高中化学 3_2《水的电离和溶液的酸碱性》课件2 新人教版选修4

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第三章 水溶液中的离子平衡 第二节 水的电离和溶液的酸碱性 思考： 1 、回忆常见的弱电解质有： 2 、写出水的电离方程式及电离常数表达式 弱酸、弱碱、 水 H 2 O + H 2 O H 3 O + + OH - H 2 O H + + OH - 简写： K 电离 ＝ c(H + )×c(OH - ） c(H 2 O ） 3 、根据上式是否可以说水中 氢离子浓度 与 氢氧根离子浓度乘积也是常数？ c(H + ) . c(OH - ) = K 电离 . c(H 2 O ） 实验测得： 在25℃，水电离出来的 c(H + )=c(OH － )=10 — 7 mol/L K w =c(H + )c(OH — )=10 — 14 是一个常数 c(H + )c(OH — )= K w K w 叫做水的离子积常数 ， 简称 水的离子积 。 影响 K W 的因素 K W 只随 温度而变 （与浓度无关） 温度升高， K W 值增大 2 、水的电离过程为 H 2 O H + + OH - ，在不同温度下其离子积为 K W25℃ =1×10 -14 ， K W35℃ =2.1 ×10 -14 。则下列叙述正确的是 A 、 [H + ] 随着温度的升高而降低 B 、在 35℃ 时，纯水中 [H + ] ＞ [OH - ] C 、水的电离常数 K 25 ＞ K 35 D 、水的电离是一个吸热过程 D 1 、 根据水的电离平衡 H 2 O H + +OH - 和下列 条件 的改变，填空： 升高 30 ℃ 加入 NaCl 加入 NaAc 加入 HCl K w C(OH - ) 变化 C(H + ) 变化 水的电离平衡移动方向 改变条件 条件改变对 水的电离平衡 及 K w 的影响 减小 逆向移动 正向移动 正向移动 不移动 增大 增大 增大 增大 增大 减小 不变 不变 不变 不变 不变 结论：加酸或碱抑制水的电离；加弱离子（如 CH 3 COO - 、 NH 4 + ) 促进水的电离。 思考： 1 、分别写出盐酸溶液中、氢氧化钠溶液中存在的电离方程式 2 、 P46 思考与交流 1 、 2 、 3 结论 1 ：无论是酸溶液中还是碱溶液中都同时存在 H + 和 OH — ！ 溶液的酸碱性跟 H + 和 OH — 浓度的关系： 中性溶液 酸性溶液 碱性溶液 c(H + )=c(OH — ) c(H + )＞c(OH — ) c(H + )＜c(OH — ) 结论 2 ：在任何水溶液中，均存在水的电离平衡 : K w =c(H + ) · c(OH - ) 均成立（ 25℃ :K w 25℃ =10 -14 ） 溶液的酸碱性 无论是酸溶液中还是碱溶液中都同时存在 H + 和 OH — ！ 而且在一定温度下是定值！ 常温下 ，溶液的酸碱性跟 H + 和 OH — 浓度的关系： 中性溶液 酸性溶液 碱性溶液 c(H + )=c(OH — )=1×10 —7 mol/L c(H + )＞1×10 —7 mol/L> c(OH — ) c(H + )＜1×10 —7 mol/L< c(OH — ) 3 、判断在盐酸溶液中下列离子浓度间的关系 C( H + ) 水 C(O H － ) 水 C( H + ) 溶液 C(O H － ) 溶液 C( H + ) 酸 C( H + ) 水 在盐酸溶液中 K w =c（H + ）·c（OH - ） 公式中的 c（H + ） 、 c（OH - ） 指的是上述中的哪一个？ 4 、同理， 判断在氢氧化钠溶液中下列离子浓度间的关系 C( H + ) 水 C(O H － ) 水 C( H + ) 溶液 C(O H － ) 溶液 C(O H － ) 碱 C(O H － ) 水 在氢氧化钠溶液中 K w =c（H + ）·c（OH - ） 公式中的 c（H + ） 、 c（OH - ） 指的是上述中的哪一个？ = = > > < < 由水电离出的 H+ 和 OH- 总是相等 1 、计算 （ 1 ） 25 ℃ 时 ， 1 mol/L 盐酸中由水电离的氢离子浓度是多少？ （ 2 ） 25 ℃ 时 ， 1 mol/L 氢氧化钠溶液中由水电离的氢氧根离子浓度是多少？ 2 、 某溶液中由水电离产生的 c(H + ) H2O = 10 -12 mol/L ，则该溶液呈酸性还是碱性？并求算该溶液中 c(H + ) 的可能值 ？ 解答： c(H + ) 水 = c(OH - ) 水 = 10 -12 mol/L 若 c(H + ) 溶液 = c(H + ) 水 = 10 -12 mol/L 则 c(OH - ) 溶液 = 10 -2 mol/L 溶液显碱性 若 c(OH - ) 溶液 = c(OH - ) 水 = 10 -12 mol/L 则 c(H + ) 溶液 = 10 -2 mol/L 溶液显酸性 1 、 回忆初中所学 常温 下 PH 大小与溶液酸碱性的关系 2 、结合溶液酸碱性与氢离子浓度的关系，思考： PH 与氢离子浓度有何关系 中性溶液 酸性溶液 碱性溶液 c(H + )= c(OH — )= 1×10 — 7 mol/L c(H + )＞ c(OH — ) c(H + )＜ c(OH — ) pH =7 pH＜7 pH＞7 计算下列溶液的 PH ，通过计算结果思考：表示溶液的酸碱性什么时候用 PH 更加方便？ 25 ℃ ， 10 - 5 mol/L 盐酸 1 mol/L 盐酸 2 mol/L 盐酸 25 ℃ ， 10 - 5 mol/L 氢氧化钠溶液 1 mol/L 氢氧化钠溶液 2 mol/L 氢氧化钠溶液 溶液的 pH 值 1、意义： 表示溶液酸碱性的强弱。 2、表示： 用 H + 物质的量浓度的 负对数 来表示。 3、计算公式： pH=-lg c (H + ) 4 、 用 pH 值表示 c(H + ) 或 c(OH — )< 1 mol/L 的溶液的酸碱性比较方便。 c(H + ) 或 c(OH — )>1 mol/L 的溶液的酸碱性不用 PH 表示 有关 pH 的计算 1 、单一溶液的计算 ①强酸溶液： pH= － lg c(H + ) ②强碱溶液 : 先求 c(H + ) =Kw/ c(OH - ) ， pH= － lg c(H + ) ③一元弱酸溶液，设浓度为 c mol/L ，电离度为 α ， c(H + ) = c α mol/L ， pH= － lg c(H + )= － lg c α ； ④一元弱碱溶液，设浓度为 c mol/L ，电离度为 α ，先求 c(H + ) =Kw/ c(OH - )= Kw/ c α ， pH= － lg c(H + ) 例 1 ：求 1×10 -3 mol/L H 2 SO 4 溶液的 PH 例 2 ：求 0.1mol/LBa(OH) 2 溶液的 PH 例 3 ：求 25 ℃ 时 0.1mol/L 氨水 (α=1.33%) 溶液的 PH 例 1. 在 10mL10 -4 mol/LHCl 溶液中加水至 100mL 时，溶液的 PH 值是 ___________ ；若加水至 10 5 mL 时，溶液的 PH 值 ____________________ 。 例 2. 在 10mLPH=10 的 NaOH 溶液中加水至 1000mL 时，溶液的 PH 值是 ___________ ；若加水至 10 6 mL 时，溶液的 PH 值 ____________________ 。 5 PH→7 但略小于 7 8 PH→7 但略大于 7 例 5 ：将 PH=6 的 HCl 和 PH=10 的 NaOH 溶液等体积混合，求该混合溶液的 PH 值。 例 3 ：将 PH=1 和 PH=3 的盐酸溶液等体积混合，求该混合溶液的 PH 值。 例 4 ：将 PH=11 和 PH=13 的 NaOH 溶液等体积混合，求该混合溶液的 PH 值。 有关 pH 的计算 4 、 一强一弱的酸、碱溶液 等体积混合 后溶液的 pH 溶液的 pH 之和为 14 ，则： 谁弱显谁性 。 5 、 强酸、强碱溶液 混合 后溶液的计算 ① 两强酸混合 ② 两强碱混合 ③ 一者过量 注意 : 酸性溶液算 c(H + ), 碱性溶液先算 c(OH - ), 再算 c(H + ) 。 