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第二节 水的电离和溶液的pH
人教版选择性必修一
高二化学
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
水的导电性实验
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。
一、水的电离
水的导电性实验
精确的电导性实验表明，纯水大部分以H0分子的形式存在，但其中也存在着极少量的离子。
水的电导率测定
一、水的电离
【结论】
纯水能发生微弱的电离
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-
一、水的电离
当水的电离达到平衡时，电离产物H+和OH-浓度之积是一个常数，记作KW：
H2O H+ + OH-
KW ＝ c(H+) · c(OH-)
水的离子积——常数
一、水的电离
Kw叫做水的离子积常数，简称水的离子积。
表达式：
KW ＝ c(H+) · c(OH-)
水的离子积——常数
常温时，KW＝c(H+)·c(OH-)＝1×10-14
（1） KW 为常数，无单位
（2）c(H+)表示溶液中总的H+浓度,c(OH-)表示溶液中总的OH-浓度
一、水的电离
注：
探究影响水电离平衡的因素
一、水的电离
H2O H+ + OH-
设计实验方案，寻找证据
影响水电离平衡的因素
实验方案
实验现象
实验结论
探究影响水电离平衡的因素
一、水的电离
H2O H+ + OH-
设计实验方案，寻找证据
实验 c(OH-) c(H+) 改变温度
实验方案 加入Na0H固体，冷却后测溶液的PH 通入HCI气体，测溶液的PH 升高温度、降低温度，分别测水的PH
实验现象
实验结论
探究影响水电离平衡的因素
一、水的电离
【实验方案1】
向水中逐渐加入少量Na0H固体，分别配制成0.001 mol/L和0.1 mol/L Na0H溶液，测定两溶液的pH(常温)
【实验现象】
粒子的种类、来源
粒子的相互作用
加入Na0H，瞬间溶液中c(OH-)增大水的电离平衡逆向移动c(H+)减小，pH增大
【实验结论】
向水中加入碱，c(OH-)增大，水的电离平衡逆向移动。
探究影响水电离平衡的因素
一、水的电离
【实验方案2】
配制6种不同浓度Na0H溶液，用pH计测定溶液的pH
【实验现象】
【实验结论】
常温时，稀Na0H溶液中c(H+)·c(OH-)为常数
表达式：
KW ＝ c(H+) · c(OH-)
常温时，KW＝c(H+)·c(OH-)＝1×10-14
KW 不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。
一、水的电离
注：
探究影响水电离平衡的因素
探究影响水电离平衡的因素
一、水的电离
【实验方案3】
将水分别升高温度、降低温度测量水的pH。
用pH计测定不同温度下纯水的pH，计算KW
【实验现象】
【实验结论】
升高温度，水的电离平衡正向移动，KW增大。
T/℃ 0 10 20 25 40 50 100
Kw/10-14 0.114 0.292 0.681 1.00 2.92 5.47 55.0
表达式：
KW ＝ c(H+) · c(OH-)
常温时，KW＝c(H+)·c(OH-)＝1×10-14
KW 与温度有关，温度升高， KW增大。
一、水的电离
KW 的影响因素：
探究影响水电离平衡的因素
体系 常温纯水 向纯水中加入少量盐酸(常温) 向纯水中加入少量Na0H溶液(常温) 纯水(90°C)
c(H+) 1Xmol/L 增大 减小 增大
c(OH-) 1Xmol/L 减小 增大 增大
c(H+)和c(OH-)大小比较 = c(H+)>c(OH-) c(H+)在下列情况下，c(OH-)、 c(H+)的值或变化趋势：
二、溶液的酸碱性与pH
1、溶液的酸碱性由c(H+)和c(0H)相对大小决定：
二、溶液的酸碱性与pH
c(H+) = c(OH-)
c(H+) > c(OH-)
c(H+) < c(OH-)
中性
酸性
碱性
常温时：KW＝ c(H+) · c(OH-) ＝ 1×10-14
c(H+) =1×10-7
c(H+) ＞1×10-7
c(H+) ＜1×10-7
2、PH和c(H+) 的关系：
二、溶液的酸碱性与pH
pH＝ - lg c(H+)
c(H+)＝1×10-3 mol/L
pH＝ -lg10-3 ＝3
c(OH-)＝1×10-4 mol/L
1×10-3 mol/L盐酸，求溶液的pH。
常温下，1×10-4 mol/L NaOH溶液，求溶液的pH。
c(H+)＝KW /c(OH-)＝1×10-10 mol/L　
