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高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 水的电离和溶液的pH授课ppt课件
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这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 水的电离和溶液的pH授课ppt课件，共32页。PPT课件主要包含了内容索引，自主预习新知导学，合作探究释疑解惑，课堂小结，课标定位素养阐释，问题引领，归纳提升，典型例题等内容，欢迎下载使用。
1.能描述测定和调控溶液pH的重要意义 。2.知道利用酸碱中和滴定测定未知浓度的酸或碱的实验方法。3.能进行溶液pH的简单计算 。
一、测定和调控pH的意义1.医疗上:当体内的酸碱平衡失调时,可以利用药物调节和控制pH辅助治疗。2.人体健康调节:人们洗发时使用的护发素具有调节头发的pH使之达到适宜酸碱度的功能。3.环保治理污水:酸性废水可通过投加碱性废渣或通过碱性滤料层过滤使之中和,碱性废水可通过投加酸性废水或利用烟道气中和。在中和过程中可用pH自动测定仪进行检测和控制。
4.农业生产调节:控制土壤的pH使之适宜作物生长,提高作物的质量和产量。5.在科学实验和工业生产方面:溶液pH的控制常常是影响实验结果或产品质量、产量的关键因素。6.酸碱中和滴定实验中,溶液pH的变化是判断滴定终点的依据。
二、酸碱中和滴定1.定义:依据中和反应,用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的实验方法。2.原理:H++OH-══H2O,即酸提供的H+与碱提供的OH-的物质的量相等。3.仪器和试剂:(1)仪器(如图):滴定管(a—碱式、b—酸式),锥形瓶(c),滴定管夹,铁架台,烧杯等。(2)试剂:标准溶液、待测溶液、酸碱指示剂(酚酞或甲基橙)。
4.实验过程:用0.100 0 ml·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL浓度约为0.1 ml·L-1 HCl溶液。(1)滴定管中装入NaOH溶液(标准溶液),锥形瓶中盛放HCl溶液(待测溶液,预先滴有几滴酸碱指示剂,如酚酞或甲基橙)。(2)把滴定管中的标准溶液逐滴加入锥形瓶中,当指示剂发生明显的颜色变化时表示反应已完全,即反应达到终点。在滴定终点附近,很少量的碱或酸就会引起溶液的pH发生突变(如图)。【自主思考】 中和滴定实验中选用的指示剂应具备什么条件?提示:终点时指示剂的颜色变化要明显,并且变色范围与终点的pH突变范围一致。
【效果自测】 判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)酸碱中和滴定是一种重要的定量分析实验。( )(2)中和滴定原理是酸和碱的物质的量相等。( )(3)为使终点时颜色变化明显,多加一些指示剂更好。( )(4)用标准盐酸滴定NaOH溶液,接近滴定终点时,溶液的pH会发生突变。( )(5)用标准盐酸滴定NaOH溶液,使用酚酞作指示剂,终点时的颜色变化是溶液由无色变为浅红色。( )(6)为使结果更准确,中和滴定实验中通常测定多组数据。( )(7)调控pH在工业生产和科学研究中有意义,在实际生活中没有意义。( )
在工农业生产和科学实验中常常涉及溶液的酸碱性,测定和调控溶液的pH对工农业生产和科学研究具有重要意义。酸碱中和滴定是一种测定酸溶液或碱溶液浓度的重要的定量分析方法,广泛应用于工农业生产和科学实验中。1.酸碱中和反应的实质是什么?提示:H++OH-══H2O。
2.酸碱中和滴定实验中为什么要加入酸碱指示剂?一般使用哪种酸碱指示剂?提示:酸碱反应终点时一般没有明显现象,不易判断反应终点,借助酸碱指示剂的颜色变化可以判断终点。一般选择颜色变化明显的酚酞或甲基橙作指示剂。
