2020-2021化學(xué)選擇性第一冊(cè)教師用書：第3章 第2節(jié)第1課時(shí)水的電離溶液的酸堿性與pH

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學(xué)年化學(xué)新教材人教版選擇性必修第一冊(cè)教師用書：第3章第2節(jié)第1課時(shí)水的電離溶液的酸堿性與pH第二節(jié)水的電離和溶液的pH第1課時(shí)水的電離溶液的酸堿性與pH發(fā)展目標(biāo)體系構(gòu)建1。認(rèn)識(shí)水的電離，了解水的離子積常數(shù)。2.認(rèn)識(shí)溶液的酸堿性及pH，掌握檢測溶液pH的方法。一、水的電離1．水的電離水是一種極弱的電解質(zhì)，電離方程式為H2O＋H2OH3O＋＋OH－，也可簡寫為H2OH＋＋OH－。2．水的離子積常數(shù)（1）水的電離常數(shù):K電離＝eq\f（cH＋·cOH－,cH2O)。(2）水的離子積常數(shù)Kw＝c(H＋)·c（OH－)。隨著溫度的升高，水的離子積增大。在室溫下，純水中的c（H＋)＝c（OH－）＝10－7mol·L－1，Kw＝1。0×10－14.(3）適用范圍Kw不僅適用于純水，也適用于稀的電解質(zhì)溶液。升高溫度，水的平衡常數(shù)如何變化?提示：升高溫度，水的平衡常數(shù)增大.二、溶液的酸堿性與pH1．比較常溫時(shí)下列情況中，c（H＋）和c(OH－)的值或變化趨勢(shì)（選填“增大”或“減小”“1×10－7mol·L－1”體系純水向純水中加入少量鹽酸向純水中加入少量氫氧化鈉溶液c(H＋)10－7_mol·L－1增大減小c(OH－)10－7_mol·L－1減小增大c(H＋）和c(OH－)的大小比較相等c（H＋）>c（OH－)c(H＋)<c(OH－）酸性溶液中是否含有OH－,堿性溶液中是否含有H＋?提示:依據(jù)水的離子積常數(shù)Kw＝c(H＋）·c（OH－）可以判斷，酸性溶液中、堿性溶液中均含有H＋和OH－.2．溶液的酸堿性與c（H＋）、c（OH－)的關(guān)系(選填“＞"“＜”或“＝”）c(H＋)與c（OH－）的關(guān)系c（H＋）的范圍(25℃）/（mol·L－1）中性溶液c（OH－）＝c(H＋）c(H＋）＝1。0×10－7酸性溶液c(OH－）<c(H＋)c(H＋）>1。0×10－7堿性溶液c(OH－）>c(H＋)c(H＋)<1.0×10－73.溶液的酸堿性與pH(1）pH(2）溶液的酸堿性與pH的關(guān)系（常溫下）(3)溶液酸堿性的測定方法①酸堿指示劑法該法只能測其酸堿性，即pH的大致范圍，不能測出具體數(shù)值，常見的酸堿指示劑的變色范圍(pH)：②利用pH試紙測定。使用pH試紙的正確操作為取一小塊pH試紙于干燥潔凈的玻璃片或表面皿上，用干燥潔凈的玻璃棒蘸取試液點(diǎn)在試紙上,當(dāng)試紙顏色變化穩(wěn)定后迅速與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照，讀出pH。③利用pH計(jì)測定.儀器pH計(jì)可精確測定試液的pH(讀至小數(shù)點(diǎn)后2位）。（4)pH的應(yīng)用①醫(yī)學(xué)上血液的pH是診斷疾病的一個(gè)重要參數(shù).②人體健康調(diào)節(jié)：如洗發(fā)時(shí)人們用的護(hù)發(fā)素主要功能是調(diào)節(jié)頭發(fā)的pH使之達(dá)到適宜的酸堿度。③環(huán)保領(lǐng)域中測定酸性或堿性廢水的pH，利用中和反應(yīng)進(jìn)行處理。④在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中調(diào)節(jié)土壤的pH，更適宜農(nóng)作物生長。