2023-2024学年-高中化学人教版（2019）选择性必修一第三章第二节 水的电离和溶液pH（学案）（含答案）

第三章 水溶液中的离子反应与平衡

  第二节 水的电离和溶液pH

1、认识水的电离，了解水的离子积常数。

2、认识溶液的酸碱性及pH。

3、了解溶液的pH的计算及溶液稀释时pH的变化规律。

4、了解酸碱中和滴定的概念和原理。

5、掌握酸碱中和滴定实验的操作步骤和误差分析。

1、重点：

（1）外界因素对水的电离平衡的影响；

（2）溶液pH的计算；

（3）酸碱中和滴定原理及误差分析。

2、难点：溶液pH的计算。

一、水的电离

1、水的电离

水是一种极弱的电解质。电离方程式为。可简写为。

2、水的离子积常数

（1）表达式

Kw叫做水的离子积常数，简称水的离子积。Kw可由实验测得，也可通过理论计算求得。

（2）影响因素

（1）25C时，。不仅适用于纯水（或其他中性溶液），也适用于酸、碱、盐的稀溶液。

（2）水的离子积Kw只受温度的影响，温度升高，K增大。（水的电离是吸热过程。）

3、外界条件的改变对水的电离平衡的影响

二、溶液的酸碱性与pH的关系

1、判断溶液酸碱性的依据

不能用c（H+）等于多少来判断溶液酸、碱性，只能通过c（H+）和c（OH-）的相对大小来判断。

2、溶液的酸碱性与H+、OH-浓度的关系

（1）酸性溶液：c（H+） ＞ c（OH-）

（2）中性溶液：c（H+） =  c（OH-）

（3）碱性溶液：c（H+） ＜ c（OH-）

3、溶液的酸碱性与pH

（1）溶液pH的定义：H+的物质的量浓度的负对数。表达式为pH=-lgc（H+）。

（2）溶液的酸碱性与pH的关系（25℃）

①pH<7，c（H+）>10-7，溶液呈酸性。

②pH=7，c（H+）=10-7，溶液呈中性。

③pH>7，c（H+）<10-7，溶液呈碱性。

pH越小，溶液的酸性越强，碱性越弱，pH的适用范围是0~14。

三、溶液pH的测定方法

1、酸碱指示剂法（只能粗略测定溶液的pH范围，不能准确测定出pH的具体值）

2、pH试纸法

（1）种类：广泛pH试纸的范围为1~14（最常用）或0~10，用广泛pH试纸测定溶液的pH都为整数；精密pH试纸的pH范围较窄，可以判别0.2或0.3的pH差值。

（2）使用方法：使用时把一小片试纸放在表面皿或点滴板上，用洁净干燥的玻璃棒直接蘸取少量待测液点在干燥的pH试纸上，半分钟内，与标准比色卡对照可确定溶液的pH。

四、pH的计算

1.由水电离的c(H+)或c(OH－)的计算(25℃)

(1)中性溶液

c(H+)=c(OH－)=1.0×10-7 mol/L。

(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盐酸中由水电离出的c(H+)，需先求出溶液中的c(OH－)。

Kw=c(H+)•c(OH－)   c(H+)=c酸(H+)+c水(H+)

由于酸电离产生的H+抑制了水的电离，因此c水(H+)<1×10-7 mol/L，c水(H+)<c酸(H+)，c(H+)≈c酸(H+)，

故c(OH－)=Kw/c(H+)=1×10-12mol/L，即0.01 mo/L 盐酸中由水电离出的c水(H+)=c(OH－)=1×10-12mol/L。

(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 NaOH中由水电离出的c(OH－)，需先求出溶液中的c(H+)。

Kw=c(H+)•c(OH－)  c(OH－)=c碱(OH－)+c水(OH－)，

由于碱电离产生的OH－抑制了水的电离，因此c水((OH－)<1×10-7 mol/L，c水((OH－<c碱((OH－)，c(OH－)≈c碱((OH－)，

故c(H+)=Kw/c((OH－)=1×10-12mol/L，即0.01 mo/L NaOH中由水电离出的

c水(OH－)=c(H+)=1×10-12mol/L。

2.溶液pH的计算(25℃)

(1)单一溶液pH的计算

步骤：

①强酸溶液(HnA)

设HnA的浓度为c mol/L，则c(H+)=nc mol/L，pH=﹣lgc(H+)=﹣lg(nc)

②强碱溶液(B(OH)n)

设B(OH)n的浓度为c mol/L，则c((OH－)=nc mol/L，

 pH=﹣lgc(H+)=14+lg(nc)

(2)强酸、强碱混合后溶液pH的计算

步骤：

原则：“谁过量就先求谁”。

①强酸混合

②强碱混合

③酸碱混合

A.恰好完全反应呈中性

B.酸过量

C.碱过量

五、酸碱中和滴定

1.酸碱滴定的定义和原理

(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)实验方法叫酸碱中和滴定。

(2)原理

酸碱中和反应的实质可用离子方程式H++OH－=H2O来表示，在中和反应中，H+、OH-之间的物质的量关系是n(H＋)＝n(OH－)，若用参加反应的c(H+)、c(OH－)来表示，其关系式为c(H+)·V酸＝c(OH－)·V碱。即：

c(H＋)＝   c(OH－)＝

2.酸碱中和滴定的仪器和操作

(1)仪器

酸式滴定管、碱式滴定管、锥形瓶、 铁架台、滴定管夹、烧杯、白纸，有时还需要移液管。

(2)指示剂的选择

原则：中和反应恰好完全反应的时刻叫滴定终点。终点时，指示剂的颜色变化明显。变色范围越窄越好，对溶液的酸碱性变化较灵敏。通常选用酚酞或甲基橙，而不选用颜色变化不灵敏的石蕊。

