水的電離和溶液的酸堿性課件

1、第二節(jié) 水的電離和溶液的酸堿性新課程化學(xué)選修4化學(xué)反應(yīng)原理第三章水溶液中的離子平衡一、水的電離+H2O + H2O H3O+ + OH-簡(jiǎn)寫(xiě)：【思 考】純水的組成微粒有哪些？H2O 、H+ 、OH-1.水是一種極弱的電解質(zhì)，能微弱的電離:H2O H+ + OH- H0 常溫(25)下1L水(55.6mol)中電離的只有110-7mol ,因此水的濃度可以看做常數(shù)，因此 K 電離 c(H2O）是一個(gè)新的常數(shù)Kw K 電離c(H+)c(OH-） c(H2O）K 電離 c(H+)c(OH-） c(H2O）H2O H+ + OH-2.水的離子積常數(shù)表達(dá)式：Kw= c(H+) . c(OH-)KW 叫做

2、水的離子積常數(shù)，簡(jiǎn)稱水的離子積。電離常數(shù)？思考: 含有H+的溶液一定是酸，含OH-的溶液一定是堿嗎？ 任何酸中只含H+，任何堿中只含OH-嗎?結(jié)論: 在任何水溶液中，均存在水的電離平衡，也就是任何水溶液中都是H+、OH-共存的。任何水溶液中都存在Kw = c(H+) . c(OH-) 常溫下(25) ：Kw = c(H+) . c(OH-) = 110-14 (題目不指明溫度時(shí)，通常認(rèn)為是25 ) 討論：分析下表中的數(shù)據(jù)有何規(guī)律，并解釋之 3.條件改變對(duì)水的電離平衡及Kw的影響1）KW只與溫度有關(guān)，溫度升高，促進(jìn)水的電離(電離吸熱）， KW值增大。如：KW（25）=110-14 KW（100）

3、=110-12 溫度0202550100Kw 10-140.1140.6811.015.4755.0討論：對(duì)常溫下的純水進(jìn)行下列操作，完成下表： 酸堿性水的電離平衡移動(dòng)方向c(H+)c(OH-)c(H+) 與c(OH-)大小關(guān)系Kw變化加 熱加HCl加NaOH中性右移增大增大c(H+) = c(OH-)增大酸性左移增大減小不變堿性左移減小增大不變2) 溫度不變，加入溶質(zhì)對(duì)水的電離平衡及KW的影響。 酸、堿由于電離產(chǎn)生H+或OH-，能抑制水的電離，使水的電離程度減小，但Kw不變c(H+) c(OH-)c(H+) c(OH-)判斷正誤：1、任何水溶液中都存在水的電離平衡。2、任何水溶液中（不論酸、

4、堿或中性） 都存在Kw=110-14 。3、某溫度下，某液體c(H+)= 10-7mol/L，則該溶液一定是純水。4、某水溶液中c(H+) =10-6 mol/L一定是酸性溶液。5、向純水中加入溶質(zhì)，水的電離平衡將向逆向移動(dòng)【課 堂 練 習(xí)】0.01mol/L鹽酸溶液中。 c(H+)、 c(OH-)分別為多少？ 4.利用Kw的定量計(jì)算c(H+) = 0.01mol/L c(OH-) = KW / c(H+) = 10-12 mol/L c(OH-) = 0.01mol/L c(H+) = KW / c(OH-) = 10-12 mol/L 0.01mol/L NaOH溶液中. c(H+) 、

5、c(OH-)分別為多少？ 1).求溶液中的c(H+)aq或c(OH-) aqKw = c(H+) . c(OH-) = 110-14Kw = c(H+)酸+c(H+)水 . c(OH-)水 = 110-14Kw = c(H+)水 . c(OH-)堿+c(OH-)水 = 110-14思考討論0.01mol/L鹽酸溶液中。由水電離出的c(H+)水、 c(OH-)水分別是多少？0.001mol/L NaOH溶液中。由水電離出的c(H+)水、 c(OH-)水分別是多少？2).求由水電離出的c(H+)水 或c(OH-)水任何水溶液中由水電離出來(lái)的c(H+)水與 c(OH-)水相等 c(H+)水 = c(