⑤在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工業(yè)生產(chǎn)中，溶液的pH是影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果或產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量的一個(gè)關(guān)鍵因素.某溶液的pH＝6，則該溶液一定顯酸性嗎?同樣,某溶液的pH＝7，則該溶液一定顯中性嗎？提示：pH＝6的溶液不一定顯酸性，如100℃時(shí)蒸餾水的pH＝6，但呈中性；pH＝7的溶液不一定顯中性,如100℃時(shí)pH＝7的溶液呈堿性。1．判斷正誤(正確的打“√"，錯(cuò)誤的打“×”）。(1)溫度一定時(shí),水的電離常數(shù)與水的離子積常數(shù)相等。 (×）(2)100℃的純水中c(H＋)＝1×10－6mol·L－1，此時(shí)水呈酸性。 (×）（3）任何溫度下,利用H＋和OH－濃度的相對(duì)大小均可判斷溶液的酸堿性。 （√）（4)某溶液的c（H＋）＞10－7mol·L－1,則該溶液呈酸性。 (×)2．25℃時(shí),水的電離達(dá)到平衡:H2OH＋＋OH－ΔH>0，下列敘述正確的是（）A．向水中加入稀氨水，平衡逆向移動(dòng)，c（OH－)降低B．向水中加入少量固體硫酸氫鈉，c（H＋）增大，Kw不變C．向水中加入少量CH3COOH，平衡逆向移動(dòng),c(H＋）降低D．將水加熱，Kw增大，c(H＋)不變B［本題考查外界條件對(duì)水的電離平衡的影響。解答時(shí)要先分析水的電離平衡的移動(dòng)方向，再討論c（H＋)、c（OH－）或Kw的變化.向水中加入稀氨水，c（OH－)增大,平衡逆向移動(dòng),c（H＋)減小,A項(xiàng)不正確；向水中加入少量固體NaHSO4：NaHSO4=Na＋＋H＋＋SOeq\o\al（2－，4)，c(H＋)增大，但Kw不變，B項(xiàng)正確；向水中加入少量CH3COOH后，使水的電離平衡逆向移動(dòng),c(OH－)減小，c(H＋）增大，C項(xiàng)不正確；將水加熱，水的電離平衡正向移動(dòng)，c(H＋）、c(OH－)均增大，Kw增大,c(H＋)增大,D項(xiàng)不正確。］3．常溫下，某溶液中由水電離出的c（H＋)水＝1。0×10－13mol·L－1,該溶液可能是（)A．二氧化硫水溶液B．氯化鈉水溶液C．硝酸鈉水溶液D．硫酸鈉水溶液A[c（H＋)水＝1.0×10－13mol·L－1＜1。0×10－7mol·L－1，說明水的電離受到抑制,溶液既可能呈酸性，也有可能呈堿性。A項(xiàng)，SO2＋H2OH2SO3，H2SO3HSOeq\o\al（－,3)＋H＋，HSOeq\o\al(－,3)SOeq\o\al（2－，3)＋H＋，溶液呈酸性。B、C、D項(xiàng)溶液呈中性，不符合題意.]水的電離（素養(yǎng)養(yǎng)成——宏觀辨識(shí)與微觀探析）用電導(dǎo)儀測定水的電導(dǎo)率，如下圖.接通直流電源,發(fā)現(xiàn)純水的電導(dǎo)率不為零，說明純水中含有自由移動(dòng)的離子，說明純水中部分水發(fā)生了電離。[問題1]由以上實(shí)驗(yàn)判斷水是不是電解質(zhì)？若是，請(qǐng)寫出水的電離方程式，并判斷由水分子電離出的OH－和H＋數(shù)目是否相等?提示：水是弱電解質(zhì),H2OH＋＋OH－，水電離出的H＋和OH－的數(shù)目相等。［問題2]結(jié)合弱電解質(zhì)電離平衡的影響因素，填寫下表空白。水的電離平衡：H2OH＋＋OH－ΔH＞0影響因素移動(dòng)方向c（H＋）c(OH－）Kw升溫向右移動(dòng)增大增大增大加酸向左移動(dòng)增大減小不變加堿向左移動(dòng)減小增大不變[問題3］在水的離子積常數(shù)Kw＝c(H＋）·c(OH－）中，c（H＋)、c（OH－)都是水電離出的c（H＋）、c（OH－)嗎？