水的電離和溶液的pH 基礎知識講義-人教版高中化學選擇性必修一

第二節水的電離和溶液的pH

一、水的電離

(一)水的電離

+

1、電離方程式：H2O^=iH+OH或H2O+H2O=iH.Q-+OH-

2、特點：(1)極難電離

(2)可逆過程，吸熱

(3)25℃,水中的c(H+)=c(OH)=1.0X1O,mol/L

(4)由水電離出的H+與OFT濃度相等,即c(H+)水ROH)水

3、影響因素：(1)促進：①升溫②加活潑金屬③加弱堿陽離子或弱酸陰離子(即能水解

的鹽)④電解

(2)抑制：①降溫②加酸或堿③加強酸酸式鹽

(二)水的離子積

1、定義：當水的電離達到平衡時，電離產物H+和OH濃度之積是一個常數，稱為水的離子

積常數，簡稱水的離子積，用K“，表示。

+

2、表達式：Kw=c(H)?c(OH)

說明：①c(H-)和c(OH)均表示整個溶液中的H，、OH的總物質的最濃度

②Kw不僅適用戶純水，也適用于酸、堿、鹽的稀溶液

酸溶液中：Kw=c(H+)般?c(OHk

堿溶液中：Kw=c(H+)水?c(OH)?

鹽溶液中：Kw=c(H+)水-c(OHk

③不同溶液中的c(H+)、c(OH)可能不同，但任何溶液中的c(H+)水=c(OH)水

14

④25℃時，水中的c(H+)=c(OH)=l.0X10-7moi/L,Kw=1.0X10

12

100℃時,水中的C(H+)=C(OH)P|.()XIdmol/L,Kw=1.0XIO

⑤Kw有單位，其單位為moH?L-2,因其復雜通常省略

⑥Kw只與溫度有關，溫度升高，Kw增大，水更易電離

二、溶液的酸堿性與pH

(一)溶液酸堿性的判斷：看c(H+)與c(OH-)的相對大小

當c(H+)=c(OH)時，為中性；當c(H+)>c(OH)時，為酸性；當《田)4(0田)時，為堿

性

(二)酸性強弱的判斷

溶液中酸性的強弱：c(H+)越大，酸性越強

酸的酸性強弱：看酸電離出的H+的難易，越容易電離出H+,酸性越強

(三)溶液酸堿性的表示方法

當c(H)或c(OH)大于或等于1mol/L時，用c(FT)或c(OH)直接表示

當c(H，)或c(OH)小于Imol/L時，用pH表示

(四)pH

1、定義：用c(H一)的負對數來表示溶液酸堿性的強弱

2、適用范圍：稀溶液

3、表達式：pH=?lgc(H+)或c(H+)=1.0X10-pHmol/L

4、意義:pHtf堿性增強,pHI一酸性增強

5、pH與溶液齡堿性的關系：

假25℃25c

中性溶液c(H+)=c(OH)c(H*)=LOXIO?pH=7

酸性溶液c(H+)>c(OH)c(H+)>1.0X107pH<7

堿性溶液c(H+)<c(OH)c(H)<1.0X10-7pH>7

注：在分析c(H+)、pH與溶液的酸堿性關系時，要注意溶液的溫度

(五)溶液酸堿性的測定方法

I、用pH試紙測定

(1)pH試紙的制作：是將試紙用多種酸堿指示劑的混合溶液浸透，經晾干制成的，pH試

紙一般呈黃色。

(2)pH試紙的種類：①廣泛pH試紙：pH范圍是1-14(最常用)或1-10,所測pH都為

整數

②精密pH試紙：pH范圍較窄，可判別pH差值為0.2或0.3

③專用pH試紙：用于酸性、中性或堿性溶液的專用pH試紙

(3)pH試紙的使用方法：取一小塊試紙放在玻璃片或表面皿或點滴板上，用潔凈干燥的玻

璃棒直接蘸取待測液滴在干燥的試紙上，試紙變色后，在30s內與

標準比色卡比較。

標準比色卡：其顏色與光譜一致，按pH從小到大依次是：紅橙黃(酸性)、綠(中性〕、藍

贊紫(堿性)