6、OH-)水 = 10-12 mol/L Kw = c(H+)酸+c(H+)水 . c(OH-)水 = 110-14Kw = c(H+)水 . c(OH-)堿+c(OH-)水 = 110-14c(H+)水 = c(OH-)水 = 10-11 mol/L H2O H+ + OH-回顧利用Kw的定量計(jì)算的解題思路1).求溶液中的c(H+)aq 或c(OH-)aq2).求由水電離出的c(H+)水 或c(OH-)水 酸溶液中H+來(lái)自酸和水的電離（當(dāng)兩者相差100倍可以忽略小的），而溶液中OH-來(lái)自水的電離酸溶液中c(OH-)aq =c(OH-)水。先計(jì)算溶液中的c(H+)aq ，然后利用Kw計(jì)算c(OH

7、-)aq ，最終根據(jù)c(H+)水 =c(OH-)水= c(OH-)aq求解。 堿溶液中OH-來(lái)自堿和水的電離（當(dāng)兩者相差100倍可以忽略小的），而溶液中H+來(lái)自水的電離堿溶液中c(H+)aq =c(H+)水。 先計(jì)算溶液中的c(OH-)aq ，然后利用Kw計(jì)算c(H+)aq ，最終根據(jù)c(H+)水 =c(OH-)水= c(H+)aq 求解。（抓主要矛盾：先求濃度大的微粒的濃度）任何溶液中由水的電離c(H+)水 =c(OH-)水1、某溶液中由水電離產(chǎn)生的c(H+) = 10-12 mol/L ，則該溶液呈酸性還是堿性？并求算該溶液中 c(H+)的可能值 ？2、濃度均為0.1mol/L的下列溶液中

8、由水電離出的c(H+) 水大小關(guān)系為： 鹽酸 醋酸溶液 硫酸溶液 氫氧化鈉溶液解：由水電離產(chǎn)生的c(H+)水= c(OH-)水= 10-12 mol/L10-7若溶液顯堿性c(H+) aq= c(H+) 水= 10-12 mol/L c(OH-) aq= 10-2 mol/L 若溶液顯酸性c(OH-) aq= c(OH-) 水= 10-12 mol/L c(H+) aq= 10-2 mol/L = 【課 堂 練 習(xí)】10-14/0.1 10-14/0.110-14/0.210-14/0.13、 25，A、B、C 三種溶液，其中A中c(H+) = 10-3mol/L ， B中c(OH-) = 5

9、10-7mol/L， C中c(H+) / c(OH-) = 106，則三種溶液的酸性強(qiáng)弱順序如何？4、 25，濃度均為0.1mol/L的下列溶液中c(H+)由大到小的排列順序：氨水 NaOH 鹽酸 醋酸A C BB中c(H+) = KW / c(OH-) =2 10-8mol/L C中c(H+) = 10-4mol/L 討論：25、100 溶液的酸堿性跟溶液中H+ 和OH-濃度有什么關(guān)系？c(H+)mol/Lc(OH-)mol/Lc(H+) 與c(OH-)相對(duì)大小溶液酸堿性蒸餾水 加酸加堿加熱至10010-710-7c(H+) =c(OH-)中性10-710-7c(H+) c(OH-)酸性10

10、-710-7c(H+) c(OH-)堿性10-610-6c(H+) =c(OH-)中性中性溶液c(H+) = c(OH-) c(H+) = 1107mol/L c(OH-) = 1107mol/L 酸性溶液c(H+) c(OH-) c(H+) 1107mol/Lc(OH-) 1107mol/L堿性溶液c(H+) c(OH-) c(H+) 1107mol/Lc(OH-) 1107mol/L思考：在100 時(shí)(KW(100)=110-12) ，純水中c(H+)為多少？ c(H+) 110-7mol/L是否說(shuō)明100 時(shí)純水溶液呈酸性？ 100 時(shí)， c(H+) = 110-7mol/L溶液呈酸性還

