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第二节 水的电离和溶液的酸碱性
一、
水的电离
1、水的离子积:K w =c(H
+)·c(OH
-)
25℃时,c(H
+)=c(OH
-)=10
7mol / L;K w=c (H
+)·c (OH
-)=1
×10
-14
注意:K w只与温度有关,温度一定,则K w值一定。
2、水电离特点:可逆 吸热 极弱
3、影响水电离平衡常数的外界因素:
酸、碱:抑制水的电离 K w<1×10
-14
温度:促进水的电离
易水解的盐:促进水的电离 K w>1×10
-14
【习题一】
(2018 春•凯里市校级期末)25℃时,水中存在电离平衡:2H2O⇌H3O++OH-△H>0.下列叙
述不正确的是( )
A.向水中通入HCl,抑制水的电离
B.向水中加入少量氨水,促进水的电离
C.向水中加入少量Na2CO3 固体,促进水的电离
D.将水加热,Kw 增大
【考点】水的电离.
【分析】水的电离是吸热反应,升高温度促进水电离,导致纯水中氢离子浓度增大,离子
积常数增大,溶液的pH 减小,酸、碱抑制水电离,含有弱离子的盐促进水电离,但离子积
常数只与温度有关。
【解答】解:A.向水中通入HCl 形成盐酸,溶液中氢离子抑制水的电离,故A 正确;
B.向水中加入少量氨水为弱碱,溶液中电离出氢氧根离子抑制水的电离,故B 错误;
C.向水中加入少量Na2CO3固体,碳酸钠溶液中碳酸根离子水解促进水的电离,故C 正确;
D.水的电离为吸热过程,加热促进水的电离,Kw增大,故D 正确;
故选:B。
【习题二】
(2017 秋•上期中)T℃时,NaCl 溶液中c(H+)=1×10-6mol/L.下列说法正确的是( )
A.该NaCl 溶液显酸性
B.该NaCl 溶液中K w=1×10
-12
C.该NaCl 溶液中c(OH
-)>c(H
+)
D.该NaCl 溶液pH=7
【考点】离子积常数.
【专题】电离平衡与溶液的pH 专题.
【分析】NaCl 为强酸强碱盐,溶液为中性,T℃时,NaCl 溶液中c(H+)=1×10-6mol/L,可知
c(OH-)=c(H+)=1×10-6mol/L,Kw=c(OH-)c(H+)、pH=-lgc(H+),以此来解答.
【解答】解:A.该NaCl 溶液显中性,故A 错误;
B.Kw=c(OH-)c(H+)=1×10-6mol/L×1×10-6mol/L=1×10-12,故B 正确;
C.该NaCl 溶液中c(OH-)=c(H+),故C 错误;
D.T℃时,NaCl 溶液中c(H+)=1×10-6mol/L,pH=-lg(1×10-6)=6,故D 错误;
故选:B。
二、
溶液的酸碱性和pH:
(1)pH=-l gc(H
+)
(2)pH 的测定方法:
酸碱指示剂—甲基橙、石蕊、酚酞
变色范围:甲基橙3.1~4.4(橙色) 石蕊5.0~8.0(紫色)
酚酞8.2~10.0(浅红色)
pH 试纸—操作:玻璃棒蘸取未知液体在试纸上,然后与标准比色卡对比即可。
注意:事先不能用水润湿pH 试纸;
广泛pH 试纸只能读取整数值或范围
【习题三】
(2016 春•越城区期中)下列溶液,一定呈中性的是( )
A.c(H+)=1×10-7mol/L 的溶液
B.pH=pOH 的溶液
C.pH=14-pOH 的溶液
D.由等体积、等物质的量浓度的一元酸跟氢氧化钠溶液混合后所形成的溶液
【考点】溶液pH 的定义.
【专题】电离平衡与溶液的pH 专题.
【分析】溶液的酸碱性是根据溶液中H+浓度与OH-浓度的相对大小判断.
当c(H+)>c(OH-),溶液就呈酸性;
当c(H+)=c(OH-),溶液就呈中性;
当溶液中c(H+)<c(OH-),溶液就呈碱性;据此即可解答.