c(H+)和c(OH-)都较小的稀溶液（小于1 mol/L）
例1：
例2：
pH的适用范围：
3、溶液的酸碱性与pH的关系：
二、溶液的酸碱性与pH
t℃时，某溶液中c(H+)=1X mol/L,分析该溶液的酸碱性。
若t = 10℃、25℃、90℃， 溶液的酸碱性？
t ℃ KW c(H+) c(OH-) c(H+)和c(OH-) 大小比较 酸碱性
25 1X 1X 1X c(H+)=c(OH-) 中性
10 <1X 1X <1X c(H+)>c(OH-) 酸性
90 >1X 1X >1X c(H+)3、溶液的酸碱性与pH的关系：
二、溶液的酸碱性与pH
pH越小，酸性越强
pH越大，碱性越强
PH 溶液的酸碱性
pH<7 溶液呈酸性，pH越小，酸性越强
pH=7 溶液呈中性
pH>7 溶液呈碱性，pH越大，碱性越强
广泛pH试纸
精密pH试纸
pH 计（酸度计）
二、溶液的酸碱性与pH
4、PH的测定：
无限稀释，pH趋向于7
二、溶液的酸碱性与pH
5、溶液稀释图像分析：
【思考】
实验室有一瓶未知浓度的NaOH溶液，一瓶浓度为0.100 mol/L的HCl溶液，如何准确测出NaOH溶液的浓度？
三、酸碱中和滴定
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)的方法
酸碱中和滴定：
三、酸碱中和滴定
测定物质中元素、离子、官能团等各成分的含量
1）化学分析法
依特定的化学反应及其计量关系对物质进行分析的方法
2）仪器分析法
利用特定的仪器对物质进行定量分析的方法
常量分析、微量分析和超微量分析
三、酸碱中和滴定
定量分析：
确定物质的成分，包括元素、无机物所含的离子和有机物所含的官能团。
三、酸碱中和滴定
定性分析：
① 中和反应的实质：
② 在酸碱恰好反应时：
若是一元酸和一元碱反应：
c酸·V酸 ＝ c碱·V碱
反应中H+与OH-的物质的量相等
H+ + OH- = H2O
n(H+) ＝ n(OH- )
三、酸碱中和滴定
原理：
V[HCl(aq)]
V[NaOH(aq)]
＝ c(HCl)
.
c(NaOH)
.
c(HCl)
V[HCl(aq)]
c(NaOH)
＝
.
V[NaOH(aq)]
测量关键点：准确测量参加反应的两种溶液的体积
三、酸碱中和滴定
待测液的浓度计算：
最小分刻度：0.1 mL
可估读到 0.01 mL
酸式滴定管、碱式滴定管、铁架台、滴定管夹、铁架台、锥形瓶 、容量瓶等
三、酸碱中和滴定
主要仪器：
精密度：
0.01mL
酸式滴定管
碱式滴定管
标有量程、使用温度、刻度
酸性、
氧化性的试剂
碱性的试剂
最小分刻度：0.1 mL
可估读到 0.01 mL
尖嘴部分
无刻度
带玻璃活塞
带玻璃球的乳胶管
三、酸碱中和滴定
主要仪器：
pH
在突变范围内指示剂有明显的颜色变化。
石蕊的紫色和蓝色差别不够明显，不用作指示剂。
甲基橙
石蕊
酚酞
待测NaOH溶液
0.100 mol/L盐酸
酸碱指示剂的颜色在pH突变范围发生明显的改变，就能以允许的误差表示反应已完全。
滴定终点
三、酸碱中和滴定
确定滴定终点
pH
12
10
8
6
4
2
10
20
30
40
反应终点
V[HCl(aq)]/mL
突变范围
0
酚酞
甲基橙
若滴定终点为：碱性时，选择酚酞；
酸性时，选择甲基橙。
中性时，酚酞、甲基橙都行。
三、酸碱中和滴定
确定滴定终点
1）准备：
查
检查滴定管活塞是否漏水。
洗
用所要盛装的溶液__________遍
润洗2-3
装
记
排除滴定管内气泡，使其充满溶液，调节液面处于____
某一刻度
润
排
用_______________遍
蒸馏水洗涤2-3
记录滴定管的初始读数。
用0.100 0 mol/L的HCl溶液测定未知浓度的NaOH溶液
三、酸碱中和滴定
步骤：
将溶液加入相应滴定管，使液面位于0刻度线以上2-3cm
锥形瓶
装
将量取好的待测的NaOH溶液加入到锥形瓶中
滴
滴入2-3滴指示剂
三、酸碱中和滴定
1）准备：
步骤：
控制活塞
锥形瓶
内溶液颜色变化
摇动锥形瓶
边滴边振荡、先快后慢
当接近终点时，应一滴一摇，甚至半滴一摇，滴定管的尖嘴接触锥形瓶内壁，用锥形瓶内壁“刮”下半滴标准液。
三、酸碱中和滴定
2）滴定：
步骤：
当滴入半滴标准液，指示剂变色，且在半分钟内不变色。
三、酸碱中和滴定
3）滴定判断终点：
步骤：
（舍去偏差较大数据）
实验次数 HCl溶液的体积/mL 待测NaOH溶液的体积/mL
1 27.84 25.00
2 27.83 25.00
3 27.85 25.00
三、酸碱中和滴定
5）处理数据：
步骤：
记录滴定管的最终读数。重复上述实验2-3次。
4）记录
数据1：
数据2：c2(NaOH)＝0.111 3 mol/L
