2020年高考化学一轮总复习第八章第25讲水的电离和溶液的pH学案（含解析）.doc

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1、1第 25讲 水的电离和溶液的 pH一、水的电离1电离方程式水是一种极弱的电解质，电离方程式为 2H2OH3O OH ，简写为 H2OH OH 。01 02 2水的离子积常数Kw c(H )c(OH )。(1)室温下： Kw 1014 _(molL1 )2。03 (2)影响因素：只与 温度有关，升高温度， Kw 增大。04 05 (3)适用范围： Kw不仅适用于纯水，也适用于稀的 电解质水溶液。06 (4)Kw揭示了在任何水溶液中均存在 H 和 OH ，只要温度不变， Kw 不变。07 3外界因素对水的电离平衡的影响结论：(1)加热， 促进水的电离， Kw 增大。33 34 (2)加入酸或碱，

2、 抑制水的电离， Kw 不变。35 36 二、溶液的酸碱性1溶液的酸碱性取决于溶液中 c(H )和 c(OH )的相对大小。2c(H )c(OH )，溶液呈 酸性，25 时，pH 7。05 06 2溶液的 pH(1)定义式：pH lg_ c(H )。07 (2)溶液的酸碱性跟 pH的关系室温下：(3)pH的测定用 pH试纸测定把小片试纸放在 表面皿上，用 玻璃棒蘸取待测液点在干燥的 pH试纸上，试纸变色10 11 后，与 标准比色卡对比即可确定溶液的 pH。12 注意：a.pH 试纸使用前不能用蒸馏水湿润，否则待测液因被稀释可能会产生误差。b用广泛 pH试纸读出的 pH只能是整数。pH 计测定

3、：可精确测定溶液的 pH。三、中和滴定1实验原理利用酸碱 中和反应，用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的实验方法。01 以标准盐酸滴定待测的 NaOH溶液，待测的 NaOH溶液的物质的量浓度为 c(NaOH) 02 。c HCl V HClV NaOH酸碱中和滴定的关键：(1)准确测定参加反应的酸、碱溶液的 体积。03 (2)选取适当指示剂，准确判断 滴定终点。04 2实验用品(1)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、05 06 锥形瓶。07 3(2)试剂：标准液、待测液、指示剂、蒸馏水。(3)滴定管特征和使用要求构造：“0”刻度线在

4、上方，尖嘴部分无刻度。精确度：读数可估计到 0.01 mL。08 洗涤：先用蒸馏水洗涤，再用 待装液润洗 23 次。09 排气泡：酸、碱式滴定管中的液体在滴定前均要排出尖嘴中的气泡。滴定管的选用酸性、氧化性的试剂用 酸式滴定管，因为酸性和氧化性物质易 腐蚀橡胶。10 11 碱性的试剂用 碱式滴定管，因为碱性物质易 腐蚀玻璃，致使 玻璃活塞无法打开。12 13 14 3实验操作(以标准盐酸滴定待测 NaOH溶液为例)(1)滴定准备“八动词”4(2)滴定过程“三动作”(3)终点判断“两数据”最后一滴：滴入最后一滴，溶液颜色发生突变。半分钟：颜色突变后，经振荡半分钟内不复原，视为滴定终点。(4)数据

5、处理按上述操作重复 23 次，求出用去标准盐酸体积的 平均值，根据 c(NaOH)21 计算。c HCl V HCl溶 液 V NaOH溶 液 4常用酸碱指示剂及变色范围51判断正误，正确的画“” ，错误的画“” ，并指明错因。(1)温度一定时，水的电离常数与水的离子积常数相等。()错因： Kw K 电离 c(H2O)。(2)进行中和滴定实验时，滴定管、锥形瓶均用待测液润洗。()错因：进行中和滴定实验时，锥形瓶不能用待测液洗，否则会使测得结果偏高。(3)用蒸馏水润湿的 pH试纸测溶液的 pH，一定会使结果偏低。()错因：当待测液呈中性或酸性时，用湿润的 pH试纸测的 pH结果不会偏低。(4)用

