资源简介

(共41张PPT)
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第二节 水的电离和溶液的pH
第一课时 水的电离和溶液的pH
在之前的学习中，我们学习了强、弱电解质，作为其溶剂的水呢？
新课导入
水是一种弱电解质，有什么方法可以证明？
纯水大部分以H2O分子的形式存在，但其中也存在着极少量的离子。
在之前的学习中，我们学习了强、弱电解质，作为其溶剂的水呢？
水的电离
水合氢离子
水中没有独立存在的H+，所有的H+必须依附在H2O上，以H3O+的形式存在
精确的导电性实验表明，纯水绝大部分以H2O的形式存在，但其中也存在着极少量的H3O+（水合氢离子）和OH-。这表明水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离:
H2O＋ H2O H3O＋ ＋OH－
简写为：
H2O H＋ ＋OH－
在之前的学习中，我们学习了强、弱电解质，作为其溶剂的水呢？
水的电离
同前面所学平衡一样，水的电离平衡也具有如下特点：
v电离
v结合
v电离 = v结合
t
t
υ
电离平衡状态
逆、等、动、定、变
H2O H＋ ＋OH－
存在微粒：
H+、OH-、H2O
那么，如何衡量水电离的程度？
在之前的学习中，我们学习了强、弱电解质，作为其溶剂的水呢？
水的离子积常数Kw
水的电离常数表达式
K电离 =
c(H+)·c(OH-)
c(H2O)
对于纯水和稀溶液，
c(H2O)为常数，看作”1”
水的离子积
Kw =c(H+)·c(OH-)
适用于纯水和稀溶液
该表达式中的c(H+)与c(OH-)是c溶液(H+)与c溶液(OH-)
c溶液(H+)·c溶液(OH-)=Kw
c水(H+)=c水(OH-)
随着温度的升高，水的离子积增大。
ΔH > 0
电离常数在电解质确定时，只与温度有关
在之前的学习中，我们学习了强、弱电解质，作为其溶剂的水呢？
水的电离
分析下表中的数据有何规律，并解释之。
t/℃ 0 10 20 25 40 50 90 100
KW/10-14 0.114 0.292 0.681 1.01 2.92 5.47 38.0 54.5
随着温度的升高，水的离子积增大。
25℃时，Kw ≈ 1×10-14 ; 100℃时，Kw ≈ 1×10-12
25℃时水电离出的c(H+)=________mol·L-1，c(OH-)=_______mol·L-1；
100℃时水电离出的c(H+)=________mol·L-1，c(OH-)=_______mol·L-1；
1×10-7
1×10-7
1×10-6
1×10-6
ΔH > 0
在之前的学习中，我们学习了强、弱电解质，作为其溶剂的水呢？
水的电离
c(H+) ≈ 0.1 mol/L
HCl = H+ + Cl-
c(OH-) = Kw /c(H+)＝ 1.0×10-13 mol/L
室温下，Kw = 1.0×10-14
由水电离产生的c水(H+)＝c水(OH-) ＝ 1.0×10-13 mol/L
室温下，0.1 mol/L的稀盐酸中，c(H+)、c(OH-)、由水电离产生的 c水(H+)、 c水(OH-)各多少？
多
极少
H2O = H+ + OH-
在之前的学习中，我们学习了强、弱电解质，作为其溶剂的水呢？
水的电离
c(OH-) ≈ 0.1 mol/L
NaOH = Na+ + OH-
c(H+) = Kw /c(OH-)＝ 1.0×10-13 mol/L
室温下，Kw = 1.0×10-14
由水电离产生的c水(H+)＝c水(OH-) ＝ 1.0×10-13 mol/L
室温下，0.1 mol/L的 NaOH 溶液中，c(H+)、c(OH-)、由水电离产生的 c水(H+)、 c水(OH-)各多少？
多
极少
H2O = H+ + OH-
在之前的学习中，我们学习了强、弱电解质，作为其溶剂的水呢？
水的电离
水的电离平衡影响因素有哪些？
体系变化条件　　　 平衡移动方向 Kw 水的电 离程度 c(OH－) c(H＋)