11、是堿性？注意：溶液酸堿性是由c(H+)與c(OH-) 相對(duì)大小決定！ (常溫可用 c(H+)與 110-7mol/L相對(duì)大小來(lái)判斷)任何溫度常溫二、溶液的酸堿性與pH練習(xí)：1)10-5mol/L、0.1mol/L、 0.5mol/L、 1mol/L鹽酸溶液的pH分別為多少？2) 10-5mol/L、0.1mol/L 、1mol/LNaOH溶液的pH為多少？ 1、意義：pH的大小能反映出溶液中c(H+)的高低,即表示稀溶液酸、堿性的強(qiáng)弱。2、表示：用H+物質(zhì)的量濃度的負(fù)對(duì)數(shù)來(lái)表示。pH=-lgc(H+) （一）pH概念表示較小的c(H+)=10-12mol/L時(shí)，很麻煩但應(yīng)用廣所以引入了一種方便

12、方案： c(H+) 10-12mol/L 12 - lg c(H+) lgc(H+) -12 負(fù)對(duì)數(shù) p H+ H識(shí)記：lg2=0.3 lg5=0.7計(jì)算堿溶液pH應(yīng)先算c(OH-) ，再利用KW計(jì)算出c(H+)二、溶液的酸堿性與pH（5、1、0.3、0）（9、13、14）酸性溶液c(H+) c(OH-) c(H+) 1107mol/L堿性溶液c(H+) c(OH-) c(H+) 1107mol/LpH =7pH7pH7討論：pH變化與酸堿性變化的關(guān)系怎樣？pH越大堿性越強(qiáng)，pH越小酸性越強(qiáng)中性溶液 c(H+) = c(OH-) c(H+) = 1107mol/L常溫下思考: KW(100)=

13、10-12，試求在100 時(shí)純水的pH。 pH=6是否說(shuō)明100 時(shí)純水成弱酸性？任意溫度下(二)、溶液的pH與酸堿性強(qiáng)弱的關(guān)系pH有關(guān)的正誤判斷1、一定條件下 pH越大，溶液的酸性越強(qiáng)。 2、強(qiáng)酸溶液的pH一定小。3、pH等于6的溶液，一定是一個(gè)弱酸體系。4、pH相同的強(qiáng)酸和弱酸中c(H+)相同。5、在常溫下，pH=0的溶液酸性最強(qiáng)，pH=14的溶液堿性最強(qiáng)。6、pH有可能等于負(fù)值。7、常溫下，由水電離出的c(H+) 10-12mol/L，則溶液pH定為12。8、相同體積和pH的鹽酸、醋酸、硫酸，溶液中H+的物質(zhì)的量相等。酸堿指示劑法（閱讀教材P49）pH試紙法（閱讀教材P47） 、pH計(jì)法

14、等酸堿指示劑一般是弱的有機(jī)酸或弱的有機(jī)堿。以HIn代表石蕊分子 3.14.45.08.08.210.0指示劑的變色范圍HIn(紅色) H+ +In- (藍(lán)色)pH1 2 3.1 4.4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14甲基橙紅色橙色黃色石蕊紅色紫色藍(lán)色酚酞無(wú)色淺紅色紅色(三)pH測(cè)定方法1.定性測(cè)定：2.定量測(cè)定：討論： pH試紙的使用能否直接把pH試紙伸到待測(cè)液中？是否要先濕潤(rùn)pH試紙？一定會(huì)產(chǎn)生影響？能否用pH試紙測(cè)出pH=7.1來(lái)？pH試紙測(cè)定溶液pH的正確操作：將干燥的pH試紙放在表面皿或玻璃片上，用玻璃棒蘸取待測(cè)液，點(diǎn)在pH試紙中部，待試紙上顯出顏色后馬上跟標(biāo)準(zhǔn)比色卡