6、广范 pH试纸测得某溶液的 pH为 3.4。()错因：广范 pH试纸测得溶液的 pH为整数值。(5)任何温度下，利用 H 和 OH 浓度的相对大小均可判断溶液的酸碱性。()错因：_(6)某溶液的 c(H )10 7 molL1 ，则该溶液呈酸性。()错因：当温度大于 25_时，纯水的 c(H )107 _molL1 ，呈中性。(7)100 的纯水中 c(H )110 6 molL1 ，此时水呈酸性。()错因：纯水呈中性。2教材改编题(据人教选修四 P52 T6)常温下 pH为 3的稀盐酸，其中由水电离出的 c(H )为( )A0.1 mol/L B0.3 mol/LC10 3 mol/L D1

7、0 11 mol/L答案 D3教材改编题(据人教选修四 P52 T4)用标准盐酸滴定未知浓度的 NaOH溶液，下列各操作中会引起实验误差的是( )A滴定前酸式滴定管需用标准盐酸润洗B用蒸馏水洗净锥形瓶后，立即装入一定体积的 NaOH溶液后进行滴定C往盛有 20.00 mL NaOH溶液的锥形瓶中，滴入几滴酚酞指示剂后进行滴定D用蒸馏水洗净锥形瓶后，再用 NaOH溶液润洗，然后装入一定体积的 NaOH溶液答案 D考点 水的电离及水的离子积常数一典例 1 (2018北京东城区质检)如图表示水中 c(H )和 c(OH )的关系，下列判断错误的是( )6A两条曲线上任意点均有 c(H )c(OH )

8、 KwB M区域内任意点均有 c(H )T1，C 项正确； XZ线上任意点都有 c(H ) c(OH )，只有当 c(H )10 7 molL1 时，才有 pH7，D 项错误。答案 D名师精讲1正确理解水的电离平衡曲线(1)曲线上的任意点的 Kw都相同，即 c(H )c(OH )相同，温度相同。(2)曲线外的任意点与曲线上任意点的 Kw不同，温度不同。(3)实现曲线上点之间的转化需保持温度不变，改变酸碱性；实现曲线上点与曲线外点之间的转化一定得改变温度。2溶液中由水电离出的 c(H )永远等于由水电离出的 c(OH )(1)酸溶液中： c(H )水 c(OH )。(2)碱溶液中： c(OH )

9、水 c(H )。例如：室温下，pH3 的盐酸，由水电离出的 c(H )水 c(OH )水 10 1410 3molL1 10 11 molL1 。3酸或碱对水的电离均起抑制作用(1)只要酸的 pH相等(不论强弱、不论几元)对水的抑制程度相等，碱也同理。(2)若酸溶液的 c(H )与碱溶液的 c(OH )相等，则两种溶液中水的电离程度相等。1在不同温度下，水溶液中 c(H )与 c(OH )的关系如图所示。下列有关说法中正确的是( )7A若从 a点到 c点，可采用在水中加入酸的方法B b点对应的醋酸中由水电离出的 c(H )10 6 molL1C c点对应溶液的 Kw大于 d点对应溶液的 KwD

10、 T 时，0.05 molL 1 Ba(OH)2溶液的 pH11答案 D解析 a点对应的 c(H )和 c(OH )相等， c点对应的 c(H )和 c(OH )也相等，溶液一定呈中性，从 a点到 c点，可以采用升温的方法，A 错误； Kw只与温度有关，同温度下不同酸碱性溶液的 Kw相同， a点和 b点的 Kw都是 1014 ， c点和 d点的 Kw都是 1012 ，酸和碱溶液都会抑制水的电离，酸溶液中由水电离出的 c 水 (H )与溶液中的 c(OH )相等，即 b点时 c 水 (H ) c(OH )10 8 molL1 ，B、C 均错误； T 时， Kw10 12, 0.05 molL1

11、Ba(OH)2溶液中 c(H )10 11 molL1 ，pH11，D 正确。2水的电离过程为 H2OH OH ，在不同温度下其离子积为 Kw(25 )1.010 14 ， Kw(35 )2.110 14 ，则下列叙述正确的是( )A c(H )随温度的升高而降低B35 时， c(H )c(OH )C溶液 pH：pH(35 )pH(25 )D35 时已电离的水的浓度约为 1.45107 molL1答案 D解析 由两种温度下水的离子积常数值知水的电离是吸热的，温度高时水中 c(H )较高，pH 较小，但溶液中 c(H ) c(OH )，溶液呈中性，A、B、C 错误；已电离的水的浓度与电离生成的