pH 的测定方法 1 、 酸碱指示剂 ： 判断溶液的酸碱性 指示剂 变色范围的 pH 石蕊 <5 　红色 5~8 　紫色 >8 　蓝色 甲基橙 3.1< 　红色 3.1~4.4 　橙色 > 4.4 　黄色 酚酞 <8 　无色 8~10 　浅红色 > 10 　红色 2 、 pH 试纸 ： 测定溶液的 pH 广泛试纸识别差值为 1 ；精密 pH 试纸识别差值为 0.1 。 试纸的使用方法： 用干燥洁净的玻璃棒蘸取溶液滴在试纸上，在半分钟内将试纸与标准比色卡进行对照得 pH 。 3 、 pH 计 ： 精确 测定溶液的 pH （ 0.01 ） 练习 1 、 pH=1的两种酸溶液A、B各1 mL，分别加水稀释到1000mL，其pH值与溶液体积的关系如图，下列说法正确的是 （ ） A、A、B两种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、若a = 4，则A是强酸，B是弱酸； D、若1< a < 4，则A、B都是弱酸。 2 、 用 pH 试纸测定某无色溶液的 pH 时，规范的操作是（ ） A. 将 pH 试纸放入溶液中观察其颜色变化，跟标准比色卡比较 B. 将溶液倒在 pH 试纸上，跟标准比色卡比较 C. 用干燥的洁净玻璃棒蘸取溶液，滴在 pH 试纸上，跟标准比色卡比较 D. 在试管内放入少量溶液，煮沸，把 pH 试纸放在管口，观察颜色，跟标准比色卡比较 C C pH a A B 1 0 1000 mL 三、 pH 的应用 pH 的测定和控制在工农业生产、科学实验和医疗等方面都很重要。 酸碱中和滴定 思考几个问题 : 1 ．中和滴定定义、原理？ 2 ．实验仪器及试剂 ? 3. 如何应用滴定管 ? 4 ．实验步骤 ? 滴定终点的判断 ? 2 、原理： HCl+NaOH=H 2 O C 1 V 1 =C 2 V 2 C 1 ＝ C 2 V 2 V 1 1 、定义： 酸碱中和滴定 用 已知 物质的量浓度的酸 ( 或碱 ) 来测定 未知 浓度的碱 ( 或酸 ) 的方法 . 即标准液 即待测液 3 、实验仪器 酸式滴定管 碱式滴定管 铁架台 滴定管夹 锥形瓶 你知道酸碱滴定管的区别吗？ 常见量器简介 量筒、滴定管、 移液管 （ 1 ）量筒： 粗 量仪， 50mL 量筒最小分刻度为 1 mL 读数精确到 0.1mL ， 无“ O” 刻度 （ 2 ）滴定管 类型 : 酸式滴定管（盛装酸性、强氧化性的溶液） 　 碱式滴定管（盛装碱性溶液） 标识 : 标有 温度 、 规格 、 刻度 （“ 0” 刻度在最高点） ( 常用规格： 25mL 、 50mL) 最小分刻度： 0.1mL ，读数精确到 0.01 mL 思考： 25mL 量程滴定管只能盛放 25mL 的液体吗？ 0 刻度在上，上下部各有一段无刻度 4 、滴定管的使用 1. 检 查 是否 漏 水 2. 洗涤 ：先水洗，再用待装液 润洗 2-3 次 3. 装、赶、调：先 装 入 液 体至“ 0” 刻度以上 2-3 厘米处，排净气泡后调整液面到“ 0” 或“ 0” 以下，记下刻度，注意平视 不能仰视或俯视 4. 滴液 ： 左手 握住滴定管活塞（或挤压玻璃球） 右手 摇动锥形瓶， 眼睛 注视着锥形瓶颜色的变化 练 2 ： 50ml 的滴定管盛有溶液，液面恰好在 20.00 处，若把滴定管中溶液全部排出，则体积（ ） A 、   等于 30 B 、等于 20 C 、大于 30 D 、小于 30 C 练 1 ：量取 25.00mL ， KMnO 4 溶液可选用仪器（ ） A ． 50mL 量筒， B ． 100mL 量筒 C ． 50mL 酸式滴定管 ， D ． 50mL 碱式滴定管 C 5 、实验步骤 1) 查漏 （用自来水）：滴定管是否漏水、旋塞转动是否灵活 2) 洗涤： 滴定管：先用自来水 冲洗 →再用蒸馏水 清洗 2 ~ 3 次→然后用 待装液 润洗； 锥形瓶： 自来水冲洗→蒸馏水清洗 2 ~ 3 次 （不能用待盛液润洗） 3) 装液 [ 装、赶、调： ] 4) 滴液： 滴定终点达到后， 半分钟颜色不变 ，再读数；复滴 2-3 次； 读数：视线和凹液面最低点相切 练习： 以标准的盐酸溶液滴定未知的 NaOH 溶液的实验步骤如下，请填空白： ⑴滴定前的准备工作依次为： 、 、 。 