在酸或堿溶液中水電離出的c(H＋）與c(OH－）還相等嗎？提示：Kw＝c(H＋）·c(OH－）中，c(H＋)、c（OH－)不一定都是水電離出來的。在酸或堿溶液中水電離出的c(H＋）與c(OH－)相等.水電離出的c(H＋)或c(OH－)的計(jì)算Kw表達(dá)式中,c（H＋）、c（OH－)均表示整個(gè)溶液中總物質(zhì)的量濃度,但是一般情況下有：（1）酸溶液中Kw＝c(H＋)酸·c（OH－)水（忽略水電離出的H＋的濃度),即c(H＋）水＝c(OH－）水＝Kw/c(H＋)酸。(2)堿溶液中Kw＝c(H＋)水·c(OH－)堿（忽略水電離出的OH－的濃度），即c(H＋）水＝Kw/c（OH－）堿.(3）純水中，水電離出的c（H＋）與水電離出的c（OH－）一定相等,即c（H＋）＝c（OH－)＝eq\r（Kw)。1．常溫下，0。1mol·L－1的NaOH溶液中由水電離出的OH－的物質(zhì)的量濃度為(）A．0.1mol·L－1B．1.0×10－13mol·L－1C．1。0×10－7mol·L－1D．1.0×10－6mol·L－1B[NaOH為強(qiáng)堿,在水溶液中完全電離為Na＋和OH－,水電離出的OH－很少，可以忽略不計(jì)，所以0.1mol·L－1的NaOH溶液中c（OH－）＝0.1mol·L－1，則由水電離出的OH－的物質(zhì)的量濃度＝c（H＋)＝eq\f(Kw，cOH－）＝eq\f（1。0×10－14，0。1）＝1.0×10－13mol·L－1.]2．已知水在25℃和100℃時(shí),電離平衡曲線如圖所示:（1)25℃時(shí)水的電離平衡曲線應(yīng)為________(填“A”或“B")，請(qǐng)說明理由______________________________________.（2）將A點(diǎn)變?yōu)锽點(diǎn),采取的措施是_______________________.（3)C點(diǎn)c(H＋）＝________,D點(diǎn)c(OH－)＝________。[解析](1）水的電離是吸熱過程，當(dāng)溫度升高時(shí),促進(jìn)水的電離,水的離子積增大，水中c（H＋）、c(OH－）都增大，結(jié)合圖像中A、B曲線變化情況及c（H＋)、c（OH－）可以判斷25℃時(shí)水的電離平衡曲線應(yīng)為A.（2）A點(diǎn)Kw＝10－14,B點(diǎn)Kw＝10－12，故由A點(diǎn)變?yōu)锽點(diǎn)須進(jìn)行升溫。(3）c(H＋）＝eq\f(Kw,cOH－)＝eq\f（10－14，10－6)mol·L－1＝10－8mol·L－1。c（OH－)＝eq\f（Kw，cH＋)＝eq\f（10－14,10－6）mol·L－1＝10－8mol·L－1。[答案］(1）A水的電離是吸熱過程,溫度低時(shí)，電離程度小，c（H＋）、c(OH－）小(2)升高溫度至100℃(3)10－8mol·L－110－8mol·L－1溶液pH的測定與計(jì)算（素養(yǎng)養(yǎng)成——宏觀辨識(shí)與微觀探析)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，淡黃色的pH試紙常用于測定溶液的酸堿性.在25℃時(shí)，若溶液的pH＝7,試紙不變色;若pH<7，試紙變紅色；若pH>7，試紙變藍(lán)色。而要精確測定溶液的pH，需用pH計(jì)。pH計(jì)主要通過測定溶液中H＋濃度來測定溶液的pH。[問題1］現(xiàn)欲測定100℃沸水的pH及酸堿性，甲同學(xué)使用pH試紙測定，請(qǐng)推測pH試紙呈什么顏色,溶液的酸堿性如何？提示：試紙呈淡黃色,沸水呈中性。［問題2]同樣測定100℃沸水的pH及酸堿性，乙同學(xué)選擇了pH計(jì)，請(qǐng)分析pH計(jì)的讀數(shù)等于7嗎?水溶液還呈中性嗎?