【解答】解:A.常温下,水的离子积Kw=1×10-14,所以,c(H+)<1×10-7mol/L,溶液呈酸
性;c(H+)=1×10-7mol/L,溶液呈中性;c(H+)>1×10-7mol/L,溶液呈碱性。Kw受温度影
响,水的电离是吸热的,温度越高Kw 越大,如100℃时,水的离子积常数是10-12,当c
(H+)=1×10-6mol/L 时溶液呈中性,当c(H+)=1×10-7mol/L 时溶液呈碱性,该选项中c
(H+)=1×10-7mol/L 的溶液,也可能显碱性,故A 错误;
B.溶液中当C(H+)=C(OH-)时,溶液一定呈中性,pH=-lg〔H+〕,pOH=-lg〔OH-),
pH=pOH,故B 正确;
C.pH=14-pOH,pH+pOH=14,根据 pH=-lg〔H+〕,pOH=-lg〔OH-),可知:c(H+)×c
(OH-)=1×10-14,当c(H+)=1×10-6mol/L,c(OH-)=1×10-8mol/L,符合条件,但c(H+)>
c(OH-),溶液呈酸性,故C 错误;
D.由等体积、等物质的量浓度的醋酸和氢氧化钠混合,醋酸和氢氧化钠恰好反应生成乙
酸钠和水,乙酸钠是弱酸强碱盐水解而使溶液呈碱性,故D 错误;
故选:B。
【习题四】
(2015 秋•醴陵市校级期中)下列有关溶液pH 的说法正确的是( )
A.pH>7 的溶液一定是碱溶液
B.pH 试纸先用水润湿不一定会对测定结果造成偏差
C.pH 试纸应不经润湿直接放入待测液中
D.将酚酞溶液滴加到pH<7 的溶液中会变红
【考点】测定溶液pH 的方法.
【专题】化学实验基本操作.
【分析】根据溶液的酸碱性与pH 的关系进行分析,pH 大于7 的溶液呈碱性,pH 小于7 的
溶液呈酸性,测定溶液的pH 时不能将试纸放入待测液中.
【解答】解:A、pH 大于7 的溶液不一定是碱溶液,如碳酸钠的水溶液pH 大于7,碳酸钠
属于盐,故A 错误;
B、测定中性溶液的pH 时,PH 试纸先用水润湿不会对测定结果造成偏差,故B 正确;
C、测定溶液的pH 时不能将试纸放入待测液中,故C 错误;
D、pH 小于7 的溶液呈酸性,不能使酚酞变色,故D 错误;
故选:B。
三、溶液pH 的计算
1、混合液的pH 计算方法:
(1)强酸与强酸的混合:先求[H
+]混:将两种酸中的H+ 物质的量相加除以总体积,再求
其它。[H
+]混=([H
+]1V 1+[H
+]1V 1
)/(V 1+V 2
)
(2)强碱与强碱的混合:求[OH
-]混:将两种酸中的OH
-物质的量相加除以总体积,再求
其它。[OH
-]混=([OH
-]1V 1+[OH
-]1V 1
)/(V 1+V 2
)
(3)强酸与强碱的混合:先据H
++OH
-= H 2O计算余下的H
+ 或OH
-。H
+有余,则用
余下的H
+数除以溶液总体积求[H
+]混;OH
-有余则用余下的OH-数除以溶液总体积求[OH-]
混,再求其它。
弱等体积混合
pH 1+pH 2=14 则溶液显中性 pH=7
pH 1+pH 2≥15 则溶液显碱性 pH=pH 2-0.3
pH 1+pH 2≤13 则溶液显酸性 pH=pH 1+0.3
若混合后显中性
pH 1+pH 2=14 V 酸:V 碱=1:1
pH 1+pH 2≠14 V 酸:V 碱 = 1:10
{14 -(pH 1+ pH 2)}
【习题五】
(2017 秋•荆州区校级期末)室温下,pH=13 的NaOH 溶液与pH=2 的H2SO4溶液混合,所
得混合溶液pH=11,则NaOH 溶液与H2SO4溶液的体积比为( )
A.11:1 B.9:1 C.1:11 D.1:9
【考点】pH 的简单计算.
【专题】电离平衡与溶液的pH 专题.
【分析】设出硫酸、氢氧化钠溶液的体积,pH=2 的H2SO4溶液中c(H+)=10-2mol/L,pH=13
的NaOH 溶液中c(OH-)=10-1mol/L,两溶液混合pH=11,即c(OH-)=10-3mol/L,再结合
n=cV 表示出n(H+)、n(OH-),最后计算出二者体积之比.
