鲁科版高中化学选择性必修1第3章物质在水溶液中的行为3.1.2水溶液的酸碱性与pH教学课件

(共47张PPT)
第1节 水与水溶液
第3章 物质在水溶液中的行为
在稀的水溶液中能完全电离的电解质
强酸、强碱、绝大多数盐属于强电解质
在溶于水时部分电离的电解质
弱酸、弱碱、水属于弱电解质
常见强酸：
常见强碱：
常见弱酸：
常见弱碱：
HCl、HNO3、H2SO4、HClO4、HBr、HI
NaOH、KOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2
H2CO3、HClO、H2SO3、CHCOOH、HF、H2S
NH3·H2O、Cu(OH)2、Fe(OH)3等
注
意
(1)活泼金属氧化物之所以是电解质，是因为其在熔融时电离
(2) 必须是自身电离出离子的化合物才是电解质
(3) 单质和混合物既不是电解质，也不是非电解质
(4)溶液的导电性、电解质的强弱与溶解度（溶解性大小）无直接关系
①导电能力取决于自由移动离子的浓度和离子所带电荷,因此,强电解质溶液的导电能力不一定强；
②对于难溶物质，只要溶于水的部分能完全电离就是强电解质，如碳酸钙。
【理解应用】
1．正误判断
(1)强电解质溶液的导电能力不一定强(　　)
(2)某些难溶盐，虽然溶于水的部分完全电离，但其溶解度小，属于弱电解质，如BaSO4等(　　)
(3)强电解质一定是离子化合物(　　)
(4)若电解质为离子化合物，在熔融状态能电离，若电解质为共价化合物，在液态不电离(　　)
√
√
×
×
HCl
液态HCl
熔融NaCl
只含共价键的电解质只能在水溶液中电离(H2O除外)，液态和熔融状态均不电离
2．下列物质中，属于电解质的是________ (填序号，下同)，
属于强电解质的是______，属于弱电解质的是________。
①HClO4　②盐酸　③氯气　④CH3COONH4　⑤乙醇　⑥硫酸　⑦H2SO3　⑧熔融Ba(OH)2　⑨HCl　⑩氨气　 CO2
　【答案】①④⑥⑦⑧⑨　①④⑥⑧⑨　⑦
强电解质：完全电离 ，用“=”
弱电解质：不完全电离，用“ ”
多元弱酸、弱碱的电离
（1）多元弱酸：分步电离，电离程度逐步减弱
如H2CO3：H2CO3 H＋＋HCO3 -(主)
HCO3- H＋＋CO(次)
（2）多元弱碱：一步电离
如Fe(OH)3：Fe(OH)3 Fe3＋＋3OH－
酸式盐电离方程式的书写
对应的酸为二元或二元以上的酸
(1) Cu(OH)2 _____________________________
(2) Ca(OH)2 _____________________________
(3)HClO______________________________
(4)H2SO4 _______________________________
(5) NaHSO4 ____________________________
(6) NaHCO3 ____________________________
(7) CaCO3 ____________________________
Cu(OH)2 Cu2++ 2OH-
Ca(OH)2 = Ca2+ + 2OH-
HClO H+ + ClO-
H2SO4 = 2H+ + SO42-
NaHSO4 = Na+ + H+ + SO42-
NaHCO3 = Na+ + HCO3-
写出下列物质在水溶液中的电离方程式
CaCO3 = Ca2++ CO32-
强酸酸式盐
弱酸酸式盐
增大
增大
增大
不变
不变
增大
减小
减小
增大
1.0×10-14mol2·L-2
C平(H+) C平(OH-)
稀酸溶液：c(OH－)水＝c平(OH－)溶液
稀碱溶液：c(H＋)水＝c平(H＋)溶液
Kw= c(H+)酸c(OH－)水(忽略水电离的H+)
Kw= c(H+)水c(OH－)碱(忽略水电离的OH-)
1、在25℃ 0.01mol/L盐酸溶液中：
c(H+) = ， c(OH-) = ；
c(H+)水= ， c(OH-)水= 。
2、在25℃ 0.01mol/L NaOH溶液中：
c(H+)= ， c(OH-)= ；
c(H+)水= ， c(OH-)水= 。
0.01mol/L
10-12mol/L
10-12mol/L
10-12mol/L