提示：由于沸水電離程度增大，溶液中c（H＋)增大，所以測定的pH<7，但由于c(H＋）＝c（OH－)，溶液呈中性。［問題3］丙同學(xué)測定溶液pH時(shí)先將pH試紙潤濕后再進(jìn)行測定。分析這樣測定的pH會(huì)有怎樣的誤差?提示：可能變大，可能變小,也可能不變。因?yàn)橛盟疂櫇褚院笤贉y定溶液的酸堿性時(shí)就相當(dāng)于稀釋溶液，當(dāng)溶液為酸性時(shí)，酸性減弱，pH變大；當(dāng)溶液為堿性時(shí)，堿性減弱，pH變??；當(dāng)溶液呈中性時(shí),用水潤濕，沒有影響，所以pH不變。［問題4］25℃某溶液由水電離出的c(H＋）＝1×10－12mol·L－1，請(qǐng)?zhí)骄吭撊芤旱膒H可能為多少？提示：若為酸性溶液，則水電離出的c(OH－)＝1×10－12mol·L－1,則c（H＋）＝eq\f（1×10－14,1×10－12)mol·L－1＝1×10－2mol·L－1，則pH＝2；若為堿性溶液，則c(H＋）＝c(H＋)水＝1×10－12mol·L－1，則pH＝12。1．單一溶液pH的計(jì)算(1）強(qiáng)酸溶液，如HnA溶液，設(shè)溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為cmol·L－1，c(H＋)＝ncmol·L－1，pH＝－lgc（H＋）＝－lgnc。（2）強(qiáng)堿溶液，如B（OH）n溶液，設(shè)溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為cmol·L－1，c（H＋）＝eq\f（10－14,nc)mol·L－1，pH＝－lgc（H＋)＝14＋lgnc。2．兩強(qiáng)酸混合后pH的計(jì)算由c（H＋)混＝eq\f（cH＋1V1＋cH＋2V2，V1＋V2）先求出混合后的c（H＋)混,再根據(jù)公式pH＝－lgc（H＋)求pH。若兩強(qiáng)酸溶液等體積混合，可采用速算方法:混合后溶液的pH等于混合前溶液pH小的加0。3.如pH＝3和pH＝5的鹽酸等體積混合后，pH＝3.3。3．兩強(qiáng)堿混合后pH的計(jì)算由c(OH－）混＝eq\f(cOH－1V1＋cOH－2V2,V1＋V2）先求出混合后的c(OH－)混，再通過Kw求出混合后的c(H＋)，最后求pH。若兩強(qiáng)堿溶液等體積混合，可采用速算方法：混合后溶液的pH等于混合前溶液pH大的減0.3。如pH＝9和pH＝11的燒堿溶液等體積混合后，pH＝10。7.4．強(qiáng)酸、強(qiáng)堿混合后溶液pH的計(jì)算方法（1)若強(qiáng)酸、強(qiáng)堿混合恰好完全反應(yīng)，則混合后溶液中的pH＝7(25℃）。(2)若酸過量，直接求反應(yīng)后溶液中的c混(H＋)，c混(H＋)＝eq\f(cH＋V酸－cOH－V堿，V酸＋V堿）。（3)若堿過量，應(yīng)先求混合后溶液中的c混（OH－),再求c混(H＋)，c混(OH－)＝eq\f(cOH－V堿－cH＋V酸，V酸＋V堿），c混（H＋）＝eq\f（Kw,c混OH－）.題組1溶液pH的測定1．用pH試紙測定溶液的pH,正確操作是（)A．將一小塊試紙放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待測液點(diǎn)在試紙上，再與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照B．將一小塊試紙用蒸餾水潤濕后放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量待測液點(diǎn)在試紙上，再與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照C．