1、第二节水的电离和溶液的pH第一课时水的电离溶液的酸碱性与pH明课程标准扣核心素养1.认识水的电离，了解水的离子积常数。2能从电离、离子反应、化学平衡的角度分析溶液的酸碱性。3能进行溶液pH的简单计算，掌握检测溶液pH的方法。1.宏观辨识与微观探析：能从宏观与微观相结合的视角理解水的电离及溶液酸碱性。2变化观念与平衡思想：从温度、酸、碱等对水的电离的影响，理解、分析水的电离平衡移动的原因以及溶液的酸碱性与pH的关系。1水的电离(1)水是一种极弱的电解质。(2)水的电离方程式为H2OH2OH3OOH，简写为H2OHOH。(3)水的电离平衡常数K电离。2水的离子积常数(1)含义：因为水的浓度可看作常
2、数，所以水中的c(H)c(OH)可看作常数，称为水的离子积常数，简称水的离子积，用Kw表示。(2)表达式与数值：表达式Kwc(H)c(OH)，室温时，Kw1.01014。(3)影响因素：Kw只受温度影响，由于水的电离是吸热过程，温度升高，Kw增大。水电离出的c(H)和c(OH)的计算(25 时)(1)中性溶液：c(H)c(OH)1.0107 molL1。(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 molL1盐酸中由水电离出的c(H)，方法是先求出溶液中的c(OH)1012 molL1，则由水电离出的c(H)c(OH)1012 molL1。即：c(H
3、)H2Oc(OH)H2Oc(OH)。(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 molL1 NaOH溶液中由水电离出的c(OH)，方法是先求出溶液中c(H)1012 molL1，则由水电离出的c(OH)c(H)1012 molL1。即：c(OH)H2Oc(H)H2Oc(H)。名师点拨(1)Kw揭示了任何溶液中均存在水的电离平衡，H与OH共存，只是相对含量不同。(2)Kwc(H)c(OH)不仅适用于纯水(或其他中性溶液)，也适用于一切酸、碱、盐的稀溶液。Kw不随溶液中c(H)和c(OH)的改变而改变。(3)在Kwc(H)c(OH)表达式中，c(H)、
4、c(OH)均分别表示整个溶液中H、OH的物质的量浓度。在不同溶液中，c(H)、c(OH)可能不同，但任何溶液中由水电离产生的c(H)、c(OH)总是相等的。1室温下，水的电离达到平衡：H2OHOH。下列叙述正确的是()A将水加热，平衡正向移动，Kw变大B向水中加入少量NaOH固体，平衡逆向移动，c(OH)减小C向水中加入少量NaHSO4固体，c(OH)增大D向水中加入少量CH3COONa固体，Kw增大解析：选A加热后Kw变大，A项正确；向水中加入少量NaOH固体，c(OH)增大，平衡逆向移动，B项不正确；向水中加入少量NaHSO4固体，NaHSO4电离出H，c(H)增大，平衡逆向移动，c(OH
5、)减小，C项不正确；温度不变，Kw不变，D项不正确。2常温下，某溶液中由水电离出来的c(H)1.01011 molL1，该溶液可能是()二氧化硫的水溶液氯化钠水溶液硝酸钠水溶液氢氧化钠水溶液A BC D解析：选A常温下溶液中由水电离出来的c(H)1.01011 molL1，与纯水中的氢离子浓度比较可知，水的电离被抑制，溶液为酸或碱的溶液。二氧化硫溶于水生成了亚硫酸，亚硫酸电离出氢离子，会抑制水的电离，故正确；氯化钠溶液为中性，水的电离程度不会减小，故错误；硝酸钠溶液为中性，水的电离程度不会减小，故错误；氢氧化钠为强碱，会抑制水的电离，故正确。情境素材中学化学实验中，淡黄色的pH试纸常用于测定溶