酸
碱
可溶性盐 Na2CO3
NH4Cl
温度 升温
降温
其他：如Na
逆
逆
逆
正
正
正
正
不变
不变
不变
不变
不变
增大
减小
减小
减小
减小
增大
增大
增大
增大
减小
减小
减小
增大
增大
增大
增大
减小
减小
减小
减小
增大
增大
增大
水的电离平衡曲线
1、曲线上的任意点(如a，b，c)的Kw都 ，
即c(H＋)·c(OH－) ，温度 。
2、曲线外的任意点(如d)与曲线上任意点的Kw ，温度 。
相同
相同
相同
3、实现曲线上点之间的转化需保持温度不变，改变 ；
实现曲线上点与曲线外点之间的转化一定改变 。
不同
不同
酸碱性
温度
溶液的pH
体系 纯水 （常温） 向纯水中加入少量盐酸 向纯水中加入少量NaOH溶液 纯水
（90 ℃）
酸碱性
比较下列情况中，c(H+)和c(OH-)的值或变化趋势（增大或者减小）
c(OH-)
c(H+)和c(OH-)
的大小比较
c(H+)
c(H+)＞c(OH-)
1×10-7 mol/L
1×10-7 mol/L
减小
增大
c(H+)＝c(OH-)
c(H+)＜c(OH-)
增大
减小
c(H+)＝c(OH-)
增大
增大
中性
酸性
碱性
中性
溶液的pH
当c(H+)或c(OH-)很小时，用c(H+)或c(OH-)表示溶液的酸碱性方便吗？
你知道还可以用什么方法表示溶液的酸碱性？
“pH”是由丹麦化学家彼得·索仑森在1909年提出的。索仑森当时在一家啤酒厂工作，经常要化验啤酒中所含H+浓度。每次化验结果都要记录许多个零，颇为繁琐，经过长期潜心研究，他发现：用H+浓度的负对数来表示酸碱性非常方便，并把它称为溶液的pH(p代表德语Potenz，意思是浓度，H代表H+)。
溶液的pH
当c(H+)/c(OH-) ≤ 1×10-1 mol·L-1时，为了方便且直观，可用pH表示溶液酸碱性规定pH是c(H+)的负对数：
pH=-lg c(H+)
如：已知在常温下某溶液的 c(H+) = 1×10-5 mol·L-1，则其pH=_____。
pH=-lg c(H+) =-lg 10-5 = 5
5
已知在常温下某溶液的 c(OH-) = 1×10-5 mol·L-1，则其pH=_____。
pH=-lg c(H+) =-lg 10-9 = 9
9

从数学角度研究，c(H+)越大，pH越小
溶液的pH
25℃时，c溶液(H+)·c溶液(OH-)=10-14
pH + pOH = 14
用pH表示溶液酸碱性时，pH的取值范围一般在0~14（25℃时）之间，即适用于1×10-14 mol/L ≤ c(H+) / c(OH-) ≤1 mol/L的稀溶液
酸性增强
碱性增强
中性
常温下，溶液的pH与溶液酸碱性的对应关系
溶液pH的测定方法
1.酸碱指示剂法
花青素在不同pH环境中的颜色
溶液pH的测定方法
只能粗略测定溶液的pH范围，不能准确测定出pH的具体值
指示剂的变色范围: 指示剂发生颜色变化的pH值范围
pH 1 2 3.1 4.4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
甲基橙 红色 橙色 黄色
石蕊 红色 紫色 蓝色
酚酞 无色 浅红色 红色
溶液pH的测定方法
2.定量测量——pH试纸法
（2）种类
（1）pH试纸是将试纸用多种酸碱指示剂的混合溶液浸透，经晾干制成的。它对不同pH的溶液能显示不同的颜色，可用于迅速测定溶液的pH。
广泛pH试纸：其pH范围是 (最常用)，可以识别的pH差约为 。
精密pH试纸：可判别0.2或0.3的pH差值。
专用pH试纸：用于酸性、中性或碱性溶液。
1～14
1
溶液pH的测定方法
C、用广泛pH试纸测得的pH是整数，不会有小数
（3）使用方法：取一小块试纸放在干净的玻璃板上，用干净的玻璃棒蘸取溶液点在试纸的中央，待显色后，与标准的比色卡对比，得出溶液的pH
A、测定溶液的pH时，不能将试纸用水润湿。 (将溶液稀释，导致所测定的pH不准确)
B、使用的玻璃器皿要干净
溶液pH的测定方法