將一小塊試紙?jiān)诖郎y液中蘸一下，取出后放在表面皿上,與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照D．將一小塊試紙先用蒸餾水潤濕后，再在待測液中蘸一下，取出后與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照A[A項(xiàng),正確；B項(xiàng)，pH試紙不能預(yù)先用蒸餾水潤濕，否則測酸溶液的pH時(shí)將會(huì)使所測pH偏大，測堿溶液的pH時(shí)將會(huì)使所測pH偏小，而對(duì)中性溶液不影響；C項(xiàng),不能將pH試紙浸入到溶液中去測溶液的pH；D項(xiàng)明顯不對(duì)。]2．有一學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室測某溶液的pH,實(shí)驗(yàn)時(shí),他先用蒸餾水潤濕pH試紙，然后用潔凈干燥的玻璃棒蘸取試樣進(jìn)行檢測。（1)該學(xué)生的操作________(填“正確"或“錯(cuò)誤”），其理由是__________________________________________________________________；（2)該操作是否一定有誤差？_____________________________________________________________________________________________________;（3）若用此方法分別測定c(OH－）相等的氫氧化鈉溶液和氨水的pH,誤差較大的是____________,原因是____________;（4)只從下列試劑中選擇實(shí)驗(yàn)所需的試劑，你能否區(qū)分0。1mol·L－1硫酸溶液和0。01mol·L－1硫酸溶液？________(填“能”或“否”），簡述操作過程：____________________________。試劑：a。紫色石蕊試液b．酚酞試液c．甲基橙溶液d．蒸餾水e．氯化鋇溶液f．pH試紙[解析](1）用pH試紙測量溶液時(shí)，pH試紙不能潤濕，否則相當(dāng)于將原溶液稀釋。（2）若溶液呈酸性或堿性，稀釋必然會(huì)造成測量數(shù)據(jù)錯(cuò)誤,若溶液呈中性，則對(duì)結(jié)果無影響。（3)NH3·H2O是弱電解質(zhì)，加水稀釋時(shí),促進(jìn)它的電離，故對(duì)OH－濃度相等的氫氧化鈉和氨水溶液來說，加水稀釋相同倍數(shù),氨水的pH減小程度小些，誤差小些。（4）分別測定這兩種硫酸溶液的pH，pH較小的是濃度較大的硫酸溶液,pH較大的是濃度較小的硫酸溶液。［答案］(1)錯(cuò)誤該學(xué)生測得的pH是稀釋后溶液的pH（2)該學(xué)生操作錯(cuò)誤，但不一定產(chǎn)生誤差。因?yàn)樵芤翰皇侵行詴r(shí),稀釋后溶液的pH發(fā)生了變化,只是弱酸或弱堿溶液變化程度小些；若是中性溶液，稀釋不會(huì)產(chǎn)生誤差（3）氫氧化鈉溶液稀釋過程中，NH3·H2O繼續(xù)電離出OH－，彌補(bǔ)了因稀釋OH－濃度減小濃度，所以測得氫氧化鈉溶液誤差較大(4）能用玻璃棒分別蘸取兩種溶液滴在兩張pH試紙上，其顯示的顏色與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照，pH較大的是0.01mol·L－1硫酸溶液題組2溶液的混合與稀釋3．常溫下，關(guān)于溶液的稀釋，下列說法正確的是（）A．pH＝3的醋酸溶液稀釋100倍，pH＝5B．pH＝4的H2SO4溶液加水稀釋100倍，溶液中由水電離產(chǎn)生的c(H＋）＝1×10－6mol·L－1C．將1L0.1mol·L－1的Ba(OH)2溶液稀釋為2L，pH＝13D．