0.012。