■
=c(H+)水
酸溶液中Kw =c(H+)酸 · c(OH-)水
=c(OH-)水
碱溶液中Kw =c(OH-)碱·c(H+)水
10-12mol/L
10-12mol/L
10-12mol/L
0.01mol/L
■
迁移应用
室温，Kw =1×10-14
① 任何水溶液中H+和OH－总是同时存在的，只是相对含量不同；水电离出的C水(H+)＝C水(OH－)，注：酸性溶液一般可忽略水电离出的C(H+)，碱性溶液可忽略水电离出的C(OH－)
②Kw适用于一定温度下任何稀的电解质溶液。常温下，任何稀的水溶液中，Kw=C平(H+)×C平(OH－)=1×10－14
③根据Kw=C平(H＋)×C平(OH－) 在特定温度下为定值，C平(H＋) 和C平(OH－) 可以互求
归纳总结
在不同温度下的水溶液中c平(H＋)与c平(OH－)的关系如图所示。请回答下列问题：
(1)曲线Ⅰ代表的温度下，水的离子积为_____，
曲线Ⅰ所代表的温度________(填“高于”“低于”
或“等于”)曲线Ⅱ所代表的温度。你判断的依据
是______________________________________________ 。
(2)曲线Ⅰ所代表的温度下，0.01 mol·L－1的NaOH溶液的c平(H＋)为________ mol·L－1。
(3)向盐酸中逐滴加入NaOH溶液至过量，水的电离平衡移动方向为 。
(1)1×10－12 mol2·L－2　高于　曲线Ⅱ所代表的水的离子积比曲线Ⅰ的小，由于水的电离过程是吸热过程，温度越高，离子积越大，故曲线Ⅱ代表的温度低　
(2)10－10 中和前先向右移动，中和后向左移动
两曲线上的任意点均是平衡点，在对应温度下，其水的离子积都相同
水溶液中H+、OH-的浓度与溶液的酸碱性有什么关系 水溶液的酸碱度又该如何量度
化合物 C/(mol/L) C平(H+)/(mol/L) C平(OH-)/(mol/L)
HCl 1.0×10-2 1.0×10-2
HNO3 1.0×10-3 1.0×10-3
NaOH 1.0×10-2 1.0×10-2
KOH 1.0×10-3 1.0×10-3
1.0×10-12
1.0×10-11
1.0×10-12
1.0×10-11
1.下表列出了室温下一些溶液的C平(H+)或C平(OH-)，请填空
2.由表中的数据能找出什么规律
在酸性溶液中也存在着OH-，只是H+的浓度比OH-的浓度大;
在碱性溶液中也存在着H+，只是OH-的浓度比H+的浓度大。
利用水的离子积可以计算溶液中H+或OH-的浓度
1.水溶液的酸碱性
C平(H+)>C平(OH-)
C平(H+)=C平(OH-)
C平(H+)（1）可以用C平(H+)或C平(OH-)的相对大小来表示
2.溶液酸碱度的表示方法
C平(H+)越大，酸性越强
C平(OH-)越大，碱性越强
（2）可以用pH大小来表示
pH = - lgC平(H+)
pH越大，C平(H+)越小，碱性越强
1.在100 ℃ 时，纯水中c(H+)为多少？
2.c(H+) ＞1×10—7mol/L是否说明100 ℃ 时纯水溶液呈酸性？
3.100℃纯水的pH为多少？
4.pH=7的溶液是否一定是中性溶液？
交流研讨
已知：100℃，纯水的KW=10-12
10-6
不能，纯水呈中性
6
不一定，100℃纯水pH=6为中性，pH=7则为碱性
特别说明
溶液酸碱性本质上取决于C平(H+)和C平(OH-)相对大小，因此不能用 c(H+)等于多少来判断溶液酸、碱性，也不能根据pH大小来判断溶液的酸碱性。
25 ℃ 时，中性溶液的C平(H+)=10-7，PH=7
溶液的酸碱性 c(H＋)和c(OH－)的关系 c(H＋)，pH
中性溶液 1×10－7mol L-1，pH=7
酸性溶液 c(H＋)＞c(OH－)
碱性溶液
c(H＋)＝c(OH－)
＞1×10－7mol L-1，pH<7
c(H＋)＜c(OH－)
＜1×10－7mol L-1，pH>7
归纳总结
室温下，溶液酸碱性与C平(H+)和pH关系
室温条件下，测得强碱NaOH溶液的浓度为1.0×10-3mol·L-1,
计算该溶液的pH
解： NaOH === Na+ + OH-
C/mol·L-1 1.0×10-3 1.0×10-3
因为 KW=C平(H+) C平(OH-)