酸碱中和滴定的关键(1)准确测定标准液和待测液的体积。滴定管能准确测定参加反应的酸溶液和碱溶液的体积。滴定管分酸式和碱式两种,酸式滴定管可量取酸性、中性或氧化性溶液;碱式滴定管可量取碱性、中性、非氧化性溶液。
(2)选取适当指示剂,准确判断滴定终点。①指示剂的选择:强酸与强碱相互滴定时,选甲基橙和酚酞都可以。一般地,强酸滴强碱选甲基橙,强碱滴强酸选酚酞。②滴定终点的判断(以NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸为例):若用酚酞作指示剂,当滴入最后一滴NaOH溶液时,溶液由无色变为浅红色,且半分钟内浅红色不消失,则达到滴定终点;若用甲基橙作指示剂,当滴入最后一滴NaOH溶液时,溶液变为黄色,且半分钟内黄色不消失,说明达到滴定终点。思考酸碱中和滴定实验中,能否选用石蕊作指示剂?提示:不能。终点时石蕊的颜色变化不明显。
【例题1】 现用中和滴定法测定某烧碱溶液的浓度,有关数据记录如下:
(1)用 式滴定管盛装0.250 0 ml·L-1盐酸标准液。如图表示第2次滴定前后50 mL滴定管中液面的位置。 该次滴定所用标准盐酸体积为 mL。 (2)现实验室中有石蕊和酚酞两种指示剂,该实验应选用 作指示剂。(3)根据所给数据,该烧碱样品的物质的量浓度为 。 (4)若操作过程中滴加盐酸速度过快,未充分振荡,刚看到溶液变色,就立刻停止滴定,则会造成测定结果 (填“偏低”“偏高”或“无影响”)。
答案:(1)酸 24.60 (2)酚酞 (3)0.263 2 ml·L-1 (4)偏低解析:(1)盐酸应用酸式滴定管盛放,据图可知初读数是0.30 mL,末读数是24.90 mL,故消耗盐酸的体积是24.90 mL-0.30 mL=24.60 mL。(2)终点时石蕊颜色变化不明显,中和滴定实验中不选作指示剂。(3)因为3次实验中消耗盐酸的体积分别是26.30 mL、24.60 mL、26.34 mL,因此第2次实验误差较大,不能代入数据计算,应据第1次和第3次数据计算。最终求得c(NaOH)=0.263 2 ml·L-1。(4)操作过程中滴加盐酸速度过快,未充分振荡,刚看到溶液变色,就立刻停止滴定,此时滴加的盐酸不足,因此计算所得烧碱的物质的量浓度偏低。
易错点拨 常温下,强酸与强碱完全反应时,酸提供的H+与碱提供的OH-的物质的量相等,理论上溶液的pH应该等于7,但是滴定终点时溶液的pH并不一定等于7。因为滴定终点是靠酸碱指示剂的颜色变化判断的,而常用的酸碱指示剂甲基橙(变色范围为3.1~4.4)或酚酞(变色范围为8.2~10.0)都有一个变色范围。指示剂造成的这个误差很小,忽略不计。
【变式训练1】 (双选)下列有关酸碱中和滴定的实验操作,不会引起实验误差的是( )。A.用蒸馏水洗干净滴定管后,直接盛装标准溶液B.用蒸馏水洗干净锥形瓶后,直接向锥形瓶中注入了待测液C.用NaOH标准溶液测定未知浓度的盐酸时,实验时不小心多加了1滴酚酞溶液D.发现溶液颜色刚好突变就停止滴定,数秒后颜色又变回原色
答案:BC解析:滴定管洗干净后,无论是盛装标准溶液,还是量取待测溶液,都必须用待装溶液润洗2~3次,否则会使标准溶液或待测溶液的浓度比原来溶液的浓度小,影响测定结果,A项错误;锥形瓶洗干净后一定不要用待测液润洗,否则使待测液的体积偏大,消耗标准液的体积偏大,从而使所测浓度偏大,B项正确;中和滴定过程中,指示剂通常加2~3滴,多加1滴不会影响实验结果,C项正确;终点时颜色发生突变,且半分钟内不再变回原色,若变回原色,则测定的结果偏低,D项错误。
当酸溶液或碱溶液的浓度较小时,溶液的酸碱性用pH表示更加方便。利用溶液中H+的浓度和pH的定量关系,可求出溶液的pH。1.单一酸溶液如何计算其pH?提示:对于酸溶液,先计算出溶液中的c(H+),再利用pH=-lgc(H+)计算pH。2.单一碱溶液如何计算其pH?提示:对于碱溶液,要先计算溶液中的c(OH-),再利用KW计算出溶液中的c(H+),最后利用pH=-lgc(H+)计算pH。