(3)中和滴定的实验操作

查：使用滴定管前,首先要检查是否漏水。

洗：滴定管加入酸、碱反应液之前,先用蒸馏水洗涤干净,然后分别用待装溶液润洗2~3遍。

装：分别将酸、碱反应液加入酸式、碱式滴定管中,使液面位于“0”刻度以上2~3 mL处。

调：调节活塞或玻璃球,使滴定管尖嘴部分充满反应液,并使液面处于“0”刻度或“0”刻度以下。

放：从碱式滴定管中放出一定量的NaOH溶液于锥形瓶中,并滴2~3滴指示剂(甲基橙或酚酞)。

洗：用蒸馏水洗涤锥形瓶，切记不能用待测液润洗。

装：装入一定量的待测液

滴：滴入2~3滴指示剂

3.酸碱中和滴定的误差分析

1.25 ℃时，纯水的，100 ℃时，纯水的，这说明(   )

A.100 ℃时水的电离常数较小 B.前者比后者大

C.水的电离过程是一个吸热过程 D.和温度无直接关系

2.25 ℃时，下列溶液的碱性最强的是(   )

A.pH=11的溶液  B.的溶液

C.1 L含有4 g NaOH的溶液 D.的溶液

3.用pH试纸测定溶液pH的正确操作是(   )

A.将一小块试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上，再与标准比色卡对照

B.将一小块试纸用蒸馏水润湿后放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上，再与标准比色卡对照

C.将一小块试纸在待测液中蘸一下，取出后放在表面皿上，与标准比色卡对照

D.将一小块试纸先用蒸馏水润湿，再在待测液中蘸一下，取出后与标准比色卡对照

4.常温下，将pH=8和pH=10的两种强碱溶液等体积混合，则混合溶液的pH为(   )

A.8.3 B.9 C.9.7 D.无法确定

5.下列有关滴定操作的顺序正确的是(   )

①用标准溶液润洗滴定管

②往滴定管内注入标准溶液

③检查滴定管是否漏水

④滴定

⑤用蒸馏水洗涤

A.⑤①②③④ B.③⑤①②④ C.⑤②③①④ D.②①③⑤④

6.用标准浓度的NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸时，下列情况会使盐酸的物质的量浓度偏低的是(   )

A.碱式滴定管用蒸馏水洗净后，直接注入标准浓度的NaOH溶液

B.碱式滴定管尖端有气泡，滴定后气泡消失

C.记录消耗的碱液，滴定前平视，滴定后俯视凹液面

D.锥形瓶用蒸馏水洗净后，直接装入未知浓度的盐酸

7.常温下，用 NaOH溶液滴定盐酸，若达到滴定终点时不慎多加了1滴NaOH溶液（1滴溶液的体积约为0.05 mL），继续加水至50 mL，所得溶液的pH是(   )

A.4 B.7.2 C.10 D.11.3

8.常温下，关于溶液的稀释，下列说法正确的是(   )

A.pH=3的醋酸溶液稀释至原来的100倍，pH=5

B.将的溶液稀释为2 L，pH=13

C.pH=4的溶液加水稀释至原来的100倍，溶液中由水电离产生的

D.pH=8的NaOH溶液稀释至原来的100倍，其pH=6

1.答案：C

解析：由题意知，温度高大。大，即大。纯水中，大，说明向右进行的程度大，水的电离过程是吸热过程。

2.答案：B

解析：可以根据pH或比较溶液的酸碱性，同样也可以根据来比较。A、C、D三个选项中溶液的依次为，然后再与B项中溶液的比较，可得B项中溶液的最大，该溶液的碱性最强。

3.答案：A

解析：pH试纸在使用前不能用蒸馏水润湿，也不能直接放到待测液中去测定，故B、C、D项均错。

4.答案：C

解析：由于两种溶液均为强碱溶液，故应先求溶液中的，再求和pH。设混合前两种强碱溶液的体积均为，，故
，。

5.答案：B

解析：滴定操作的顺序一般为检漏、水洗、润洗、注液、滴定。

6.答案：C

解析：未用NaOH溶液润洗滴定管，会使NaOH溶液的浓度偏小，结果偏高，A项错误；未排除滴定管尖端的气泡，使读取的NaOH溶液的体积比实际用量大，结果偏高，B项错误；滴定前平视，滴定后俯视凹液面，这样读取的NaOH溶液的体积比实际用量小，结果偏低，C项正确；锥形瓶中含有蒸馏水对测定结果无影响，D项错误。

7.答案：C

解析：，，pH=10，故C项正确。

8.答案：B

解析：如果醋酸是强电解质，则pH=3的醋酸溶液加水稀释至原来的100倍，pH=5，实际上醋酸是弱电解质，所以稀释后溶液pH<5，A项错误；将的溶液加水稀释为2 L，溶液中为，则，所以pH=13，B项正确；pH=4的溶液加水稀释至原来的100倍，pH变为6，即溶液中，则，故由水电离产生的，C项错误；将pH=8的NaOH溶液加水稀释至原来的100倍，溶液仍然是碱性溶液，不可能是酸性溶液，其溶液的pH>7，D项错误。