12、c(H )及 c(OH )相等，利用水的离子积常数可判断 D正确。考点 溶液酸碱性及 pH计算二典例 2 (2018长沙模拟).在 25 时，有一 pH12 的 NaOH溶液 100 mL，欲使它的 pH降为 11(忽略混合后溶液体积变化)：(1)如果加入蒸馏水，就加入_mL。(2)如果加入 pH10 的 NaOH溶液，应加入_mL。(3)如果加入 0.008 molL1 HCl溶液，应加入_mL。.在 25 时，有 pH为 a的盐酸和 pH为 b的 NaOH溶液等体积混合：(4)若 a b14，则溶液呈_性。8(5)若 a b13，则溶液呈_性。(6)若 a b14，则溶液呈_性。解析 .(

13、1)pH12 的 NaOH溶液中， c(OH )0.01 molL1 ，pH11 的 NaOH溶液中， c(OH )0.001 molL1 ，设加入水的体积是 V1,0.01 molL1 0.1 L0.001 molL1 (0.1 V1)L， V1 0.1 L0.9 L900 mL。0.01 molL 10.1 L0.001 molL 1(2)pH12 的 NaOH溶液中 c(OH )0.01 molL1 ，pH10 的 NaOH溶液中 c(OH )0.0001 molL1 ，设加入 pH10 的 NaOH溶液的体积是 V2,0.01 molL1 0.1 L0.0001 molL 1 V20.

14、001 molL 1 (0.1 V2)， V21 L1000 mL。(3)0.008 molL1 HCl溶液中 c(H )0.008 molL 1 ，设加入盐酸的体积为 V3，c(OH ) 0.001 molL1 ，解0.01 molL 10.1 L 0.008 molL 1V30.1 L V3得： V30.1 L100 mL。.pH a的盐酸中 c(H )10 a molL1 ，pH b的 NaOH溶液中 c(OH )10 b14 molL1 ，两溶液等体积混合后：(4)若 a b14， c(H ) c(OH )，溶液呈中性。(5)若 a b13， c(H )c(OH )，溶液呈酸性。(6)

15、若 a b14， c(H )7。c若 pH之和小于 14，则混合后溶液显酸性，pHc(H ) c(OH )4解析 a 点 VHCl(aq)0，氨水的 pH1.01014 molL1 ，A 错误；b 点的 VHCl(aq)20 mL，盐酸和氨水恰好完全反应生成 NH4Cl，据物料守恒可得： c(NH ) c(NH3H2O) c(Cl )，B 正4确；中和反应为放热反应，NH 3H2O电离为吸热过程，c 点盐酸和氨水恰好完全反应，放出热量最多，再加入盐酸后温度降低，主要是加入盐酸的温度低于溶液的温度，C 正确；据电荷守恒可得： c(NH ) c(H ) c(Cl ) c(OH )；溶液的 pH7

16、时， c(H ) c(OH )，4则有 c(NH ) c(Cl )，D 正确。4答案 A名师精讲滴定曲线分析的方法(1)分析步骤：首先看纵坐标，搞清楚是酸加入碱中，还是碱加入酸中；其次看起点，起点可以看出酸性或碱性的强弱，这在判断滴定终点时至关重要；再次找滴定终点和pH7 的中性点，判断滴定终点的酸碱性，然后确定中性点(pH7)的位置；最后分析其他的特殊点(如滴定一半点，过量一半点等)，分析酸、碱过量情况。(2)滴定过程中的定量关系：电荷守恒关系在任何时候均存在；物料守恒可以根据加入酸的物质的量和加入碱的物质的量进行确定，但不一定为等量关系。6常温下，用 pH m的盐酸滴定 20 mL pH