6、液的酸碱性。在25 时，若溶液的pH7，试纸不变色；若pH7，试纸变蓝色。而要精确测定溶液的pH，需用pH计(如右图)。pH计主要通过测定溶液中H的浓度来测定溶液的pH。情境探究1现欲测定100 沸水的pH及酸碱性，甲同学使用pH试纸测定，请推测pH试纸呈什么颜色，溶液的酸碱性如何？提示：试纸呈淡黄色，沸水呈中性。2同样测定100 沸水的pH及酸碱性，乙同学选择了pH计，请分析pH计的读数等于7吗？水溶液还呈中性吗？提示：由于沸水电离程度增大，溶液中c(H)增大，所以测定的pHc(OH)c(H)c(OH)，c(H)107 molL1。中性溶液：c(H)c(OH)，c(H)107 molL1。碱
7、性溶液：c(H)c(OH)，c(H)107 molL1。(2)pH (3)溶液的酸碱性与pH的关系(常温下)即中性溶液的pH7，酸性溶液的pH7。2溶液pH的测定方法(1)酸碱指示剂法酸碱指示剂一般是有机弱酸或弱碱，它们的颜色在一定的pH范围内发生变化，因此，可以用这些弱酸、弱碱来粗略测定溶液的pH范围，不能准确测定出pH的具体值。几种常用指示剂的变色范围和颜色变化如表所示：指示剂变色范围(pH)遇酸的颜色遇碱的颜色甲基橙3.14.4红色(pH4.4)石蕊5.08.0红色(pH8.0)酚酞8.210.0无色(pH10.0)(2)pH试纸法(3)pH计法pH计，又叫酸度计，可以用来精密测量溶液的
8、pH。测得的溶液pH可以是整数或小数。3pH的应用应用领域实例人体健康人体各种体液都有一定的pH，当酸碱平衡失调时，人体就表现出病变，因而可以利用检测血液中的pH来诊断疾病生活应用利用护发素保护头发，就是通过调节头发的pH使之达到适宜的酸碱度环保领域酸性或碱性的废水的处理，可以利用中和反应调节其pH农业生产土壤的pH影响植物对不同形态养分的吸收及养分的有效性，各种作物的生长也都对土壤的pH范围有一定的要求，因而应注意保持土壤的酸碱性科学实验、工业生产溶液的pH控制常常是影响实验结果或产品质量、产量的一个关键因素名师点拨(1)常温下，比较pH与7的相对大小可用于判断溶液的酸碱性，但在不指明温度的
9、情况下，pH7的溶液不一定呈中性。(2)pHlg c(H)，这里的c(H)指溶液中的氢离子浓度，而非水电离产生的氢离子浓度。(3)溶液呈酸性或碱性的本质在于溶液中c(H)与c(OH)的相对大小，而不在于c(H)或c(OH)的绝对大小。在一定温度下，c(H)与c(OH)此增彼减，但Kwc(H)c(OH)始终不变。(4)在分析c(H)、pH与溶液的酸碱性的关系时，要注意溶液的温度是否为常温。(5)溶液的pH范围通常是014，对于c(H)1 molL1或c(OH)1 molL1的电解质溶液用pH表示其酸碱性比直接使用c(H)或c(OH)表示要方便。当c(H)或c(OH)大于1 molL1时，则直接用
10、c(H)或c(OH)来表示溶液的酸碱性。(6)若溶液具有漂白性，则不能用酸碱指示剂测定溶液的酸碱性，也不能用pH试纸测定其pH。如不能用pH试纸测量氯水的pH。1下列说法正确的是()ApH7的溶液一定显中性B常温下由水电离出的c(OH)为1108 molL1的溶液一定呈酸性Cc(H)c(OH)的溶液一定显碱性Dc(OH)1106 molL1的溶液一定呈碱性解析：选C溶液的酸碱性取决于c(H)与c(OH)的相对大小，利用pH或c(H)判断时应注意温度。常温下由水电离出的c(OH)为1108 molL1，可能溶液中c(OH)1108 molL1，c(H)1106 molL1，溶液呈酸性，也可能溶液
11、中c(H)1108 molL1，c(OH)1106 molL1，溶液呈碱性。2关于pH的测定，下列说法正确的是()ApH试纸在使用之前应用蒸馏水润湿B用pH试纸测得某盐酸的pH2.3C利用酸碱指示剂可以测溶液的pHDpH计是精确测定溶液pH的仪器解析：选DpH试纸在使用前不能用水润湿，否则会使酸、碱溶液中的c(H)发生变化，造成误差，故A项错误；用pH试纸测出的pH是整数，故B项错误；酸碱指示剂只能判断溶液的酸碱性，无法测pH，故C项错误；pH计可以精确测定溶液的pH，一般可以精确到0.1，故D项正确。25 时，pH的简单计算。(1)0.05 molL1硫酸溶液的pH_。0.01 molL1N