(3)强酸与强碱溶液混合,混合溶液pH的计算。①首先计算强酸溶液中的n(H+)和强碱溶液中的n(OH-),比较其大小。②a.若n(H+)=n(OH-),则混合溶液的pH=7。
2.稀释后溶液pH的变化规律(1)酸碱溶液无限稀释,pH只能无限接近于7,不可能大于或小于7。(2)对于pH=a的强酸和弱酸溶液稀释,稀释到原体积的10n倍,强酸的pH就增大n个单位,即pH=a+n(a+n<7);弱酸的pH范围是:a7),可用如图表示。(4)对于物质的量浓度相同的强酸和弱酸稀释相同倍数,强酸pH变化程度比弱酸大(强碱和弱碱类似)。特别提醒 弱酸、弱碱在稀释过程中有浓度的变化,又有电离平衡的移动,在无其他已知条件的情况下,不能求得具体数值,只能确定其pH的范围。
思考等物质的量浓度的盐酸和醋酸相比,哪个pH大?等物质的量浓度的NaOH溶液与氨水相比,哪个pH大?提示:比较pH大小最终要比较c(H+)大小,等物质的量浓度的盐酸比醋酸中c(H+)大,pH小;等物质的量浓度的NaOH比氨水中c(H+)小,pH大。
【例题2】 现有温度相同,pH=a和pH=b的两种NaOH溶液,已知b=a+2,将两种溶液等体积混合后,所得溶液的pH接近于( )。A.a-lg2B.b-lg2C.a+lg2D.b+lg2答案:B解析:pH=a的NaOH溶液,c(H+)=10-a ml·L-1,c(OH-)=10a-14 ml·L-1;pH=b的NaOH溶液,c(H+)=10-b ml·L-1,c(OH-)=10b-14 ml·L-1;而溶液等体积混合后:c(OH-)= ,由于b=a+2,所以c(OH-) ≈5×10b-15 ml·L-1;则c(H+)=2×10-b ml·L-1,所以pH=b-lg 2。
方法技巧 (1)两种强碱溶液混合,应先计算c(OH-),再利用KW求出c(H+),最后求pH。(2)若|a-b|>2,10-a和10-b相加或相减时,较小的数可以忽略。
【变式训练2】 (双选)pH=2的A、B两种酸溶液各1 mL,分别加水稀释到1 000 mL,其中pH与溶液体积V的关系如图所示。下列说法正确的是( )。A.A、B两酸溶液的物质的量浓度一定相等B.稀释后,B酸溶液的酸性比A酸溶液的酸性强C.a=5时,A是强酸,B是弱酸D.一定有关系:2
1.能描述测定和调控溶液pH的重要意义 。2.知道利用酸碱中和滴定测定未知浓度的酸或碱的实验方法。3.能进行溶液pH的简单计算 。
一、测定和调控pH的意义1.医疗上:当体内的酸碱平衡失调时,可以利用药物调节和控制pH辅助治疗。2.人体健康调节:人们洗发时使用的护发素具有调节头发的pH使之达到适宜酸碱度的功能。3.环保治理污水:酸性废水可通过投加碱性废渣或通过碱性滤料层过滤使之中和,碱性废水可通过投加酸性废水或利用烟道气中和。在中和过程中可用pH自动测定仪进行检测和控制。
4.农业生产调节:控制土壤的pH使之适宜作物生长,提高作物的质量和产量。5.在科学实验和工业生产方面:溶液pH的控制常常是影响实验结果或产品质量、产量的关键因素。6.酸碱中和滴定实验中,溶液pH的变化是判断滴定终点的依据。
二、酸碱中和滴定1.定义:依据中和反应,用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的实验方法。2.原理:H++OH-══H2O,即酸提供的H+与碱提供的OH-的物质的量相等。3.仪器和试剂:(1)仪器(如图):滴定管(a—碱式、b—酸式),锥形瓶(c),滴定管夹,铁架台,烧杯等。(2)试剂:标准溶液、待测溶液、酸碱指示剂(酚酞或甲基橙)。