pH范围：0~14(常用)/0~10
识别的pH差：约为1
pH范围：范围较窄
识别的pH差：约为0.2/0.3
溶液pH的测定方法
2.定量测量——pH计法（可精确到0.1）
通过电子仪器，把仪器的探棒放入溶液即可在显示屏上读出数据，该法精确度高。
pH计
溶液pH的测定方法
pH计，又叫酸度计，可用来精密测量溶液的pH，其量程为0~14。人们根据生产与生活的需要，研究了多种类型的pH计，广泛应用于工业、农业、科研和环保等领域。
pH的应用
血液的正常 pH 范围是 7.35~7.45。大多数体液都要保持一个较小的 pH 变化范围，如果 pH 变化超出范围，就可能产生危害。血浆中H2CO3/HCO3-缓冲体系对稳定体系的酸碱度发挥着重要作用。
CO2(g)+H2O(l) H2CO3(aq) H+(aq)+HCO3-(aq)
当体系中增加少量强酸时，平衡向逆反应方向移动而消耗H+ ；当增加少量强碱时，平衡向正反应方向移动而消耗OH- 。由于HCO3- 和H2CO3 的浓度较大且可以调节，因此可以防止体系的pH出现较大幅度的变化。
1、医学上血液的pH是诊断疾病的一个重要参数
测试和调控溶液的pH，对工农业生产、科学研究，以及日常生活和医疗保健等都具有重要意义。
pH的应用
2、人体健康调节，如洗发时，
护发素主要功能是调节头发的pH使之达到适宜的酸碱度
洗发水是碱性的，能够洗去油污，但是对头发有一定的伤害
护发素是酸性的，和洗发水发生中和反应，减少对头发的伤害，起到护发的作用
pH的应用
H2SO4 + Ca(OH)2 == CaSO4 +2H2O
硫酸厂的污水中常含有硫酸等物质，可以用熟石灰进行中和处理
3、环保领域中酸性或碱性废水常利用中和反应进行处理
pH的应用
适宜西瓜种植的土地酸碱度为5-7
适宜高粱种植的土地酸碱度为5.5-7.5
适宜芦荟种植的土地酸碱度为6-7
4、农业生产中，调节土壤的pH，使其更适宜农作物生长
溶液的pH
5、在科学实验和工业生产中，溶液 pH 的控制常常是影响实验结果或产品质量、产量的一个重要因素
pH的计算
2、酸性溶液，先算c(H+)，pH= - lgc(H+)，
碱性溶液，先算c(OH-)， pOH= - lgc(OH-)， pH= 14 – pOH（常温）
3、在加法运算中，相差100倍以上（含100）可忽略小的数！
4、lg2≈0.3；lg3≈0.5；lg5≈0.7。
pH计算的解题思路
1、pH=﹣lgc(H+)， c(H+)·c(OH-) = Kw
pH的计算
1、单一溶液pH的计算
②若为碱性，先求c(OH-) 后，由Kw求c(H+)，再求pH
①若为酸性，先求出c(H+)后，由pH =-lg c(H+)求pH
例如：强酸(HnA)溶液的浓度为c mol/L，则c(H＋)＝nc mol/L，pH＝－lg c(H＋)＝－lg (nc)。
例如：25 ℃，强碱[B(OH)n]溶液的浓度为c mol/L，c(OH-)＝nc mol/L，则 c(H＋)＝10-14/nc mol/L，pH＝－lg c(H＋)＝14＋lg (nc)。
pH的计算
2、混合溶液pH的计算
①两种强酸混合：直接求出c(H＋)混，再据此求pH。
关键：
1、抓住氢离子进行计算！
2、当相加、减的两个量相差100倍以上时，小的可忽略
例1：计算pH=3的盐酸与pH=5的硫酸等体积混合后的pH。
c(H＋) ＝ mol/L ＝5×10－4 mol/L
V10－3＋V10－5
2V
pH＝－lgc(H＋)＝－lg(5×10－4)＝3.3
【结论】两种pH不同的强酸等体积混合时ΔpH≥2时，pH混=pH小+0.3
pH的计算
②两种强碱混合：先求出c(OH－)混，再据Kw求出c(H＋)混，最后求pH。
关键：抓住OH- 进行计算！再转化为H+
例2：计算pH=10与pH=12的NaOH溶液等体积混合后的pH。
c(OH－) ＝ mol/L ＝5×10－3 mol/L
10－4 V+10－2V
2V
pH＝－lgc(H＋) ＝－ lg(2×10－12)＝11.7