15、相對(duì)比。標(biāo)準(zhǔn)比色卡中的數(shù)據(jù)都是整數(shù)，使用pH試紙測(cè)試溶液酸堿性時(shí)讀數(shù)是整數(shù)。pH越小,顏色越紅,pH越大,顏色越藍(lán),直至發(fā)黑；當(dāng)pH為7時(shí),呈黃綠色.否否，不一定否1、pH試紙使用操作中正確的是 A.將pH試紙的一端浸入溶液，觀察顏色的變化B.將pH試紙浸入溶液一會(huì)兒，再取出跟標(biāo)準(zhǔn)比色卡相比較C.用潔凈的玻璃棒蘸取被測(cè)溶液，點(diǎn)在pH試紙上，顏色變化后與比色卡對(duì)照D.先將pH試紙用蒸餾水潤(rùn)濕，再用潔凈的玻璃棒蘸取被測(cè)溶液，點(diǎn)在pH試紙上，顏色變化后與比色卡對(duì)照C2、某溶液取少量滴在pH試紙上，試紙呈深藍(lán)色，此溶液中不可能大量共存的離子是：A.PO43- B.HCO3- C.Al3+ D.K+B

16、C【課 堂 練 習(xí)】變：某溶液由水電離出來(lái)的c(H+)=10-11mol/L，上述離子一定能大量共存的是：D（抓主要矛盾先求濃度大的微粒的濃度）(四)有關(guān)pH 的計(jì)算練：1)、求0.05mol/L的H2SO4溶液的pH。2)、求0.05mol/L的Ba(OH)2溶液的H+濃度及pH。c(H+)=0.052mol/L pH=-lgc(H+)= -lg0.1= 1c(OH-)= 0.052mol/L c(H+)= KW/c(OH-) =10-13mol/L pH=-lgc(H+)= -lg10-13=131單一溶液pH的計(jì)算 (1)酸溶液：pHlg c(H)； K(2)堿溶液：c(H)Wc(OH)

17、，再求pH； 或直接求pOHlg c(OH)，據(jù)pHpOH14(25 時(shí))再求pH。 4)、下列溶液在常溫下酸性最強(qiáng)的是 （ ）A、pH=4的溶液 B、22.4mL(標(biāo)況)HCl溶于水配成1L溶液C、c(OH-) =10-12mol/L的溶液 D、c(H+) =10-3mol/L的溶液5)、pH=0的溶液，下列敘述正確的是 （ ）A、是酸性最強(qiáng)的溶液 B、與0.5mol/LH2SO4溶液中c(H+)相同 C、 c(H+) 0的溶液 D、與1mol/L CH3COOH溶液中c(H+)相同3)、甲溶液的pH3，乙溶液的pH1，則甲溶液中c(H+)與乙溶液中c(H+)之比為 （ ）A、100 B、1

18、/100 C、3 D、1/3pH相差a，c(H+)相差10-aCB6、0.1mol/L鹽酸、硫酸、醋酸pH大小關(guān)系如何？ pH(醋酸) pH(鹽酸 ) pH(硫酸) pH=1 的鹽酸、硫酸、醋酸中c(H+)、物質(zhì)的量濃度關(guān)系如何？ 現(xiàn)有pH、體積相等的H2SO4、HCl、醋酸三種酸溶液，投入足量的相同形狀、大小的鋅粒，開(kāi)始瞬間反應(yīng)速率大小關(guān)系是_，充分反應(yīng)后生成H2體積大?。ㄏ嗤瑺顩r）關(guān)系是_。相等醋酸硫酸鹽酸pH相等c(H+)相等；c(弱)c(一元強(qiáng))c(多元強(qiáng)) 即c(HAc) c(HCl)c(H2SO4)1）酸的稀釋：思考： 在25時(shí)，pH=5的鹽酸稀釋到原來(lái)的10倍，pH等于多少？ 如

