2011年化学高考一轮复习教案：水的电离和溶液的ph值

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第十一讲 水的电离和溶液的pH值
【考纲要求】
1. 从水的电离平衡去理解水的离子积和溶液pH值的含义，掌握溶液pH值跟氢离子浓度和溶液酸碱性的关系。
2.了解指示剂的变色范围，学会用pH试纸测定溶液的pH值。
3.掌握酸碱的pH值计算以及氢离子浓度和pH值的互算。
4.通过水的离子积和溶液酸碱性等内容的教学，对学生进行矛盾的对立统一、事物间的相互关系和相互制约等辨证唯物主义观点的教育。
一、水的离子积
1．定义
H2OH++OH--Q，KW=c(H+)·c(OH-)
2．性质
（1）在稀溶液中，KW只受温度影响，而与溶液的酸碱性和浓度大小无关。
（2）在其它条件一定的情况下，温度升高，KW增大，反之则减小。
二、溶液的pH
1．定义
pH= -lg c(H+)，广泛pH的范围为0～14。
注意：当溶液中c(H+)或c(OH-)大于1mol时，不用pH表示溶液的酸碱性。
2．pH与溶液酸碱性的关系（25℃时）
表5-1 pH与溶液的酸碱性
pH 溶液的酸碱性
pH<7 溶液呈酸性，pH越小，溶液的酸性越强
pH=7 溶液呈中性
pH>7 溶液呈碱性，pH越大，溶液的碱性越强
3．改变溶液pH的常用方法
表5-2 改变溶液pH的方法
pH变化 采取的措施
pH增大 加碱
对于酸性溶液可加水稀释
pH减小 加酸
对于碱性溶液可加水稀释
注意：酸性溶液无限加水稀释，pH只能接近于7，且仍小于7；碱性溶液无限加水稀释时，pH只能接近于7，且仍大于7。
4．有关pH的计算
（1）酸溶液中，c(H+)酸c(H+)水≈KW；碱溶液中，c(OH-)碱c(OH-)水≈KW。
（2）强碱、强碱溶液稀释的计算
①强酸溶液，pH（稀释）=pH（原来）+lg n(n为稀释的倍数)
②强碱溶液，pH（稀释）=pH（原来）-lg n(n为稀释的倍数)
（3）强酸、强碱溶液两两等体积混合后溶液的pH计算
表5-3 强酸、强碱溶液两两等体积混合时pH的计算
混合物质 两种溶液pH关系 混合后溶液pH
A、B均为酸 pHAA、B均为碱 pHAA是酸、B是碱 pHA+pHB=14 7
pHA+pHB<14(酸剩余) pHA+0.3
pHA+pHB>14(酸剩余) pHB-0.3
注意：酸碱溶液的pH之差必须≥2，否则误差较大。
*（4）pH、c、的关系
①一元弱酸溶液中，pH=-lg c(H+)=-lg(c)
②一元弱碱溶液中，pOH=-lg c(OH-)=-lg(c)，pH=14-POH
注意：*部分为新教材中不作要求的部分。
水的电离和溶液的pH基础知识
一、水的电离
1、水是一种 的电解质，它能微弱电离生成 和 ，其电离方程式为 ，通常简写为 。
2、在25℃时，1 L水的物质的量约为 mol，其中，只有　　　mol H2O电离。
水的离子积常数，简称水的离子积，其表达式为Kw= ，Kw随温度升高而 ，因为水的电离是 的过程。例如：25℃时，Kw为1×10-14 ，100℃时约为1×10-12。水的离子积不仅适用于纯水，也适用于其他水溶液。不论是纯水还是稀溶液，只要 不变，Kw就不变。
二、溶液的酸碱性和pH
１、在酸、碱溶液中，水的电离平衡被破坏，但H+与OH－的浓度乘积仍是 　　　 。当加酸时，水的电离平衡 　　 ，c (H+) c (OH－)；当加碱时，道理也如此，只是c (OH－)　　 c (H+)。所以说，溶液酸、碱性的实质是溶液中的c (H+)和c(OH－)的相对大小问题。
２、利用c (H+)和c(OH－)的相对大小判断溶液的酸碱性：
若c (H+)＜c(OH－)，则溶液呈 ； 若c (H+)＝c(OH－)，则溶液呈 ；
若c (H+)＞c(OH－)，则溶液呈 。
3、溶液酸碱性的表示方法――pH
(1)定义：pH　＝　　　　　　　 。
(2)意义：pH大小能反映出溶液中c (H+)的大小，能表示溶液的酸碱性强弱。
常温下，pH<7溶液呈 ，pH越小，溶液酸性越　　　；pH每减小1个单位，c (H+)　　　　　 。当溶液的酸碱性用pH表示时，其c (H+)的大小范围一般为