17、n的 MOH溶液，且 m n14。混合溶液的 pH与盐酸体积 V的关系如图所示。下列说法正确的是( )16Aa 点： c(Cl )c(M )c(OH )c(H )Bb 点：MOH 和 HCl恰好完全反应Cc 点： c(H ) c(OH ) c(MOH)Da 点到 d点：水电离的 c(H )c(OH )先变大，后变小答案 D解析 m n14，从图像看出，b 点时，盐酸体积与 MOH溶液体积相等，溶液呈碱性，说明混合溶液中 MOH过量，MOH 继续电离，说明 MOH是弱碱。A 项，a 点对应的溶液呈碱性，溶液中离子浓度大小顺序为 c(M )c(Cl )c(OH )c(H )，错误；B 项，b 点对

18、应的溶液中 MOH未完全反应，溶液呈碱性，错误；C 项，c 点对应的溶液显中性， c(H ) c(OH )，错误；D 项，在碱溶液中滴加盐酸，水的电离程度逐渐增大，当碱与酸恰好完全反应时，水的电离程度最大，然后随着盐酸的不断加入，水的电离受到抑制，则水电离的c(H )c(OH )先变大，后变小，正确。7(2018福州市期末考试)25 时，往 HA溶液中滴加 NaOH溶液，溶液中 HA和 A二者中各自所占的物质的量分数()随溶液 pH变化的关系如图所示。下列说法正确的是( )A在 pH5 的溶液中， c(A ) c(HA)， c(OH ) c(H )BpH7 的溶液中，(HA)0，(A )1.0

19、C25 时， Ka(HA)110 5DpH5 时，溶液中水电离产生的 c(H )110 5 molL1答案 C17解析 25 时，pH5 的溶液呈酸性， c(H ) c(OH )，A 项错误；HA 溶液中含 HA分子，说明 HA为弱酸，根据题意，pH7 的溶液应该为 HA和 NaA的混合液，(HA)0，B 项错误；25 时，根据图像信息， pH5 时， c(HA) c(A )， Ka c(H )110 5 ，C 项正确；pH5 时为 HA和 NaA的混合溶液，存c A c H c HA在三个平衡：HAH A ，H 2OH OH ，A H 2OHA OH ，可以看出溶液中c(H )来自水和 HA

20、的电离，而 c(OH )完全来自水，则溶液中的水电离产生的 c(H ) c(OH )110 9 molL1 ，D 项错误。微专题中和滴定的拓展应用中和滴定操作不仅适用于酸碱中和反应，也可以迁移应用于氧化还原反应及沉淀反应。1 氧化还原滴定法(1)原理：以氧化剂(或还原剂)为滴定剂，直接滴定一些具有还原性(或氧化性)的物质。(2)实例酸性 KMnO4溶液滴定 H2C2O4溶液Na 2S2O3溶液滴定碘液18典例 1 (2018全国卷节选)(3)测定三草酸合铁酸钾(K 3Fe(C2O4)33H2O)中铁的含量。称量 m g样品于锥形瓶中，溶解后加稀 H2SO4酸化，用 c molL1 KMnO4溶

21、液滴定至终点。滴定终点的现象是_。向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后，过滤、洗涤，将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。加稀 H2SO4酸化，用 c molL1 KMnO4溶液滴定至终点，消耗 KMnO4溶液 V mL。该晶体中铁的质量分数的表达式为_。解析 (3)高锰酸钾氧化草酸根离子而自身被还原，达到滴定终点时高锰酸钾不再被还原，故溶液变紫色。锌把铁离子还原为亚铁离子，酸性高锰酸钾溶液又把亚铁离子氧化为铁离子。反应中消耗高锰酸钾 0.001cV mol，Mn 元素化合价从7 价降低到2 价，所以根据得失电子守恒可知铁离子的物质的量是 0.005cV mol，则该晶体中铁的质量分数的表达式为1

22、00% 100%。0.005cV56m 5cV561000m答案 (3)溶液变紫色且半分钟内不恢复原色 100%5cV561000m体验 1 (2018天津高考节选).NO x含量的测定将 V L气样通入适量酸化的 H2O2溶液中，使 NOx完全被氧化为 NO ，加水稀释至3100.00 mL。量取 20.00 mL该溶液，加入 V1 mL c1 molL1 FeSO4标准溶液(过量)，充分反应后，用 c2 molL1 K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的 Fe2 ，终点时消耗 V2 mL。(5)NO被 H2O2氧化为 NO 的离子方程式是_。3(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有_。(7)滴定过程