12、aOH溶液的pH_。提示：0.05 molL1硫酸溶液中，c(H)2c(SO)0.1 molL1，则pHlg c(H)1；0.01 molL1氢氧化钠溶液中c(OH)102 molL1，则c(H)1012 molL1，则溶液的pHlg 101212。(2)1 mL pH2的硫酸加水稀释至100 mL，pH_。提示：1 mL pH2的H2SO4溶液加水稀释到100 mL，溶液中c(H)由0.01 molL1变为0.000 1 molL1，则稀释后溶液的pHlg 0.000 14。(3)常温下，由水电离出的c(H)11012 molL1，则该溶液的可能pH_。提示：如果该溶液呈酸性：c(H)0.0
13、1 molL1，溶液的pHlg 0.012；如果该溶液呈碱性：c(OH)0.01 molL1，c(H) molL1 molL111012 molL1，则溶液的pHlg 1101212。(4)体积均为100 mL pH2的CH3COOH溶液与一元酸HX溶液，加水稀释过程中pH与溶液体积的变化关系如图所示，则HX的电离平衡常数_(填“大于”“小于”或“等于”)CH3COOH的电离平衡常数。提示：pH相等的酸中，加水稀释促进弱酸电离，稀释相同的倍数，pH变化大的为较强的酸，变化小的为较弱的酸，所以HX的酸性大于醋酸，则HX的电离平衡常数大于醋酸。(5)常温下，pH12的NaOH溶液与pH1的HCl溶
14、液按一定比例混合，所得溶液pH2，则NaOH溶液与HCl溶液的体积比为_。提示：pH12的NaOH溶液中c(OH)102 molL1，pH1的HCl溶液中c(H)0.1 molL1；设氢氧化钠溶液体积为V(碱)，盐酸溶液体积为V(酸)，依据混合溶液的pH2知，氢离子过量，则混合溶液中氢离子浓度为c(H)0.01 molL1，得V(碱)V(酸)92。1单一溶液pH的计算(1)强酸溶液，如HnA溶液，设溶质的物质的量浓度为c molL1，c(H)nc molL1，pHlg c(H)lg nc。(2)强碱溶液，如B(OH)n溶液，设溶质的物质的量浓度为c molL1，c(H) molL1，pHlg
15、c(H)14lg nc。2两强酸混合后pH的计算由c(H)混先求出混合后溶液的c(H)混，再根据公式pHlg c(H)混求pH。若两强酸溶液等体积混合，可采用速算方法：混合后溶液的pH等于混合前小的pH加0.3。如pH3和pH5的盐酸等体积混合后，pH3.3。3两强碱混合后pH的计算由c(OH)混先求出混合后的c(OH)混，再通过Kw求出混合后的c(H)，最后求pH。若两强碱溶液等体积混合，可采用速算方法：混合后溶液的pH等于混合前大的pH减0.3。如pH9和pH11的烧碱溶液等体积混合后，pH10.7。4强酸、强碱混合后溶液pH的计算方法(1)若强酸、强碱混合恰好完全反应，则混合后溶液中的p
16、H7(25 )。(2)若酸过量，直接求反应后溶液中的c混(H)，c混(H)。(3)若碱过量，应先求混合后溶液中的c混(OH)，再求c混(H)，c混(OH)，c混(H)。5酸、碱溶液稀释时pH的变化与计算(1)酸、碱溶液稀释时pH的计算酸(pHa)碱(pHb)弱酸强酸弱碱强碱稀释10n倍pHan7pHanbn7pHbn7无限稀释此时考虑水的电离，pH只能接近7(略小于7)此时考虑水的电离，pH只能接近7(略大于7)(2)酸、碱溶液稀释时pH的变化趋势对于pH相同的强酸和弱酸(或强碱和弱碱)溶液稀释相同的倍数，强酸(或强碱)溶液的pH变化幅度大(如下图所示)。这是因为强酸(或强碱)已完全电离，随着