　　　　　　　　mol/L 　pH　>0。
三、关于pH的计算(填写计算式)
1、单一溶液的pH
强碱[OH-浓度为c(OH-)]：
2、混合溶液的pH
⑴两强酸[H+浓度分别为c1(H+) 、c2 (H+),体积分别为V1、V2 ]混合：
规律:强酸等体积混合：若pH差≥2时，用较小的pH值
⑵两强碱[OH-浓度分别为c1(OH-) 、c2 (OH-),体积分别为V1、V2 ]混合：
规律:强碱等体积混合：若pH差≥2时，用较大的pH值
⑶强酸与强碱[强酸：c(H+) 、 V1 ；强碱: c(OH-) 、V2]混合
若完全中和：
若酸过量：
若碱过量：
四、pH的测定方法：pH试纸、酸碱指示剂、pH计等。
巩固练习
一、选择题
1．重水（D 2O）离子积为1.6×10 -5 ,可以由pH一样的定义来规定pD=-lgc(D+),下列叙述正确的是（ ）
A．溶解0.01molDCl的D2O溶液1L，其pD=2.0
B．中性溶液的pD=7.0
C. 含0.2mol的NaOD的D2O溶液2L，其pD=12.0
D．向100mL 0.25mol/L的DCl重水溶液中，加入50mL 0.2mol/L的NaOD的重水溶液，其pD=1.0
2．下列说法正确的是（ ）
A．pH<7的溶液一定是酸溶液
B．pH=5的溶液和pH=13的溶液相比，前者c(OH-)是后者的100倍
C．碱性溶液中滴入酚酞必定显红色
D．在1mol/L的氨水中，改变外界条件使c(NH4+)增大，则溶液的pH一定增大
3．在0.1mol/L硫酸溶液中，水电离出来的c(H+)是（ ）
A.5×10-13mol/L B.0.02mol/L C.1×10-7mol/L D.1×10-12mol/L
4．用pH试纸测定某无色溶液的pH时，规范的操作是（ ）
A．将pH试纸放入溶液中观察其颜色变化，跟标准比色卡比较
B．将溶液倒在pH试纸上，跟标准比色卡比较
C．用干燥的洁净玻璃棒蘸取溶液，滴在pH试纸上，跟标准比色卡比较
D．在试管内放入少量溶液，煮沸，把pH试纸放在管口，观察颜色，跟标准比色卡比较
5．有甲、乙两种溶液，甲溶液的pH是乙溶液的两倍，则甲溶液中c(H+)与乙溶液中c(H+)的关系是（ ）
A.2∶1 B.100∶1 C.1∶100 D.无法确定
6．水是一种极弱的电解质，在室温下平均每n个水分子只有一个分子发生电离，则n值是（ ）
A.1×10-14 B.55.6×107 C.107 D.55.6
*7．在0.1mol/L醋酸溶液中，要使醋酸的电离度和溶液的pH都减小，同时又使醋酸根离子浓度增大，可加入的试剂是（ ）
A.CH3COONa浓溶液 B.1mol/L氨水
C.1mol/L硫酸溶液 D.2mol/LCH3COOH溶液
8．等量的苛性钠溶液分别用pH=2和pH=3的醋酸溶液中和，设消耗醋酸溶液的体积依次为Va、Vb，则两者的关系正确的是（ ）
A.Va>10Vb B.Vb=10Va C.Vb<10Va D.Vb>10Va
9．下列四种溶液中，由水电离生成的氢离子浓度之比①∶②∶③∶④是（ ）
①pH=0的盐酸 ②0.1mol/L的盐酸
③0.01mol/L的NaOH溶液 ④pH=11的NaOH溶液
A. 1∶10∶100∶1000 B.0∶1∶12∶11
C.14∶13∶12∶11 D.14∶13∶2∶3
*10.同温度下的两种氨水A和B，A溶液的浓度是c mol/L，电离度为1；B溶液中[NH4+]为c mol/L，电离度为2。则下列判断正确的是（ ）
A．A溶液中的[OH-]是B溶液中[OH-]的1倍
B．1<2
C．B溶液物质的量浓度可表示为c/2 mol/L
D．A溶液的pH大于B溶液的pH
*11.对于25℃时，pH都等于4的盐酸和碘化铵溶液中，水的离子积（KW）和电离度（HCl和NH4I分别用A和B表示）的叙述正确的是（ ）
A．KW相等，A=B B.KW不等，A=B/11
C．KW相等，B=108A D.KW相等，B=106A
12．常温下，0.1mol/L的一元酸HA溶液的pH=2.0，0.1mol/L的一元碱BOH的溶液中c(OH-)/c(H+)=1012，将此两种溶液等体积混合后，所得溶液中离子浓度大小关系正确的是（ ）