23、中发生下列反应：3Fe2 NO 4H =NO3Fe 3 2H 2O3Cr2O 6Fe 2 14H =2Cr3 6Fe 3 7H 2O27则气样中 NOx折合成 NO2的含量为_mgm 3 。(8)若 FeSO4标准溶液部分变质，会使测定结果_(填“偏高” “偏低”或“无影响”)。答案 .(5)2NO3H 2O2=2H 2NO 2H 2O319(6)锥形瓶、酸式滴定管 (7) 104 (8)偏高23 c1V1 6c2V23V解析 .(5)NO 被 H2O2氧化为硝酸，所以反应的离子方程式为：2NO3H 2O2=2H 2NO 2H 2O。3(6)滴定中使用酸式滴定管(本题中的试剂都只能使用酸式滴定

24、管)和锥形瓶。(7)用 c2 molL1 K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的 Fe2 ，终点时消耗 V2 mL，此时加入的 Cr2O 为 c2V2/1000 mol；所以过量的 Fe2 为 6c2V2/1000 mol；则与硝酸根离子反应的27Fe2 为( c1V1/10006 c2V2/1000) mol；所以硝酸根离子为( c1V1/10006 c2V2/1000)/3 mol；根据氮原子守恒，硝酸根离子与 NO2的物质的量相等。考虑到配制 100 mL溶液取出来 20 mL进行实验，所以 NO2为 5(c1V1/10006 c2V2/1000)/3 mol，质量为465(c1V1/1000

25、6 c2V2/1000)/3 g，即 230(c1V16 c2V2)/3 mg。这些 NO2是 V L气体中含有的，所以含量为 230(c1V16 c2V2)/3V mgL1 ，即为 1000230(c1V16 c2V2)/3V mgm3 。(8)若 FeSO4标准溶液部分变质，一定是部分 Fe2 被空气中的氧气氧化，计算时仍然认为这部分被氧化的 Fe2 是被硝酸根离子氧化的，所以测定结果偏高。2 沉淀滴定法(1)定义沉淀滴定是利用沉淀反应进行定量分析的方法。生成沉淀的反应很多，但符合定量分析条件的却很少，实际上应用最多的是银量法，即利用 Ag 与卤素离子的反应来测定Cl 、Br 、I 的浓度

26、。(2)沉淀滴定原理(以溶液中 Cl 含量的测定为例)以铬酸钾为指示剂，在中性或弱碱性介质中，用硝酸银标准溶液测定卤素化合物含量。Ag Cl =AgCl(白色) Ksp(AgCl)210 102Ag CrO =Ag2CrO4(砖红色)24Ksp(Ag2CrO4)1.1210 12因为 AgCl和 Ag2CrO4的溶度积不同，因而发生分级沉淀，当 AgCl沉淀完全后，稍过量的 AgNO3标准溶液与 K2CrO4指示剂反应生成 Ag2CrO4沉淀(砖红色)。典例 2 (2018石家庄市质检一)亚硝酰氯(ClNO)纯度的测定已知 ClNO的沸点为5.5 ，遇水生成一种氢化物和两种氧化物。取实验室制得

27、的亚硝酰氯液体 m g溶于水，配制成 250 mL溶液；取出 25.00 mL，以 K2CrO4溶液为指示剂，用 c mol/L AgNO3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液的体积为 22.50 mL。(已知：Ag2CrO4为砖红色固体)(1)亚硝酰氯(ClNO)与水反应的化学方程式为_。(2)亚硝酰氯(ClNO)的质量分数为_(用代数式表示即可)。解析 (1)亚硝酰氯与水反应的化学方程式为 2ClNOH 2O=2HClNONO 2。(2)根据 2ClNOH 2O=2HClNONO 2和 HClAgNO 3=AgClHNO 3得关系式20ClNOHClAgNO 3，则消耗的 AgNO3的物质的量