19、果稀釋到1000倍后， pH又等于多少呢？pH=-lgc(H+)= -lg10-5/10=-lg10-6=6c(H+)水=c(OH-)水c(H+)=c(H+)水+10-8c(H+)aq c(OH-)aq=10-14c(H+)水+10-8 . c(OH-)水=10-14 c(H+)水+10-8 . c(H+)水=10-14 c(H+)= c(H+)水+10-8 =1.0510-7 pH7關(guān)鍵：1、抓住氫離子進(jìn)行計(jì)算！2、當(dāng)酸提供的c(H+)很小時(shí)（pH6），不能忽略水電離出的c(H+)水2.溶液的稀釋“無(wú)限稀釋7為限”思考：將pH=5的醋酸溶液稀釋。 稀釋10倍，求pH（范圍） 要使醋酸的pH由

20、5 變到 6，加水稀釋_10倍(填 、=) 練：pH=2的A、B兩種酸溶液各1mL，分別加水稀釋到1000mL，其pH與溶液體積V的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是： A、B兩酸溶液的物質(zhì)的量濃度一定相等 稀釋后，A溶液的酸性比B溶液強(qiáng) a=5時(shí)，A是強(qiáng)酸，B是弱酸 若A、B都是弱酸，則5a2a721pHV/mL1000ABC、DpH、V相同的不同酸, 稀釋相同的倍數(shù)pH弱 V2V3 B、V1V2=V3 C、V1V2V3 D、V1=V21mol/L或小于10-14 c(OH-) 1mol/L時(shí)，使用pH更不方便。所以用物質(zhì)的量濃度表示更好。 pH一般表示1mol/L以下c(H+)的濃度。pH7

21、pH越小酸性越強(qiáng)， 教材P47土壤pH和土壤有效養(yǎng)分含量的關(guān)系（色帶寬窄表示有效養(yǎng)分的含量）三、pH的應(yīng)用P48教材1概念和原理。概念：利用中和反應(yīng)，用已知濃度的酸（或堿）測(cè)定未知濃度的堿（或酸）的實(shí)驗(yàn)方法叫做酸堿中和滴定。 實(shí)質(zhì): n(H+) = n(OH-)原理：c(H+) V酸=c(OH-) V堿（適用于強(qiáng)酸與強(qiáng)堿中和反應(yīng)）四、酸堿中和滴定注意多元酸或堿的處理！(根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算。)創(chuàng)新設(shè)計(jì)之“創(chuàng)新課堂” ： 1、P34滴定管的使用 2、P35要點(diǎn)一 滴定管及其使用左手右手視線與凹液面水平相切滴加速度先快后慢眼睛注視瓶?jī)?nèi)顏色變化半分鐘顏色不變滴定管保持垂直錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)排氣泡酸堿中和滴定指示劑

22、的選擇要求：（常用酚酞或甲基橙）：1、酸堿恰好反應(yīng)時(shí)溶液的pH落在指示劑變色的pH范圍之內(nèi)。(變色點(diǎn)即滴定終點(diǎn)：指示劑恰好變色的溶液的pH）2、指示劑顏色變化要明顯。指示劑的選擇和滴定終點(diǎn)的判斷強(qiáng)酸滴定強(qiáng)堿甲基橙 黃橙酚酞 紅無(wú)色強(qiáng)堿滴定強(qiáng)酸甲基橙 紅橙酚酞 無(wú)色粉紅強(qiáng)酸滴定弱堿 甲基橙 黃橙強(qiáng)堿滴定弱酸 酚酞 無(wú)色粉紅 25在20.00mL 0.1000mol/L的鹽酸中，逐滴滴入0.1000mol/L NaOH溶液20.00mL。判斷下列情況下溶液的pH。滴加NaOH溶液到完全反應(yīng)相差一滴（一滴溶液的體積是0.04mL），這時(shí)溶液的pH；完全反應(yīng)后再多加一滴NaOH溶液時(shí)的pH； （pH=

23、4）（pH=10）酸堿中和滴定選用酚酞或甲基橙作指示劑，但其滴定終點(diǎn)的變色點(diǎn)并不是pH=7，這樣對(duì)中和滴定終點(diǎn)的判斷有沒(méi)有影響？ (2)跟完全反應(yīng)所需 NaOH(20.00mL)溶液少加一滴，計(jì)算鹽酸的物質(zhì)的量濃度是多少？c(HCl)= = = 0.0998mol/L跟實(shí)際濃度0.1000mol/L相比，誤差很小。 VNaOH mL0.0010.0015.0018.0019.0019.9620.0020.0421.0022.0030.00pH練習(xí)：用 0.1000molL NaOH 溶液滴定 20.00mL 0.1000molL HCl溶液過(guò)程中的pH變化，并在以下坐標(biāo)系中畫(huà)出變化曲線V（Na