17、加水稀释，溶液中H(或OH)的物质的量(水电离的除外)不会增多，而弱酸(或弱碱)随着加水稀释，电离程度增大，H(或OH)的物质的量会不断增多。名师点拨(1)两种强酸等体积混合时，若二者pH之差2，则pH混pH小0.3；两种强碱等体积混合时，若二者pH之差2，则pH混pH大0.3。(2)计算混合溶液的pH时，一般忽视两溶液混合时体积的变化，即混合液的总体积等于两溶液的体积之和。(3)对于物质的量浓度相同的强酸和弱酸(或强碱和弱碱)溶液，虽然起始时溶液pH不同，但若稀释相同倍数，仍是强酸(或强碱)pH的变化幅度大。1T 时，将V1 mL pH2的H2SO4溶液和V2 mL 0.02 molL1 N
18、aOH溶液混合(忽略体积变化)，混合后溶液的pH3，则V1V2为()A92 B101C73 D无法计算解析：选CV1 mL pH2的硫酸溶液中n(H)c1V11102 molL1V1103 LV1 105 mol，V2 mL 0.02 molL1 NaOH溶液中n(OH)c2V22102 molL1V2103 L2V2105 mol，两溶液混合后的溶液呈酸性，故n(H)n(OH)，混合后的溶液中c(H)103 molL1，将n(H)和n(OH)代入，解得V1V273，故C正确。2已知在100 时水的离子积Kw11012，下列溶液的温度均为100 。其中说法正确的是()A0.005 molL1H
19、2SO4溶液，pH2B0.001 molL1NaOH溶液，pH11C0.005 molL1H2SO4溶液与0.01 molL1 NaOH溶液等体积混合，混合溶液的pH为6，溶液显酸性D完全中和50 mL pH3的H2SO4溶液，需要pH9的NaOH溶液100 mL解析：选AA项，0.005 molL1H2SO4溶液中，c(H)0.005 molL120.01 molL1，pHlg c(H)lg 0.012；B项，0.001 molL1 NaOH溶液中，c(OH)0.001 molL1，c(H) molL11109 molL1，pHlg(1109)9；C项，0.005 molL1 H2SO4溶液
20、与0.01 molL1 NaOH溶液等体积混合，溶液呈中性，pH6；D项，pH3的H2SO4溶液中c(H)103 molL1，pH9的NaOH溶液中c(OH)103 molL1，二者完全中和，需要溶液的体积相等。3pH2的两种一元酸x和y，体积均为100 mL，稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示。分别滴加NaOH溶液(c0.1 molL1)至pH7，消耗NaOH溶液的体积为Vx、Vy，则()Ax为弱酸，VxVyCy为弱酸，VxVy解析：选C由图像可知x稀释10倍，pH变化1个单位(从pH2变化为pH3)，故x为强酸，而y稀释10倍，pH变化小于1个单位，故y为弱酸，排除选项A、D；pH都为
21、2的x、y，前者浓度为0.01 molL1，而后者浓度大于0.01 molL1，故中和至pH7时，后者消耗碱的体积大，故选项C正确。4求温室下，下列溶液的pH(已知：lg 20.3)：(1)某H2SO4溶液的浓度是0.005 molL1，此溶液的pH为_。用水稀释到原来体积的100倍，pH为_。再继续稀释104倍，pH为_。(2)pH3的盐酸与pH5的硫酸等体积混合，pH为_。(3)pH10和pH12的两种NaOH溶液等体积混合，pH为_。(4)pH12的NaOH溶液和pH4的HCl溶液等体积混合，pH为_。解析：(1)c(H)0.005 molL120.01 molL1，pHlg 1022。