A.c(OH-)>c(H+)>c(B+)>c(A-) B.c(OH-)C.c(H+)c(H+)=c(OH-)
13．弱酸HY溶液的pH=3.0，将其与等体积水混合后的pH范围是（ ）
A.3.0～3.3 B.3.3～3.5 C.3.5～4.0 D.3.7～4.3
14．在平衡体系：H2SH++HS-，HS-H++S2-中，当减小溶液pH时，则硫离子浓度会（ ）
A.可能增大，也可能减小 B.增大
C.减小 D.无变化
二、非选择题
*15.若纯水中水的电离度为1，pH=x的盐酸中水的电离度为2，pH=y的氨水中水的电离度为3，两溶液等体积混合后溶液中水的电离度为4，若x+y=14（其中x≤6，y≥8），则1、2、3、4从小到大的顺序是：____________________。
*16.在25℃时，0.1mol/L NaR的溶液中水的电离度为1，在0.1mol/L盐酸中水的电离度为2，若1∶2=109，则0.1mol/L NaR溶液的pH为_______。
17．已知浓度均为0.1mol/L的8种溶液：①HNO3 ②H2SO4 ③HCOOH ④Ba(OH)2 ⑤NaOH⑥CH3COONa ⑦KCl ⑧NH4Cl其溶液pH由小到大的顺序是______________________。
*18.已知25℃时几种物质的电离度（溶液浓度为0.1mol/L）如下表：（已知H2SO4第一步电离是完全的）
①H2SO4溶液的H2SO4- ②NaHSO4溶液中的HSO4- ③CH3COOH ④HCl
10% 29% 1.33% 100%
（1）25℃时，0.1mol/L上述几种溶液中c(H+)由大到小的顺序是（填序号，下同）_______________。
（2）25℃时，pH相同的上述几种溶液，其物质的量浓度由大到小的顺序是______________。
（3）25℃时，将足量的锌粉投入等体积，pH等于1的上述几种溶液中，产生H2的体积（同温同压下）由大到小的顺序是________________。
（4）25℃时，0.1mol/l H2SO4溶液中HSO4-的电离度小于0.1mol/L NaHSO4溶液中HSO4-的电离度的原因是_______________________。
19．配制99℃时的溶液100mL(KW=1×10-12)使其中c(OH-)为10-9mol/L，除纯水外，需要用pH=1的盐酸溶液________mL。
20．甲、乙两瓶氨水的浓度分别为1mol/L和0.1mol/L，则甲、乙两瓶氨水中c(OH-)之比_______（填大于、等于或小于）10。请说明理由。
21．取体积相同（0.025L）的两份0.10mol/L 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________________。
*22.将0.05mol/L的盐酸溶液和未知浓度的氢氧化钠溶液以1∶2的体积比混合，所得混合溶液的pH为12。用上述氢氧化钠溶液滴定pH为3的某一元弱酸溶液20mL，达到终点时消耗氢氧化钠溶液12.5mL。试求：（1）氢氧化钠溶液的物质的量浓度。（2）此一元弱酸的物质的量浓度。（3）一元弱酸的电离度。
23．NaOH和Ba(OH)2混合溶液的pH=14，取该溶液100mL,持续通CO2，当CO2通入体积为0.56L时生成沉淀最多。试通过计算（气体体积均指标态，设溶液体积不发生改变）回答：（1）NaOH和Ba(OH)2的物质的量浓度各是多少？（2）当通入CO2总体积为2.24升时，溶液中各离子（除H+、OH-）物质的量浓度各是多少？
24．将磷酸溶液逐渐滴加到60mL的氢氧化钡溶液中，其溶液的pH与所加磷酸的体积之间的关系如下图所示（溶液的总体积看作原溶液体积与滴加入的溶液体积之和）。
求：（1）pH为P时，生成沉淀的质量；
（2）pH为P时，溶液中c(OH-)。
水的电离和溶液的pH基础知识参考答案
一、水的电离
1、水是一种 极弱 的电解质，它能微弱电离生成 H3O+ 和 OH- ，其电离方程式为 H2O +H2O H3O++OH- ，通常简写为 H2O H+ + OH- 。