24、OH）mLpH24681012010 20 30 401 1.48 1.85 2.29 2.59 4 710 11.39 11.68 12.30滴定曲線0.100mol/L NaOH 滴定20.00mL0.100mol/LHCl過(guò)程中的pH變化0.100mol/LHCl滴定20.00mL0.100mol/LNaOH過(guò)程中的pH變化幾種指示劑的變色范圍均在pH突變范圍之內(nèi)結(jié)論在滴定終點(diǎn)前后，溶液的pH發(fā)生突躍。酚酞的變色點(diǎn)落在溶液pH的突躍范圍內(nèi)。按pH突躍范圍內(nèi)的體積計(jì)算，結(jié)果是可 以達(dá)到足夠的準(zhǔn)確度。酸堿中和滴定是一個(gè)精確的定量實(shí)驗(yàn)。2滴定過(guò)程 (以標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定NaOH溶液的待測(cè)濃度為例)注

25、意：裝液或放液后，需等1-2分鐘才能觀察液面高度并記錄，讀數(shù)必須準(zhǔn)確到0.1mL，并估計(jì)到0.01mL 。 1)滴定前準(zhǔn)備a 、檢查滴定管：酸式滴定管的活塞是否漏水？堿式滴定管管內(nèi)有無(wú)氣泡？（管中裝滿水2分鐘不漏，轉(zhuǎn)動(dòng)活塞180度再試不漏即可。）趕氣泡調(diào)液面記錄初始讀數(shù)。檢漏b、 水洗滴定管2-3次。水洗c 、用標(biāo)準(zhǔn)液或待測(cè)液潤(rùn)洗滴定管2-3次。潤(rùn)洗d 、在滴定管中注入標(biāo)準(zhǔn)液或待測(cè)液于0刻度以上2-3cm處。注液e 調(diào)節(jié)活塞或玻璃球，使滴定管內(nèi)液面處在0刻度或0刻度以下的某位置。水洗裝液滴加指示劑。)()(cNaOH(aq)VHCl(aq)VHClcNaOH=滴定管：錐形瓶： 2）滴定a、從堿

26、式滴定管中放出20.00mLNaOH溶液于錐形瓶中，滴入2滴酚酞。注意：不宜過(guò)多、否則色差不明顯導(dǎo)致誤差；酚酞也消耗NaOH；錐形瓶中的液體也可用移液管移入；不能用待測(cè)液洗滌錐形瓶。b、將錐形瓶置于酸式滴定管下，小心滴入鹽酸溶液、邊滴邊振蕩。左手操作玻璃活塞，右手搖動(dòng)錐形瓶，眼睛注視錐形瓶中溶液的顏色變化。（在錐形瓶的下方可襯一張白紙幫助觀察）。 3）滴定終點(diǎn)判斷 4）數(shù)據(jù)處理為保證測(cè)定的準(zhǔn)確性，重復(fù)以上操作2-3次。計(jì)算出鹽酸的平均濃度。當(dāng)?shù)渭拥阶詈笠坏嘻}酸，溶液的顏色由紅色突然轉(zhuǎn)為無(wú)色，并保持30秒鐘不變色時(shí)，記下滴定管刻度。讀數(shù)精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位。)()(cNaOH(aq)VHCl(aq)VHClcNaOH=0.1022.7120.00=0.11(mol/L)如“創(chuàng)新課堂”P35例2一次滴定二次滴定三次滴定起點(diǎn)讀數(shù)終點(diǎn)讀數(shù)用量差V標(biāo)HClV待NaOHc待1c待平均中和滴定（ HCl NaOH ）數(shù)據(jù)處理表格)()(cNaOH(a