22、c(H)0.01 molL1100104 molL1，pHlg 1044。pH接近7(酸无限稀释后不会变成碱)。(2)c(H) molL15104 molL1，pHlg(5104)4lg 54(1lg 2)3lg 23.3(强调103是105的100倍，所以105可以忽略不计)。(3)c(OH) molL15103 molL1，c(H) molL121012 molL1，pHlg(21012)12lg 211.7。(4)NaOH溶液中c(OH)102 molL1；HCl溶液中c(H)104 molL1，二者等体积反应，碱过量，反应后溶液呈碱性。所以反应后c(OH) molL15103 molL
23、1，c(H) molL121012 molL1，pHlg(21012)12lg 211.7。答案：(1)24接近7(2)3.3(3)11.7(4)11.7分级训练课课过关_1水的电离过程为H2OHOH，在25 时水的离子积为Kw1.01014，在35 时水的离子积为Kw2.11014，则下列叙述正确的是()A水的电离是个吸热过程B35 时c(H)105 molL1，则稀释后氨水中氢离子浓度9，故C错误；把pH8的NaOH溶液稀释10倍，pH接近7，故D错误。4水的电离平衡曲线如图所示。下列说法正确的是()A温度：bcaB仅升高温度，可从a点变为c点C水的离子积常数Kw：dcbDb点对应温度下，
24、0.5 molL1 H2SO4溶液与1 molL1 KOH溶液等体积混合，充分反应后，所得溶液中c(H)1.0 107molL1解析：选A水的电离是吸热过程，温度越高越有利于电离平衡正向移动，c(H)和c(OH)都会变大，所以温度：bca，故A正确；仅升高温度，c(H)和c(OH)都会变大，而从a点变为c点，c(OH)不变，显然矛盾，故B错误；根据Kwc(H)c(OH)，分别代入b、c、a点数据，可计算出相应温度下的水的离子积常数Kw分别为1012、1013、1014，又因a点和d点在同一条曲线上，水的离子积常数Kw相等，因而水的离子积常数Kw：bcd，故C错误；0.5 molL1 H2SO4
25、溶液与1 molL1 KOH溶液等体积混合，恰好完全反应生成硫酸钾和水，而硫酸钾溶液呈中性，所以c(H)c(OH)，则c(H) molL1 molL11.0106 molL1，故D错误。5常温下，pH3的醋酸和0.01 molL1 NaOH溶液两种溶液中，由水电离产生的氢离子浓度之比()是()A110 B14C101 D无法计算解析：选CpH3的醋酸中氢离子浓度为0.001 molL1，溶液中氢氧根离子全部由水电离产生，溶液中氢氧根离子的浓度为 molL111011 molL1，即由水电离产生的氢离子浓度为11011 molL1；0.01 molL1 NaOH溶液氢氧根离子的浓度为0.01 m
26、olL1，氢氧化钠溶液中的氢离子全部由水电离产生，溶液中氢离子的浓度为molL111012 molL1，所以两溶液中由水电离产生的氢离子浓度之比为11011 molL111012 molL1101，故选C。6计算25 时下列溶液的pH：(1)1 mL pH2的H2SO4加水稀释至100 mL，pH_。(2)0.001 molL1盐酸，pH_。(3)0.01 molL1NaOH溶液，pH_。(4)0.015 molL1硫酸溶液与0.01 molL1 NaOH溶液等体积混合，混合溶液的pH_。解析：(1)强酸稀释100倍，pH变化2个单位，即稀释后溶液的pH4。(2)c(H)103 molL1，则pH3。(3)c(OH)0.01 molL1，c(H) molL11012 molL1，pHlg 101212。(4)酸碱发生中和反应时，酸过量，则c(H) molL10.01 molL1，pHlg 0.012。答案：(1)4(2)3(3)12(4)2