高中化学选修5水的电离（高三化学总复习之水的电离和溶液的酸碱性）

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一、水的电离平衡及影响因素

1、水的电离

1）、水是极弱的电解质，也存在着电离平衡：H2O⇌H OH-。在一定温度下，水电离出来的H 和OH-浓度的乘积是一个常数，称为水的离子积常数，用符号KW表示。

2）、有关KW的两点说明

a、水的离子积(KW)也适用于稀的电解质水溶液，c(H )和c(OH-)分别代表电解质溶液中H 和OH-的总物质的量浓度。KW与电解质溶液的酸碱性无关。一般情况下在25 ℃或室温下，KW约为1.0×10-14；而100 ℃时，KW约为5.5×10-13。

b、在研究水溶液体系中离子的种类时，不要忽略H 、OH-的存在。

2、影响水的电离平衡的因素（水的电离平衡：H2O⇌H OH- ）

二、溶液的酸碱性与pH

1、溶液的酸碱性

溶液的酸碱性取决于溶液中c(H )和c(OH-)的相对大小。

1）、c(H )>c(OH-)，溶液呈酸性；

2）、c(H )=c(OH-)，溶液呈中性；

3）、c(H )<c(OH-)，溶液呈碱性。

三、酸碱中和滴定

1、酸碱中和滴定目的：是利用中和反应，用已知浓度的酸(或碱)来测定未知碱(或酸)的浓度。

2、实验用品

1）、试剂：标准液、待测液、指示剂、蒸馏水。

2）、主要仪器：酸式滴定管(如图A)、碱式滴定管(如图B)、滴定管夹、铁架台、烧杯、锥形瓶。

3）、滴定管使用注意事项

a、“0”刻度在上，精确度为0.01 mL。

b、盛装酸性、氧化性试剂一般用酸式滴定管，因为酸性、氧化性物质易腐蚀或氧化橡胶；盛装碱性试剂一般用碱式滴定管，因为碱性物质易腐蚀玻璃，致使活塞无法打开。

3、实验操作

1）、滴定前的准备

a、滴定管：查漏→水洗→润洗→装液→排气泡→调液面→记录。

b、锥形瓶：注待测液→水洗→加指示剂。

2）、滴定过程

左手控制活塞或玻璃球，右手摇动锥形瓶，眼睛注视锥形瓶内溶液颜色变化。

3）、终点判断

滴入最后一滴标准液，指示剂变色，且在半分钟内不恢复为原来的颜色，视为滴定终点，记录标准液的体积。

4）、数据处理

重复滴定操作2~3次，求出用去标准溶液的体积的平均值，根据下面的公式计算。

c(待测)=γ×（γ：酸碱反应的比例系数）

4、酸碱中和滴定误差分析

以标准酸溶液滴定未知浓度的碱溶液(酚酞作指示剂)为例，常见的因操作不正确而引起的误差有:

四、水电离出的c(H )[或c(OH-)]的计算

在水溶液中c(H )水和c(OH-)水始终是相等的。在酸溶液中，酸电离出的H 对水的电离有抑制作用，使水的电离程度降低，此时水电离出的c(H )水可通过KW求出：

KW = c(H )总·c(OH-) = [ c(H )水 c(H )酸 ]·c(OH-)

通常c(H )酸 ≫ c(H )水，c(H )总 ≈ c(H )酸，故上述式子可简化为：

KW = c(H )酸 ·c(OH-)，c(OH-)=。

在酸溶液中，c(H )水等于溶液中的c(OH-)，所以c(H )水=。

利用相同的原理我们也可以得出在碱溶液中，c(OH-)水=。

在能够发生水解的盐溶液中，通常溶液中的H (或OH-)完全来自于水的电离。

例：常温下，pH=9的CH3COONa溶液，溶液中的c(OH-)=10-5 mol·L-1，此时水电离出的c(H )也等于10-5 mol·L-1，只不过大部分被CH3COO-结合生成了CH3COOH，存在于溶液中的H 的浓度仅为10-9 mol·L-1。