pH＝8的NaOH溶液稀釋100倍，其pH＝6C［A項(xiàng)，CH3COOH是弱酸，在稀釋過程中電離程度增大，稀釋100倍后，3<pH〈5;B項(xiàng)，pH＝4的H2SO4溶液稀釋100倍時(shí)，溶液中的c（H＋）＝1。0×10－6mol·L－1,水電離的c(OH－）＝eq\f（Kw，cH＋）＝1×10－8mol·L－1，由水電離的c（OH－)與水電離的c（H＋)相等；C項(xiàng)，0。1mol·L－1Ba(OH)2溶液稀釋到2L時(shí)，c(OH－）＝0。1mol·L－1，c（H＋）＝eq\f（Kw，cOH－)＝10－13mol·L－1，pH＝13；D項(xiàng)，NaOH溶液是強(qiáng)堿溶液，不論怎樣稀釋，pH在常溫下不可能為6，只能無限地接近于7.]4．某溫度下,相同pH的鹽酸和醋酸溶液分別加水稀釋，pH隨溶液體積變化的曲線如圖所示.據(jù)圖判斷正確的是(）A．Ⅱ?yàn)辂}酸稀釋時(shí)pH變化曲線B．b點(diǎn)溶液的導(dǎo)電性比c點(diǎn)溶液的導(dǎo)電性強(qiáng)C．a(chǎn)點(diǎn)Kw的數(shù)值比c點(diǎn)Kw的數(shù)值大D．b點(diǎn)酸溶液的總濃度大于a點(diǎn)酸溶液的總濃度B［由圖示稀釋相同倍數(shù),pH變化大的是鹽酸，故Ⅰ為鹽酸稀釋時(shí)pH變化曲線，A錯(cuò)；b點(diǎn)比c點(diǎn)pH小,故b點(diǎn)c（H＋）大,導(dǎo)電性：b>c,B正確；C項(xiàng)，溫度不變，Kw不變，故C錯(cuò)；D項(xiàng),pH：b〉a，故c(H＋)：a〉b，D錯(cuò)。]5．常溫下，pH＝2的鹽酸與pH＝4的鹽酸，若按1∶10的體積比混合后，溶液的c（H＋）為________,pH為________。[解析］c(H＋)＝eq\f（10－2×1＋10－4×10,11）mol·L－1＝10－3mol·L－1，pH＝3。［答案]1×10－3mol·L－136．常溫下，將200mL5×10－3mol·L－1NaOH溶液與100mL2×10－2mol·L－1NaOH溶液混合后，溶液的c（OH－）為________，c（H＋)為________，pH為________。[答案］1。0×10－2mol·L－11。0×10－12mol·L－112pH相等的強(qiáng)酸、弱酸、強(qiáng)堿、弱堿稀釋規(guī)律(1）稀釋過程中強(qiáng)酸、強(qiáng)堿比弱酸、弱堿的pH變化快；（2）當(dāng)稀釋相同的倍數(shù)時(shí),強(qiáng)酸、強(qiáng)堿pH變化大于弱酸、弱堿；(3)當(dāng)稀釋至pH相同時(shí),弱酸、弱堿稀釋的倍數(shù)大。1．將純水加熱至較高溫度,下列敘述正確的是(）A．水的離子積變大,pH變小，呈酸性B．水的離子積不變，pH不變,呈中性C．水的離子積變小，pH變大，呈堿性D．水的離子積變大，pH變小，呈中性D[升高溫度，水的電離平衡右移,電離程度增大,c（H＋)和c（OH－）同時(shí)增大，Kw增大，但由于c(H＋）和c（OH－）始終保持相等，故仍呈中性.］2．下列溶液一定呈酸性的是(）A．c(H＋）＝10－6mol·L－1的溶液B．pH<7的溶液C．c(H＋)〉c（OH－)的溶液D．滴加酚酞顯無色的溶液C［酸性溶液是指c（H＋)〉c（OH－)的溶液；滴加酚酞顯無色的溶液，有可能顯酸性也有可能顯弱堿性;由于未指明溫度，不能依據(jù)c（H＋）＝10－6mol·L－1或pH<7來判斷溶液的酸堿性。]3．室溫下，取濃度相同的NaOH和HCl溶液，以3∶2體積比混合，所得溶液pH＝12，則原溶液的濃度為()A．0.01mol·L－1 B．0。017mol·L－1C．0。05mol·L－1 D．0.50mol·L－1C［設(shè)原溶液的濃度為c,兩者反應(yīng)后堿過量，應(yīng)先求c(OH－）,c(OH－）＝eq\f（3c－2c,5）＝0.01（mol·L－1），解得c＝0.05mol·L－1。]4