2、在25℃时，1 L纯水的物质的量约为 55.56 mol，其中，只有 1×10-7 mol H2O电离。
水的离子积常数，简称水的离子积，其表达式为Kw= c (H+)·c(OH－) ，Kw随温度升高而 增大 ，因为水的电离是 吸热 的过程。例如：25℃时，Kw为1×10-14 ，100℃时约为1×10-12。水的离子积不仅适用于纯水，也适用于其他水溶液。不论是纯水还是稀溶液，只要 温度 不变，Kw就不变。
二、溶液的酸碱性和pH
１、在酸、碱溶液中，水的电离平衡被破坏，但H+与OH－的浓度乘积仍是常数　　。当加酸时，水的电离平衡向左移动　　，c (H+) ﹥ c (OH－)；当加碱时，道理也如此，只是c (OH－)　 ﹥ c (H+)。所以说，溶液酸、碱性的实质是溶液中的c (H+)和c(OH－)的相对大小问题。
２、利用c (H+)和c(OH－)的相对大小判断溶液的酸碱性：
若c (H+)＜c(OH－)，则溶液呈 碱性 ； 若c (H+)＝c(OH－)，则溶液呈 中性 ；
若c (H+)＞c(OH－)，则溶液呈 酸性 。
3、溶液酸碱性的表示方法―---pH
(1)定义：pH　＝　－lg[c(H+)] 。
(2)意义：pH大小能反映出溶液中c (H+)的大小，能表示溶液的酸碱性强弱。
常温下，pH<7溶液呈 酸性 ，pH越小，溶液酸性越　强 ；pH每减小1个单位，c (H+)　增大10倍 。当溶液的酸碱性用pH表示时，其c (H+)的大小范围一般为
　1×10-14　mol/L ≤c (H+)≤　1　mol/L。即14　≥　pH　≥0。
三、关于pH的计算(填写计算式)
1、单一溶液的pH
强碱[OH-浓度为c(OH-)]：c(H+)=Kw/ c(OH-), pH＝－lg[c(H+)]
2、混合溶液的pH
⑴两强酸[H+浓度分别为c1(H+) 、c2 (H+),体积分别为V1、V2 ]混合：
c(H+)混= [c1(H+) V1+ c2 (H+) V2]/( V1+V2) , pH＝－lg[c(H+)混]
规律:强酸等体积混合：若pH差≥2时，用较小的pH值 加0.3
⑵两强碱[OH-浓度分别为c1(OH-) 、c2 (OH-),体积分别为V1、V2 ]混合：
c(OH-)混= [c1(OH-) V1+ c2 (OH-) V2]/( V1+V2) , c(H+)混=Kw/ c(OH-)混, pH＝－lg[c(H+)混]
规律:强碱等体积混合：若pH差≥2时，用较大的pH值 减0.3
⑶强酸与强碱[强酸：c(H+) 、 V1 ；强碱: c(OH-) 、V2]混合
若完全中和：pH＝7
若酸过量：c(H+)余= [c(H+) V1-c (OH-) V2]/( V1+V2), pH＝－lg[c(H+)余]
若碱过量：c(OH-)余= [c(OH-) V2-c (H+) V1]/( V1+V2), c(H+)=Kw/ c(OH-)余, pH＝－lg[c(H+)]
四、pH的测定方法：pH试纸、酸碱指示剂、pH计等。
巩固练习参考答案
1.AD 2.B 3.A 4.C 5.D 6.B 7.D 8.D 9.A 10.AC 11.D 12.C 13.A 14.A
15.2=3<4<1 16.10 17.②①③⑧⑦⑥⑤④ 18.(1)①④②③ (2)③②④① (3)③②①④ (4)在稀H2SO4溶液中，由H2SO4电离H+，能抑制HSO4-的电离，促使HSO4-H++SO42-平衡向左移动，而在NaHSO4溶液中不存在上述的作用 19.1
20.甲瓶氨水的浓度是乙瓶氨水的10倍，故甲瓶氨水的电离度比乙瓶氨水的电离度小，所以甲、乙两瓶氨水中[OH-]之比小于10
21.减小，NaOH与空气中的CO2反应，造成NaOH浓度减少，故溶液的pH减小。
22.（1）0.025mol/L (2)0.04mol/L (3)4% 23.(1)0.5mol/L,0.25mol/L (2)Na+为0.5mol/L，
Ba2+为0.25mol/L,HCO3-为1mol/L 24.(1)0.3g (2)0.0375mol/L
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