28、即 25.00 mL溶液中 ClNO的物质的量，亚硝酰氯(ClNO)的质量分数为 100%，化简可得c22.510 31065.5m100%。14.7375cm答案 (1)2ClNOH 2O=2HClNONO 2(2) 100%14.7375cm(或 写 成 c22.510 31065.5m 100%)体验 2 (2017天津高考)用沉淀滴定法快速测定 NaI等碘化物溶液中 c(I )，实验过程包括准备标准溶液和滴定待测溶液。.准备标准溶液a准确称取 AgNO3基准物 4.2468 g(0.0250 mol)后，配制成 250 mL标准溶液，放在棕色试剂瓶中避光保存，备用。b配制并标定 100

29、 mL 0.1000 molL1 NH4SCN标准溶液，备用。.滴定的主要步骤a取待测 NaI溶液 25.00 mL于锥形瓶中。b加入 25.00 mL 0.1000 molL1 AgNO3溶液(过量)，使 I 完全转化为 AgI沉淀。c加入 NH4Fe(SO4)2溶液作指示剂。d用 0.1000 molL1 NH4SCN溶液滴定过量的 Ag ，使其恰好完全转化为 AgSCN沉淀后，体系出现淡红色，停止滴定。e重复上述操作两次，三次测定数据如下表：实验序号 1 2 3消耗 NH4SCN标准溶液体积/mL 10.24 10.02 9.98f数据处理。回答下列问题：(1)将称得的 AgNO3配制成

30、标准溶液，所使用的仪器除烧杯和玻璃棒外还有_。(2)AgNO3标准溶液放在棕色试剂瓶中避光保存的原因是_。(3)滴定应在 pH0.5的条件下进行，其原因是_。(4)b和 c两步操作是否可以颠倒_，说明理由_。(5)所消耗的 NH4SCN标准溶液平均体积为_mL，测得 c(I )_molL 1 。(6)在滴定管中装入 NH4SCN标准溶液的前一步，应进行的操作为_。(7)判断下列操作对 c(I )测定结果的影响：(填“偏高” “偏低”或“无影响”)若在配制 AgNO3标准溶液时，烧杯中的溶液有少量溅出，则测定结果_。若在滴定终点读取滴定管刻度时，俯视标准液液面，则测定结果_。答案 (1)250

31、mL(棕色)容量瓶、胶头滴管(2)避免 AgNO3见光分解21(3)防止因 Fe3 的水解而影响滴定终点的判断(或抑制 Fe3 的水解)(4)否(或不能) 若颠倒，Fe 3 与 I 反应，指示剂耗尽，无法判断滴定终点(5)10.00 0.0600(6)用 NH4SCN标准溶液进行润洗(7)偏高 偏高解析 (1)配制硝酸银溶液，所使用的仪器除烧杯和玻璃棒之外还需要 250 mL(棕色)容量瓶和胶头滴管。(2)AgNO3见光易分解，所以应保存在棕色试剂瓶中。(3)Fe3 易水解，所以滴定应在 pH0.5的强酸环境下进行。(4)b和 c两步操作不能颠倒，否则强氧化性的 Fe3 和强还原性的 I 会发

32、生反应导致指示剂耗尽，无法判断滴定终点。(5)根据实验数据，实验 1与实验 2、3 差别很大，故舍去实验 1，求实验 2和实验 3的平均值，所以标准溶液的平均体积为 10.00 mL。根据滴定过程可知 n(AgNO3) n(NaI) n(NH4SCN)，得：250010 3 L0.1000 molL1 25.0010 3 Lc(I )10.0010 3 L0.1000 molL1 ，解得 c(I )0.0600 molL 1 。(6)向滴定管中装标准溶液前应用标准溶液润洗。(7)在配制 AgNO3标准溶液时，若有少量溅出，则配制的标准溶液浓度偏小，在滴定时消耗标准溶液的体积偏大，测得 c(I )浓度偏高。若在滴定终点读取滴定管刻度时，俯视标准液液面，读数偏小，计算出的标准液体积偏小，结合(5)中分析知 c(I )浓度偏高。22