【结论】两种pH不同的强碱等体积混合时ΔpH≥2 时，pH混=pH大- 0.3
pH的计算
③强酸强碱混合：”谁过量先求谁”
pH=7（常温）
a、当n(H＋)＝n(OH－)时，恰好中和
b、当n(H＋)＞n(OH－)时，酸过量
c、当n(H＋)＜n(OH－)时，碱过量
pH的计算
例4：在25℃时，100ml 0.4mol/L的盐酸与等体积0.6 mol/L的NaOH溶液混合后，溶液的pH值等于多少？
例3：在25℃时，100ml 0.6mol/L的盐酸与等体积0.4 mol/L 的NaOH溶液混合后，溶液的pH值等于多少？
NaOH + HCl == NaCl + H2O
0.06
0.04
NaOH + HCl == NaCl + H2O
0.06
0.04
pH=1
pH=13
pH的计算
3、强酸、强碱溶液等体积混合后，pH的变化规律
1、pH1+pH2 = 14
2、pH1+pH2 ＞ 14
3、pH1+pH2 ＜ 14
混合后为中性 pH=7
混合后为碱性 pH＞7
混合后为酸性 pH＜7
例5：常温时，pH=4的H2SO4溶液与pH=11的NaOH溶液混合，当混合 溶液的pH=10时，则两溶液的体积比为 。
9∶2
4、一强一弱等体积混合且pH之和等于14
1、若为强酸、弱碱溶液，则混合后溶液显 碱 性。
2、若为弱酸、强碱溶液，则混合后溶液显 酸 性。
弱的浓度大！
pH的计算
1、若为一元强酸（a mol·L－1）、一元强碱（b mol·L－1）溶液等体积混合后呈中性，则混合前a ＝ b。
2、若为一元强酸（a mol·L－1）、一元弱碱（b mol·L－1）溶液等体积混合后呈中性，则混合前a ＜ b。
3、若为一元弱酸（a mol·L－1）、一元强碱（b mol·L－1）溶液等体积混合后呈中性，则混合前a ＞ b。
5、一元酸和一元碱溶液混合呈中性
弱的浓度大！
规律：谁弱谁过量，谁弱显谁性。
原因：酸和碱已电离出的H＋与OH－恰好中和，谁弱谁的H＋或OH－有储备(即物质过量)，还能继续电离。
酸或碱稀释后溶液pH的计算（25℃）
pH的计算
5、酸或碱稀释后溶液pH的计算（25℃）

无限稀释酸溶液，pH接近7，略小于7（不可能等于/大于7）

无限稀释碱溶液，pH接近7，略大于7（不可能等于/小于7）
稀释酸溶液，pH增大(不超过7)；稀释碱溶液，pH减小(不小于7)
pH的计算
7
3
pH
V水
1、强酸的稀释
盐酸
醋酸
V水
3
2
pH
10倍
11
7
pH
V水
NaOH
氨水
V水
12
11
pH
10倍
2、弱酸的稀释
3、强碱的稀释
4、弱碱的稀释
随堂训练
1.pH＝2的A、B两种酸溶液各1 mL，分别加水稀释到1000 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，A酸溶液的酸性比B酸溶液强
C. a＝5时，A是强酸，B是弱酸
D. 一定有关系：5＞a＞2
C
随堂训练
2.某温度下，相同pH值的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释，平衡pH值随溶液体积变化的曲线如下图所示。据图判断正确的是（ ）
A.Ⅱ为盐酸稀释时的pH值变化曲线
B.b点溶液的导电性比c点溶液的导电性强
C.a点KW的数值比c点KW的数值大
D.b点酸的总浓度大于a点酸的总浓度
B
随堂训练
3.常温下一种pH为2 的酸溶液与一种pH为12 的碱溶液等体积相混合，对溶液的酸碱性的说法正确的是（ ）
A.若是二元强酸和一元强碱，混合液为酸性
B.若是浓的强酸和稀的强碱，混合液中呈酸性
C.若是浓的弱酸和稀的强碱，混合液呈碱性
D.若是强酸和强碱相混合，溶液反应后呈中性
D
随堂训练
4.（双选）同体积的pH为3的盐酸、硫酸、醋酸和硝酸四种溶液，分别加入足量的锌粉，叙述正确的是（ ）
A.硫酸溶液中放出的氢气的量最多
B.醋酸溶液中放出的氢气的量最多
C.盐酸和硝酸中放出的氢气的量相等
D.盐酸比硝酸放出的氢气的量多
BD
非常感谢您的观看

展开更多......

收起↑