数据3：c3(NaOH)＝0.111 4 mol/L
取平均值：
c(NaOH)
0.111 4 mol/L + 0.111 3 mol/L + 0.111 4 mol/L
＝
＝
3
0.111 4 mol/L
三、酸碱中和滴定
5）处理数据：
步骤：
c(HCl)
·V[HCl(aq)]
c1(NaOH)
＝
V[NaOH(aq)]
0.100 0 mol/L×0.027 84 L
0.025 00 L
＝
＝
0.111 4 mol/L
c(HCl) 和 V[NaOH(aq)] 均为定值
c(HCl)
·V[HCl(aq)]
c (NaOH)
＝
V[NaOH(aq)]
c待测的误差主要来自 V[HCl(aq)]
在定量分析中，实验误差是客观存在的，所以需要对所得的数据进行处理和评价
四、酸碱中和滴定实验的误差分析
误差分析：
V标准
c待测
放碱液的滴定管开始有气泡，放液后气泡消失
变小
偏低
取液
洗涤
酸式滴定管未用标准溶液润洗
碱式滴定管未用标准溶液润洗
变大
偏高
变小
偏低
锥形瓶留有蒸馏水
不变
无影响
四、酸碱中和滴定实验的误差分析
误差分析：
读数
滴定前读数正确，滴定后俯视读数
变小
偏低
滴定前读数正确，滴定后仰视读数
变大
偏高
滴定
酸式滴定管滴定前有气泡，终点时气泡消失
变大
偏高
V标准
c待测
四、酸碱中和滴定实验的误差分析
误差分析：
盐酸
H+
OH-
五、总结
HCI电离的H+
0电离的H+
稀释前
pH=5
稀释后pH=6.96
0电离+
主要
次要
次要
主要
五、总结
五、总结
水的电离：
溶液的酸碱性：
水的电离、
溶液的酸碱性与pH
水的电离
溶液的酸碱性与pH
溶液的酸碱性与c(H+)、c(OH-)的关系
溶液的酸碱性与pH的关系
溶液稀释图像分析
水的离子积
影响水电离平衡的因素
五、总结
酸碱中和
滴定
酸碱中和滴定
误差分析
概念和原理
指示剂的选择
滴定仪器：主要酸/碱式滴定管、锥形瓶、铁架台、滴定管夹 等
滴定实验操作
五、总结
1、用NaOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸(盐酸放置于锥形瓶)，若测定结果偏低，原因可能是（ ）
A．锥形瓶洗净后残留少量蒸馏水
B．滴定前滴定管内有气泡，滴定后气泡消失
C．滴定过程中锥形瓶中溶液变色后立即停止滴定
D．标准液读数时，滴定前俯视，滴定后仰视
C
六、练习
2、常温下，将一定浓度的盐酸和醋酸加水稀释，溶液的导电能力随溶液体积变化的曲线如图所示，下列说法中正确的是
A．两溶液稀释前的浓度相同
B．a点的Kw值比b点的Kw值大
C．a点水电离的C(H+)大于c点水电离的C(H+)
D．a、b、c三点溶液pH由大到小顺序为a＞b＞c
C
六、练习
3．25℃时，水的电离达到平衡：H2O H++OH- H>0，下列叙述正确的是（　 ）
A．向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(H+)增大，Kw不变
B．向水中加入氨水，平衡逆向移动，c(OH- )降低
C．向水中加入固体硫酸铜，平衡逆向移动，c(OH- )減小
D．将水加热，Kw增大，pH减小，显酸性
A
六、练习
4、下列叙述正确的是（ ）
A．pH=7的溶液一定呈中性
B．pH=3的醋酸溶液稀释10倍后pH=4
C．0.2mol L-1盐酸与等体积水混合后pH=1
D．pH=3的醋酸与pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合后pH=7
C
B. 若是盐酸呢？
六、练习
5、常温下，将0.01mol L-1的盐酸逐滴加入20.00mL、浓度0.01mol L-1的氢氧化钠溶液中，试计算对应时刻的C(H+)和pH。pH—V(盐酸)的图像如何？
V(盐) /mL 10.00 15.00 19.95 20.00 20.05 25.00 30.00
C(H+)
pH
六、练习
6、下列关于酸碱中和滴定的叙述中，正确的是（ ）
A．进行酸碱中和滴定实验时，盛装待测液的锥形瓶使用前应先用待测液润洗
B．滴定前应排除尖嘴部分的气泡
C．滴定结束时仰视标准液读数会使测定结果偏小
D．锥形瓶内溶液颜色突变说明到达滴定终点
B
六、练习
7、 酸性溶液中是否存在OH- 碱性溶液中是否存在H+ 试解释原因。
H2O H+ + OH-
存在
练习
8、常温时，将1mL 1x mol/L的盐酸稀释至1000 m，测得稀释后溶液的pH为6.96试分析:
(1)稀释后溶液中存在哪些粒子
(2)这些粒子的来源是什么
(3)每种离子的浓度是多少
练习
END

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