所以 C平(H+) =
pH = -lgC平(H+) =
KW
C平(OH-)
1.0×10-14
1.0×10-3
=
=11.0
KW
C平(OH-)
-lg
-lg
迁移应用
某温度下，纯水的pH＝6
(1)pH＝7的溶液呈_____(填“酸性”“中性”或“碱性”)。
(2)该温度下0.1 mol·L－1的盐酸的pH＝________。
(3)0.05 mol·L－1的Ba(OH)2溶液的pH＝________。
碱性
1
11
思考交流
可以通过哪些方法判断溶液的酸碱性？
（2）广泛pH试纸:测量出溶液的整数pH
（3）pH计(酸度计):精确测定溶液pH
（1）酸碱指示剂:估计溶液的pH范围
3.溶液酸碱度的测定方法
甲基橙
石蕊
酚酞
8.2~10.0
（1）酸碱指示剂:估计溶液的pH范围
pH 1 2 3.1 4.4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
甲基橙 红色 橙色 黄色
石蕊 红色 紫色 蓝色
酚酞 无色 浅红色 红色
pH变色范围(指示剂发生颜色变化的pH值范围)
3.1~4.4
5.0~8.0
（2）广泛pH试纸:测量出溶液的整数pH
使用方法：
用镊子撕取一小片pH试纸放于洁净干燥的表面皿（或玻璃片）上，用洁净干燥的玻璃棒蘸取待测液点在试纸中部，待试纸显色稳定后与标准比色卡对比，读出pH。
注意：
①试纸不能用水润湿
②不能将试纸伸到溶液中
③广泛pH试纸只能读出整数
④若某溶液具漂白性或强氧化性，则不能用pH试纸测定
（3） pH计(酸度计):精确测定溶液pH
①单一溶液pH的计算
a.强酸溶液
一般而言，对于强酸HnA，设浓度为c mol·L-1,则c(H+)=nc mol·L-1，pH=-lgc(H+)=-lg(nc)
b.强碱溶液
溶液pH计算
室温，Kw=10-14
14 + lg(nc)
，pH=
1.某温度下的水溶液中，c(H＋)＝10x mol·L-1，c(OH－)＝10y mol·L-1。x与y的关系如下图所示：
（1）该温度下，水的离子积为________。
（2）该温度下，0.01 mol·L-1 NaOH溶液的pH为____。
10－15
13
【学以致用】
2.某温度下，纯水中c(H+)=1.0 ×10-6 mol·L-1。该温度时，0.01mol·L-1的HCl溶液中，pH=_____；0.01mol·L-1的NaOH溶液中，pH=____。
温馨提示：计算溶液的pH时，一定要注意溶液的温度是否是常温。若不是，应先计算该温度下的水的离子积。
【学以致用】
2
10
【例题2】取1 mL pH=3的硫酸溶液加水稀释到100 mL，溶液的pH是_____。
解析：
c(H+)=
pH=-lgc(H+)=-lg10-5 =5
10-3 mol·L-1×10-3 L
=10-5 mol·L-1
10-1 L
=
n(H+)
V[H2SO4(aq)]
②酸、碱的稀释
强酸的稀释
（1）若上述溶液加水稀释到体积为原来的1000倍，则溶液的pH变为多少？
（2）若稀释到体积为原来的105倍，则溶液的pH变为多少？为什么？
pH = 6
pH = 8
pH 接近于7
7
3
pH
v水
水的电离的影响
结论：强酸(pH=a)稀释10n倍后，pH稀=a+n；酸性溶液无限稀释后，pH接近7（小于7）
c(H+)= = 1×10-9 mol·L-1
Kw
c(OH-)
3.常温下，取pH=11的NaOH溶液与水按1﹕99的体积比混合后，溶液的pH=__________。
解析：
稀释前c(OH-) = 10-3 mol·L-1
稀释后c(OH-) =
pH = - lgc(H+) = - lg10-9 = 9
9
结论：强碱(pH=a)稀释10n倍后，pH稀=a-n；碱性溶液无限稀释后，pH接近7(大于7)
强碱的稀释
10-3 mol·L-1
=10-5 mol·L-1
1+99
①强酸(碱)每稀释10倍，pH向7靠拢一个单位。
②pH=6或8时，不可忽略水的电离，只能接近7，酸、碱溶液无限稀释，pH值只能约等于7或接近7：酸不能大于7；碱不能小于7。
强酸和强碱的稀释规律
【归纳总结】
1.弱酸稀释
例：pH=2的盐酸稀释10倍后pH？
pH=2的醋酸稀释10倍后pH？
pH＜3
pH = 3
弱酸、弱碱的稀释