4.实验过程:用0.100 0 ml·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL浓度约为0.1 ml·L-1 HCl溶液。(1)滴定管中装入NaOH溶液(标准溶液),锥形瓶中盛放HCl溶液(待测溶液,预先滴有几滴酸碱指示剂,如酚酞或甲基橙)。(2)把滴定管中的标准溶液逐滴加入锥形瓶中,当指示剂发生明显的颜色变化时表示反应已完全,即反应达到终点。在滴定终点附近,很少量的碱或酸就会引起溶液的pH发生突变(如图)。【自主思考】 中和滴定实验中选用的指示剂应具备什么条件?提示:终点时指示剂的颜色变化要明显,并且变色范围与终点的pH突变范围一致。
【效果自测】 判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)酸碱中和滴定是一种重要的定量分析实验。( )(2)中和滴定原理是酸和碱的物质的量相等。( )(3)为使终点时颜色变化明显,多加一些指示剂更好。( )(4)用标准盐酸滴定NaOH溶液,接近滴定终点时,溶液的pH会发生突变。( )(5)用标准盐酸滴定NaOH溶液,使用酚酞作指示剂,终点时的颜色变化是溶液由无色变为浅红色。( )(6)为使结果更准确,中和滴定实验中通常测定多组数据。( )(7)调控pH在工业生产和科学研究中有意义,在实际生活中没有意义。( )
在工农业生产和科学实验中常常涉及溶液的酸碱性,测定和调控溶液的pH对工农业生产和科学研究具有重要意义。酸碱中和滴定是一种测定酸溶液或碱溶液浓度的重要的定量分析方法,广泛应用于工农业生产和科学实验中。1.酸碱中和反应的实质是什么?提示:H++OH-══H2O。
2.酸碱中和滴定实验中为什么要加入酸碱指示剂?一般使用哪种酸碱指示剂?提示:酸碱反应终点时一般没有明显现象,不易判断反应终点,借助酸碱指示剂的颜色变化可以判断终点。一般选择颜色变化明显的酚酞或甲基橙作指示剂。
酸碱中和滴定的关键(1)准确测定标准液和待测液的体积。滴定管能准确测定参加反应的酸溶液和碱溶液的体积。滴定管分酸式和碱式两种,酸式滴定管可量取酸性、中性或氧化性溶液;碱式滴定管可量取碱性、中性、非氧化性溶液。
(2)选取适当指示剂,准确判断滴定终点。①指示剂的选择:强酸与强碱相互滴定时,选甲基橙和酚酞都可以。一般地,强酸滴强碱选甲基橙,强碱滴强酸选酚酞。②滴定终点的判断(以NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸为例):若用酚酞作指示剂,当滴入最后一滴NaOH溶液时,溶液由无色变为浅红色,且半分钟内浅红色不消失,则达到滴定终点;若用甲基橙作指示剂,当滴入最后一滴NaOH溶液时,溶液变为黄色,且半分钟内黄色不消失,说明达到滴定终点。思考酸碱中和滴定实验中,能否选用石蕊作指示剂?提示:不能。终点时石蕊的颜色变化不明显。
【例题1】 现用中和滴定法测定某烧碱溶液的浓度,有关数据记录如下:
(1)用 式滴定管盛装0.250 0 ml·L-1盐酸标准液。如图表示第2次滴定前后50 mL滴定管中液面的位置。 该次滴定所用标准盐酸体积为 mL。 (2)现实验室中有石蕊和酚酞两种指示剂,该实验应选用 作指示剂。(3)根据所给数据,该烧碱样品的物质的量浓度为 。 (4)若操作过程中滴加盐酸速度过快,未充分振荡,刚看到溶液变色,就立刻停止滴定,则会造成测定结果 (填“偏低”“偏高”或“无影响”)。
答案:(1)酸 24.60 (2)酚酞 (3)0.263 2 ml·L-1 (4)偏低解析:(1)盐酸应用酸式滴定管盛放,据图可知初读数是0.30 mL,末读数是24.90 mL,故消耗盐酸的体积是24.90 mL-0.30 mL=24.60 mL。(2)终点时石蕊颜色变化不明显,中和滴定实验中不选作指示剂。(3)因为3次实验中消耗盐酸的体积分别是26.30 mL、24.60 mL、26.34 mL,因此第2次实验误差较大,不能代入数据计算,应据第1次和第3次数据计算。最终求得c(NaOH)=0.263 2 ml·L-1。(4)操作过程中滴加盐酸速度过快,未充分振荡,刚看到溶液变色,就立刻停止滴定,此时滴加的盐酸不足,因此计算所得烧碱的物质的量浓度偏低。