【解答】解:设氢氧化钠溶液和硫酸溶液体积分别为V1 和V2,则有混合后溶液中c
(OH-)=10-3mol/L= 10
-1mol
LV 1
- 10
-2mol
LV 2
V 1+V 2
,V 1:V 2=1:9
故选:D。
【习题六】
(2017 秋•咸阳期末)在室温下,等体积的酸和碱的溶液混合后,pH 一定少于7 的是(
)
A.pH=3 的HNO3 跟pH=11 的KOH
B.pH=3 的盐酸跟pH=11 的氨水
C.pH=3 硫酸跟pH=11 的NaOH
D.pH=3 的醋酸跟pH=11 的Ba(OH)2
【考点】酸碱混合时的定性判断及有关ph 的计算.
【专题】电离平衡与溶液的pH 专题.
【分析】根据酸碱的强弱判断溶液中n(H+)与n(OH-)关系进行判断和计算.
【解答】解:A、pH=3 的硝酸中c(H+)=1×10-3mol/L,pH=11 的氢氧化钾溶液中c(OH-)
=1×10-3mol/L,在室温下等体积混合后,pH=7,故A 错误;
B、pH=3 的盐酸中c(H+)=1×10-3mol/L,pH=11 的氨水中c(OH-)=1×10-3mol/L,由于氨水
为弱碱,则氨水过量,在室温下等体积混合后,pH>7,故B 错误;
C、pH=3 的硫酸中c(H+)=1×10-3mol/L,pH=11 的氢氧化钠溶液中c(OH-)=1×10-3mol/L,
在室温下等体积混合后,pH=7,故C 错误;
D、pH=3 的醋酸c(H+)=1×10-3mol/L,pH=11 的氢氧化钡溶液中c(OH-)=1×10-3mol/L,由
于醋酸为弱酸,则醋酸过量,在室温下等体积混合后,pH<7,故D 正确;
故选:D。
四、 酸碱中和滴定
1、中和滴定的原理:
实质:H++OH—=H2O 即酸能提供的H+和碱能提供的OH-物质的量相等
2、中和滴定的操作过程:
(1)仪②滴定管的刻度,O 刻度在上,往下刻度标数越来越大,全部容积大于它的最大
刻度值,因为下端有一部分没有刻度。滴定时,所用溶液不得超过最低刻度,不得一次滴
定使用两滴定管酸(或碱),也不得中途向滴定管中添加。②滴定管可以读到小数点后一
位。
(2)药品:标准液;待测液;指示剂。
(3)准备过程:
准备:检漏、洗涤、润洗、装液、赶气泡、调液面。(洗涤:用洗液洗→检漏:
滴定管是否漏水→用水洗→用标准液洗(或待测液洗)→装溶液→排气泡→调液面→
记数据V(始)
(4)试验过程
3、酸碱中和滴定的误差分析
(1)误差分析:利用n 酸c 酸V 酸=n 碱c 碱V 碱进行分析
式中:n——酸或碱中氢原子或氢氧根离子数;c——酸或碱的物质的量浓度;
V——酸或碱溶液的体积。
当用酸去滴定碱确定碱的浓度时,则:C 碱=n·c·V
n·V
(2)中和滴定过程中,容易产生误差的6 个方面是:
洗涤仪器(滴定管、移液管、锥形瓶)
气泡
体积读书
指示剂选择不当
杂质的影响
操作(如用力过猛引起待测液外溅等)。
(3)具体分析如下:
滴定前,在用蒸馏水洗涤滴定管后,未用标准液润洗。(偏高)
滴定前,滴定管尖端有气泡,滴定后气泡消失。(偏高)
滴定前,用待测液润洗锥形瓶。(偏高)
取待测液时,移液管用蒸馏水洗涤后,未用待测液润洗。(偏低)
取液时,移液管尖端的残留液吹入锥形瓶中。(偏高)
读取标准液的刻度时,滴定前平视,滴定后俯视。(偏低)
若用甲基橙作指示剂,最后一滴盐酸滴入使溶液由橙色变为红色。(偏高)
滴定过程中,锥形瓶振荡太剧烈,有少量溶液溅出。(偏低)
滴定后,滴定管尖端挂有液滴未滴入锥形瓶中。(偏高)
滴定前仰视读数,滴定后平视刻度读数。(偏低)
滴定过程中向锥形瓶内加入少量蒸馏水。(无影响)
滴定过程中,滴定管漏液。(偏高)
滴定临近终点时,用洗瓶中的蒸馏水洗下滴定管尖嘴口的半滴标准溶至锥形瓶中。(操作
正确,无影响)
过早估计滴定终点。(偏低)
过完估计滴定终点。(偏高)
一滴标准溶液附在锥形瓶壁上未洗下。(偏高)
(以上所指偏高偏低或无影响是指待测液酸碱浓度)
【习题七】
(2018 春•咸阳期末)用已知浓度的盐酸滴定未知浓度的NaOH 溶液,选用酚酞作指示剂,
下列操作会导致测定结果偏低的是( )
A.读取盐酸体积时,开始仰视读数,滴定结束时俯视读数
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.酸式滴定管未用标准盐酸润洗就直接注入标准盐酸
【考点】中和滴定.