从 中准确量取 20.00mL 待测的 NaOH 溶液放入 中，滴加几滴 振荡。此时溶液为 色。　　 ⑵滴定： ①将锥形瓶放在酸式滴定管下（下面垫一张白纸），左手 使酸液滴入锥形瓶内；同时右手 ；滴定过程中一般是先 后 同时眼睛要 注视 。 　 查漏 洗涤 装液 碱式滴定管 锥形瓶 酚酞 红 控制活塞 摇动锥形瓶 快 慢 锥形瓶 内溶液颜色变化 当加入最后一滴盐酸，锥形瓶内溶液颜色由 色刚好变为 色时，且 即达滴定终点。 读数时眼睛要 精确到 mL ② 滴定终点的判断： 红 无 半分钟内不变色 0.01 ③ 记录终点读数： 与凹液面最低点 及刻线水平 （ 2001 全国）用已知浓度的 NaOH 溶液测定某 H 2 SO 4 溶液的浓度，参考右图，从下表中选出正确选项 锥形瓶中的溶液 滴定管中的溶液 选用指示剂 选用滴定管 A 碱 酸 石蕊 （乙） B 酸 碱 酚酞 （甲） C 碱 酸 甲基橙 （甲） D 酸 碱 酚酞 （乙） CD 6 、指示剂的选择及滴定终点的判断 （ 1 ）指示剂 甲基橙 3.1-4.4 红 －橙－ 黄 酚酞 8-10 无 －浅红－ 红 ? 不用石蕊作指示剂原因： 颜色变化不明显 变色范围太大 (2) 指示剂的选择原则 变色要明显 变色灵敏 ( 即变色范围越窄越好） 变色范围尽可能与所 生成盐的酸、碱性范围一致 强酸 / 强碱 滴定： 呈 中性 酚酞或甲基橙 强酸滴定弱碱 ： 呈 酸性 甲基橙 强碱滴定弱酸 ： 呈 碱性 酚酞 （ 3 ）滴定终点的判断 指示剂的颜色发生 突变 并且 半分钟不变色 即达到滴定终点，终点的判断是滴定实验是否成功的 关键 。 决定误差原因： C ( 测 )= C ( 标 )× V ( 标 ) V ( 测 ) 其中 : C ( 标 ) 、 V ( 测 ) 是已知的数据。因此 C ( 测 ) 的大小只由 V ( 标 ) —“ 读数”决定 ，只要直接或者间接的能引起 “读数” 的变化，则 C ( 测 ) 也随着变化，且二者的变化是成 正比例 变化。 已知 已知 读数 误差分析 误差分析（ 偏大、偏小或无影响 ） 1 、洗涤仪器 ( 滴定管、锥形瓶 ) ： A 、滴定前，在用蒸馏水洗涤滴定管后，未用标准液润洗。 B 、滴定前盛放氢氧化钠溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥 C 、滴定前，用待测液润洗锥形瓶 2 、气泡 ： 滴定前，滴定管尖端有气泡，滴定后气泡消失。 3 、读数 ( 仰视、俯视 ) 读取标准液的刻度时，滴定前平视，滴定后俯视。 偏大 无影响 偏大 偏大 偏小 俯视图 仰视图 仰视视线 读数偏大 俯视视线 读数偏小 滴定管读数误差 先仰后俯 V=V( 后 )-V( 前 ) ，偏小 先俯后仰 V=V( 后 )-V( 前 ) ，偏大 滴定管读数误差 以盐酸做标准液滴定氨水时，用 酚酞 做指示剂，测定的氨水的浓度将 ， ? 4 、指示剂选择不当会有误差 ： 偏低 因为恰好完全反应时，生成的 NH 4 Cl 溶液的 pH 值小于 7 ，而 酚酞的变色范围是 8-10 ，滴入盐酸到 pH 为 8 就终止实验了，用去的盐酸 偏少 。所以应选用 甲基橙 为好 5 、杂质的影响： 看杂质是否消耗标准液 , 如果消耗标准液且多于待测液则 . 6 、操作误差： A 、滴定过程中，锥形瓶振荡太剧烈，有少量溶液溅出。 B 、滴定后，滴定管尖端挂有液滴未滴入锥形瓶中 偏大 偏低 偏大 1 、图中图 I 表示 10mL 量筒中液面的位置， A 与 B ， B 与 C 刻度相差 1 mL ，如果刻度 A 为 6 ，量筒中液面的体积是 mL 。 2 、 图 II 表示 50mL 滴定管中液面的位置，如果液面处的读数是 a ，则滴定管中液体的体积 ( 填代号 ) 。 A ．是 amL B ．是 (50—a)mL C ．一定大于 amL D ．一定大于 (50—a)mL 3 、 若图 I 表示 50 mL 滴定管中 液面位置， A 与 C 刻度间相差 1 mL ，如果刻度 A 为 6 ，则液 面读数为 mL 。 5.8 D 6.10 0 10 20 30 40 V(NaOH)mL 12 10 8 6 4 2 PH 颜色突变范围 中和滴定曲线 酚酞 甲基橙