易错点拨 常温下,强酸与强碱完全反应时,酸提供的H+与碱提供的OH-的物质的量相等,理论上溶液的pH应该等于7,但是滴定终点时溶液的pH并不一定等于7。因为滴定终点是靠酸碱指示剂的颜色变化判断的,而常用的酸碱指示剂甲基橙(变色范围为3.1~4.4)或酚酞(变色范围为8.2~10.0)都有一个变色范围。指示剂造成的这个误差很小,忽略不计。
【变式训练1】 (双选)下列有关酸碱中和滴定的实验操作,不会引起实验误差的是( )。A.用蒸馏水洗干净滴定管后,直接盛装标准溶液B.用蒸馏水洗干净锥形瓶后,直接向锥形瓶中注入了待测液C.用NaOH标准溶液测定未知浓度的盐酸时,实验时不小心多加了1滴酚酞溶液D.发现溶液颜色刚好突变就停止滴定,数秒后颜色又变回原色
答案:BC解析:滴定管洗干净后,无论是盛装标准溶液,还是量取待测溶液,都必须用待装溶液润洗2~3次,否则会使标准溶液或待测溶液的浓度比原来溶液的浓度小,影响测定结果,A项错误;锥形瓶洗干净后一定不要用待测液润洗,否则使待测液的体积偏大,消耗标准液的体积偏大,从而使所测浓度偏大,B项正确;中和滴定过程中,指示剂通常加2~3滴,多加1滴不会影响实验结果,C项正确;终点时颜色发生突变,且半分钟内不再变回原色,若变回原色,则测定的结果偏低,D项错误。
当酸溶液或碱溶液的浓度较小时,溶液的酸碱性用pH表示更加方便。利用溶液中H+的浓度和pH的定量关系,可求出溶液的pH。1.单一酸溶液如何计算其pH?提示:对于酸溶液,先计算出溶液中的c(H+),再利用pH=-lgc(H+)计算pH。2.单一碱溶液如何计算其pH?提示:对于碱溶液,要先计算溶液中的c(OH-),再利用KW计算出溶液中的c(H+),最后利用pH=-lgc(H+)计算pH。
(3)强酸与强碱溶液混合,混合溶液pH的计算。①首先计算强酸溶液中的n(H+)和强碱溶液中的n(OH-),比较其大小。②a.若n(H+)=n(OH-),则混合溶液的pH=7。
2.稀释后溶液pH的变化规律(1)酸碱溶液无限稀释,pH只能无限接近于7,不可能大于或小于7。(2)对于pH=a的强酸和弱酸溶液稀释,稀释到原体积的10n倍,强酸的pH就增大n个单位,即pH=a+n(a+n<7);弱酸的pH范围是:a
思考等物质的量浓度的盐酸和醋酸相比,哪个pH大?等物质的量浓度的NaOH溶液与氨水相比,哪个pH大?提示:比较pH大小最终要比较c(H+)大小,等物质的量浓度的盐酸比醋酸中c(H+)大,pH小;等物质的量浓度的NaOH比氨水中c(H+)小,pH大。
【例题2】 现有温度相同,pH=a和pH=b的两种NaOH溶液,已知b=a+2,将两种溶液等体积混合后,所得溶液的pH接近于( )。A.a-lg2B.b-lg2C.a+lg2D.b+lg2答案:B解析:pH=a的NaOH溶液,c(H+)=10-a ml·L-1,c(OH-)=10a-14 ml·L-1;pH=b的NaOH溶液,c(H+)=10-b ml·L-1,c(OH-)=10b-14 ml·L-1;而溶液等体积混合后:c(OH-)= ,由于b=a+2,所以c(OH-) ≈5×10b-15 ml·L-1;则c(H+)=2×10-b ml·L-1,所以pH=b-lg 2。
方法技巧 (1)两种强碱溶液混合,应先计算c(OH-),再利用KW求出c(H+),最后求pH。(2)若|a-b|>2,10-a和10-b相加或相减时,较小的数可以忽略。
【变式训练2】 (双选)pH=2的A、B两种酸溶液各1 mL,分别加水稀释到1 000 mL,其中pH与溶液体积V的关系如图所示。下列说法正确的是( )。A.A、B两酸溶液的物质的量浓度一定相等B.稀释后,B酸溶液的酸性比A酸溶液的酸性强C.a=5时,A是强酸,B是弱酸D.一定有关系:2
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