五、酸、碱溶液稀释时pH的变化规律及pH计算

1、酸、碱溶液稀释时pH的变化规律(25 ℃)

1）、强酸、强碱的稀释：在稀释时，当它们的浓度大于10-5 mol·L-1时，不考虑水的电离；当它们的浓度小于10-5 mol·L-1时，应考虑水的电离。

例：

pH=6的盐酸稀释至原体积的100倍，稀释后pH≈7(不能大于7)；

pH=8的NaOH溶液稀释至原体积的100倍，稀释后pH≈7(不能小于7)；

pH=3的盐酸稀释至原体积的100倍，稀释后pH=5；

pH=10的NaOH溶液稀释至原体积的100倍，稀释后pH=8。

pH=a的强酸稀释至原体积的10b倍，稀释后pH=a b<7；

pH=a的强碱稀释至原体积的10b倍，稀释后pH=a-b>7；

2）、弱酸、弱碱的稀释：在稀释过程中既有浓度的变化，又有电离平衡的移动，不能求得具体数值，只能确定其pH范围。

例：

pH=3的CH3COOH溶液，稀释至原体积的100倍，稀释后3<pH<5；

pH=10的NH3·H2O溶液，稀释至原体积的100倍，稀释后8<pH<10。

2、溶液pH的计算方法(25 ℃)

1）、单一溶液

①、强酸溶液，如HnA溶液，设溶质的物质的量浓度为c mol·L-1，c(H ) = nc mol˙L-1，pH = -lg 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 mol· L-1，c(H ) = nc mol·L-1，pH = -lg c(H ) = 14 lg nc 。

2）、两强酸混合

PH=a的强酸和PH=b的强酸，按照体积比x：y混合。

由c(H )混=，先求出混合后的c(H )混，再根据公式pH=-lg c(H )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等于混合前溶液pH小的加0.3。如：pH=3和pH=5的两种盐酸等体积混合后，pH=3.3。

3）、两强碱混合

PH=a的强碱和PH=b的强碱，按照体积比x：y混合。

由c(OH-)混=，先求出混合后的c(OH-)混，再通过KW求出c(H )混，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等于混合前溶液pH大的减0.3。如：pH=9和pH=11的两种烧碱溶液等体积混合后，pH=10.7。

4）、强酸与强碱混合

PH=a的强碱和PH=b的强碱，按照体积比x：y混合。

强酸与强碱混合的实质为中和反应，H OH-=H2O，中和后溶液的pH有以下三种情况:

①、若恰好中和，pH=7；

②、若剩余酸，先求中和后剩余的c(H )剩，再求pH；

c(H )剩=

③、若剩余碱，先求中和后剩余的c(OH-)剩，再通过KW求出c(H )，最后求pH。

c(OH-)剩=

5）、已知强酸和强碱的pH之和，判断等体积混合后溶液的pH

①、若强酸与强碱溶液的pH之和等于14，则混合后溶液显中性，pH=7。

②、若强酸与强碱溶液的pH之和大于14，则混合后溶液显碱性，pH>7。

③、若强酸与强碱溶液的pH之和小于14，则混合后溶液显酸性，pH<7。

6）、已知酸和碱的pH之和等于14，根据等体积混合后的pH，判断酸碱强弱

①、若混合后溶液显中性，则酸为强酸、碱为强碱。

②、若混合后溶液显碱性，则酸为强酸、碱为弱碱。

③、若混合后溶液显酸性，则酸为弱酸、碱为强碱。

7）、一元酸和一元碱的等体积等浓度混合后的pH，判断酸碱强弱

①、若混合后溶液显中性，则酸为强酸、碱为强碱。

②、若混合后溶液显碱性，则酸为弱酸、碱为强碱。

③、若混合后溶液显酸性，则酸为强酸、碱为弱碱。

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