(4)注意：①pH試紙不能用水潤濕，否則可能使測量結果偏大、偏小、不變

②所測pH值一般為整數

③若某溶液具有漂白性，則不能用酸堿指示劑測定溶液的酸堿性，也不能用

pH試紙測定其pH

2、用pH計：pH計也叫酸度計，有多種型號，使用方法不盡相同，可精密測量溶液的pH,

可精確到小數點后兩位。其量程為0-14。

3、用酸堿指示劑測定：酸堿指示劑一般是有機弱酸(或弱堿)，它們的顏色變化是在一定的

pH范圍內發生的，因此，可以用這些弱酸、弱堿來測定溶液的pH。但只能測出pH的范圍,

?般不能準確測定pH的具體值。常用指示劑的變色范闈和顏色變化表示如下表：

指示劑甲基堂石蕊酚酣甲基紅

變色范圍pH3.1-4.45.0-8.08.2-10.04.4-62

溶液顏色紅、橙、黃紅、紫、藍無色、淺紇、紅紅、橙、黃

(六)溶液中pH的計算

1、單一溶液的pH計算

(1)強酸：c(酸)fc(H+)fpH

Kw

(2)強堿：c(堿)c(H+)-pH

注：對于堿而言，必須先算出c(OH),再算出c(H+),再求pH值，不能直接求c(H+)

2、酸堿混合溶液的pH計算

(I)兩種強酸混合：CW〉/“)M+C(H，)2%

匕+匕

(2)兩種強堿混合：c(OH)*c(。”)2匕->pH

M+丫2

(3)強酸與強堿混合：

①若恰好完全反應，溶液呈中性，pH=7

②酸過量，conL—TPH

%+%

③堿過量，c(OH-).'"")酸%"-

特殊：強酸、強堿溶液等體積混合時pH的計算

混合物質兩種溶液pH關系混合后溶液pH

A、B均為酸pHA<pHB,且pH之差22PHA+0.3

A、B均為堿pHA<pHB,且pH之差22pHB—0.3

pHA+pHB=147

A是酸，B

pHA+pHB<l4（酸剩余）PHA+0.3

7C堿

（堿剩余）

pHA+pHB>14pHB—0.3

④強酸與弱堿或強堿與弱酸等體積混合

當pH酸+pH*14時，若是強酸與弱堿混合，則弱堿過量，pH>71弱過量，顯弱性

若是強堿與弱酸混合，則弱酸過量，pH<7

3、稀釋后溶液pH的計算

(1)強酸;pH=a?加水稀釋1011倍,則pH=ain

(2)弱酸：pH=a,加水稀釋］(T倍，則a<pH<a+n>但都不突破7,無限稀釋時等于或接近于7

.X

(3)強堿：pH=b,加水稀釋10"倍，則pH=b-n

(4)弱堿：pH=b,加水稀釋1(T倍，貝iJb-n<pHvb

(七)pH的應用

1、工業2、農業3、科學研究4、日常生活5、醫療保健

三、酸堿中和滴定

(一)酸堿中和滴定的概念：

依據中和反應，用已知濃度的酸(或堿)來測定未知濃度的堿(或酸)的方法

(二)實驗原理：

+

酸堿中和滴定的原理:H+OH=H2O即利用中和反應時，c(H+)檢?VBFC(OH)堿?VM

+1

則c(H)ffi=------------巴」或c(OH)?=--------"~匕

%%

(三)實驗用品

1、儀器：酸式滴定管、堿式滴定管、滴定管夾、鐵架臺、錐形瓶、燒杯、pH計

2、試劑：標準液、待測液、指示劑、蒸儲水

3、滴定管的使用：

（1）構造：內徑均勻，帶有刻度的細長玻璃管，下端有控制液體流量的玻璃活塞（或由橡

皮管、玻璃球組成的閥）

注：①滴定管的“0”

刻度在上，由上向下

刻度依次增大下端有

一部分無刻度，全部

容積大于它的最大刻

度值

②滴定管的精確

讀數可估讀到0.01

（2）用途：精確的放出一定體枳的液體

4、實驗步驟

（1）滴定前的準備:

①滴定管：查漏一水洗（洗液一自來水一蒸循水）一潤洗一裝液一趕氣泡一調液面一記錄數

據

槍查滴定管是否漏水，在確保不漏水后方可使用

用蒸慵水洗滌滴定管2~3次

用待裝液潤洗滴定管2~3次

滴定管一

將酸、堿反應液分別注入相應的滴定管中，并使液

面位于滴定管“0”刻度以上2~3mL處

調節滴定管活塞，排出尖嘴部分的氣泡，使其充清反

應液（如果滴定管內部有氣泡，應快速放液以趕走氣泡;

除去堿式滴定管乳膠管中氣泡的方法如圖”2Y所示），

并使液面位于某一刻度處

記錄滴定管讀數

②錐形瓶：水洗一裝液一加指示劑

用蒸儲水洗滌錐形瓶，切記不能用待測液潤洗

錐形瓶裝入一定量的待測液

滴入2~3滴指示劑

③指示劑的選擇：

原則：選用變色明顯、靈敏，且變色范圍與酸堿恰好完全反應后溶液的pH接近，在pH突變

的范圍內，常用甲基橙和酚酷。“強酸滴堿甲基橙，強堿滴酸用酚限，強酸強堿若互滴，

甲基橙酚麟都可以”

變色情況:

滴定種類選用的指示劑滴定終點顏色變化指示劑用量

酚儆紅色一無色

強酸滴定強堿

甲基橙黃色一橙色

強酸滴定弱堿甲基橙黃色一橙色

2-3滴

甲基橙紅色一橙色

強堿滴定強酸

酚酰無色粉紅色

強堿定弱酸酚酉K無色一粉紅色

二MH

（2）淌定：塞或擠壓玻璃球錐形瓶內邊滴邊振蕩一滴速先快后慢

溶液顏色

的變化一左手控制滴定管活塞,

且結束前不能離開，右手搖

右手搖動錐形瓶

動錐形瓶，眼睛注視錐形瓶

內溶液變化一判定終點一

讀數（等l-2min液面穩定

后）

（3）終點判斷

①滴定終點：酸堿恰好完全中和的時刻

注：恰好中和二酸堿恰好完全反應工溶液呈中性

②判斷終點的方法：等到滴入最后一滴標準液，指示劑變色，且在半分鐘內不恢復原來的顏

色，視為滴定終點。

記錄此時標準液的體枳。

（4）數據處理:

①酸堿中和滴定：按上述操作重復二至三次，求出所用標準液的平均值，根據公式計算

②用pH計測定待測液的pH和每加入一定量標準液之后的混合pH

以標準液體積為橫坐標，以pH為縱坐標，作圖（以NaOH滴定HCI為例）

次

變

8

范當接近滴定終點（pH=7）時，很少量（0.04mL,約

6里

一滴*

2

堿或酸就會引起溶液pH突變

0

10203040

“NaOH溶液ymL

（5）誤差分析:

“刖一準確量取的待測液體積

①原理：C測二」~「，其中，已知量包括：JC標一標準液的濃度已經給出，未知

%。一不同的酸堿反應時的系數

展只有V標，所以c瀾與V標成正比。

②常見誤差：標準液在滴定管中的情況

步操作C（濃

驟度）

未用標準溶液澗洗滴定管偏高

洗

錐形瓶用待測溶液潤洗偏高

滌

未用待測溶液澗洗取用待測液的滴定管（或移液管）偏低

錐形瓶洗凈后瓶內還殘留有蒸儲水無影

響

快達滴定終點時滴定速度過快，停止滴定后，反加一滴待測液顏色無變偏高

化

滴定前盛裝標準液的滴定管尖嘴部分有氣泡，移到錐形瓶后消失偏高

滴盛裝待測液的滴定管尖嘴部分有氣泡,，移到錯形瓶后消失偏低

定滴定過程中振蕩時有液滴濺出偏低

滴定時有幾滴標準溶液附在錐形瓶壁上或滴在錐形瓶外偏高

滴定結束，滴定管尖端掛一液滴未滴下