【分析】根据c(待测)=c(标准)×V (标准)
V (待测)
分析不当操作对V(标准)的影响,
以此判断浓度的误差.
【解答】解:A.读取盐酸体积时,开始仰视读数,滴定结束时俯视读数,导致V(标准)
偏小,根据c(待测)=c(标准)×V (标准)
V (待测)
分析,可知c(待测)偏小,故A 正
确;
B.滴定前盛放NaOH 溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥,待测液的物质的量不变,标
准液的体积不变,结果不变,故B 错误;
C.酸式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失,造成V(标准)偏大,根据c(待测)=
c(标准)×V (标准)
V (待测)
分析,可知c(待测)偏大,故C 错误;
D.酸式滴定管未用标准盐酸润洗就直接注入标准盐酸,盐酸被稀释,浓度降低,造成V
(标准)偏大,根据c(待测)=c(标准)×V (标准)
V (待测)
分析,可知c(待测)偏大,
故D 错误;
故选:A。
【习题八】
(2018•普陀区二模)用标准盐酸滴定未知浓度的NaOH 溶液,若滴定管用蒸馏水洗涤后未
用标准盐酸润洗,其他操作均正确,则NaOH 溶液浓度的测定值( )
A.一定偏低 B.一定偏高
C.仍然准确 D.可能偏高也可能偏低
【考点】中和滴定.
【专题】电离平衡与溶液的pH 专题.
【分析】若滴定管用蒸馏水洗涤后未用标准盐酸润洗,则消耗的标准酸液的体积偏大,结
合c(NaOH)=c(盐酸)×V (盐酸)
V (NaOH )
来解答。
【解答】解:用标准盐酸滴定未知浓度的NaOH 溶液,若滴定管用蒸馏水洗涤后未用标准
盐酸润洗,则消耗的标准酸液的体积偏大,其他操作均正确,由c (NaOH )=
c(盐酸)×V (盐酸)
V (NaOH )
可知,V(盐酸)偏大导致c(NaOH)的测定值偏高,
故选:B。
【习题九】
(2017 秋•福州期末)用已知物质的量浓度的盐酸滴定未知物质的量浓度的NaOH 溶液(甲
基橙作指示剂),下列情况会使测定结果偏低( )
A.酸式滴定管用水洗后便装液体进行滴定
B.锥形瓶只用蒸馏水洗涤后仍留有少量蒸馏水
C.滴定达终点时,发现滴定管尖嘴部分有悬滴
D.滴定前,平视滴定管读数,滴定终点时,俯视滴定管读数
【考点】中和滴定.
【专题】定量测定与误差分析.
【分析】用已知物质的量浓度的盐酸滴定未知物质的量浓度的NaOH 溶液,c(NaOH)=
c(盐酸)×V (盐酸)
V (NaOH )
,结合不当操作对盐酸体积、NaOH 体积的影响来解答。
【解答】解:A.酸式滴定管用水洗后,没有润洗,消耗V(盐酸)偏大,则测定结果偏高,
故A 不选;
B.锥形瓶只用蒸馏水洗涤后仍留有少量蒸馏水,对实验无影响,消耗标准酸的物质的量不
变,故B 不选;
C.滴定达终点时,发现滴定管尖嘴部分有悬滴,消耗V(盐酸)偏大,则测定结果偏高,
故C 不选;
D.滴定前,平视滴定管读数,滴定终点时,俯视滴定管读数,消耗V(盐酸)偏小,则测
定结果偏低,故D 选;
故选:D。