【拓展提高】
2.弱碱稀释
例：pH=12的NaOH溶液稀释10倍后pH？
pH=12的氨水稀释10倍后pH？
pH＞11
pH=11
结论：弱酸(pH=a)稀释10n倍后，pH稀 < a+n
结论：弱碱(pH=a)稀释10n倍后，pH稀 > a-n
盐酸
醋酸
V水
3
2
pH
10倍
图象分析
NaOH
氨水
V水
12
11
pH
10倍
盐酸
醋酸
V水
3
2
pH
10倍
稀释相同倍数时
pH：盐酸＞醋酸
稀释到相同pH时
稀释的倍数：醋酸＞盐酸
NaOH
氨水
V水
12
11
pH
10倍
稀释相同倍数时
pH：氨水＞NaOH
稀释到相同pH时
稀释的倍数：氨水＞NaOH
强酸、弱酸稀释对比
强碱、弱碱稀释对比
图象分析
酸、碱稀释后，溶液pH
【微点拨】对于酸溶液或碱溶液进行稀释,当酸碱的浓度接近水电离的氢离子浓度时,水的电离不能忽略,即pH只能无限接近于7。
【例题3】 在25℃时，1 LpH=1的盐酸溶液与1000LpH=4的盐酸溶液混合，混合后溶液的pH=______。
解：pH= - lgc(H+)
≈ - lg(2×10-4 )
= 4 - lg2
3.7
提醒：当相加、减的两个量相差100倍以上时，小的量可忽略。
③强酸与强酸混合
酸酸混合，先计算混合后的[H+]
lg2 ≈ 0.3
=-lg(2×10-10 )
=10-lg2
≈ 9.7
pH=-lgKW/c(OH-)
方法一
pH=14-pOH
= 9.7
≈4.3
pOH=-lgc(OH-)
=-lg(5×10-5)=5-lg5
方法二
关键：抓住OH-进行计算！再转化为H+。
【例题4】25℃时，将pH=8的氢氧化钠溶液与pH=10的氢氧化钠溶液等体积混合，混合后溶液的pH=______。
9.7
提示：c(OH-)= = 5×10-5 mol·L-1
④强碱与强碱混合
碱碱混合，先计算混合后的[OH-]，再根据离子积计算[H+]
6.在25℃时，100 mL 0.6 mol/L的盐酸与等体积0.4 mol/L的NaOH溶液混合后，溶液的pH等于_____。
【解题关键】酸过量，先计算反应后氢离子的浓度，再计算pH。
解析：NaOH + HCl === NaCl + H2O
0.06 mol
0.04 mol
pH=-lgc(H+)
=-lg10-1
= 1
1
⑤强酸、强碱混合
7.在25℃时，100 mL 0.4 mol·L-1的盐酸与等体积0.6 mol·L-1的NaOH溶液混合后，溶液的pH=_____。
【解题关键】碱过量，先计算反应后氢氧根离子的浓度，再根据离子积计算氢离子的浓度，后计算pH。
解析： NaOH + HCl===NaCl+H2O
0.06 mol
0.04 mol
pH = 13
13
= 0.1 mol·L-1
C (OH-)=
c(H+) = KW/0.1=10-13 mol·L-1
归纳总结：⑤强酸、强碱混合
（2）等体积强酸（pH1）和强碱（pH2）混合
（1）强酸（pH1）与强碱（pH2）混合后溶液pH值计算
若酸过量，先计算反应后剩余H+的浓度，再计算pH
若碱过量，先计算反应后剩余OH-的浓度，再根据离子积计算H+的浓度，后计算pH
（3）强酸（pH1）与强碱（pH2）混合呈中性时，二者的体积关系规律
【学以致用】
8.常温下，将pH＝13的强碱溶液与pH＝2的强酸溶液混合，所得混合液的pH＝11，则强碱与强酸的体积比是(　　)
A．11∶1 B．9∶1
C．1∶11 D．1∶9
D
常温时，溶液中由水电离的[H＋]＝10－9 mol/L，该溶液的PH？
由水电离的[H＋]＝10－9 mol/L，可知由水电离的[OH-]＝10－9 mol/L，水的电离被抑制，溶液可能是酸性或者碱性。
（1）碱性：[OH-]= Kw / [H+] = 1×10-6 mol/L；PH=9
（2) 酸性：[H＋]= Kw / [OH-] = 1×10-6 mol/L；PH=6
思考题
课堂小结
C平(H+)>C平(OH-)
C平(H+)=C平(OH-)
C平(H+)25 ℃
>10-7 酸性
=10-7 中性
<10-7 碱性
>7 碱性
=7 中性
<7 酸性
酸碱指示剂
pH试纸
pH计
强酸与强碱混合
强酸或强碱混合
强酸与强碱
弱酸与弱碱
混合溶液
单一溶液
pH
的
计
算