2020年高考化学专题复习：水的电离和溶液的酸碱性

2020年高考化学专题复习：水的电离和溶液的酸碱性

一、教学内容

水的电离和溶液的酸碱性

二、考点清单

1. 溶液酸碱性的本质 2. 判断溶液酸碱性的方法 3. 溶液的pH概念及计算公式 4. pH计算方法

5. 酸碱中和滴定概念，实验原理 6. 酸碱中和滴定实验步骤 7. 酸碱中和滴定实验误差分析

三、全面突破 Ⅰ、溶液的酸碱性

1. 溶液的酸碱性的实质

－

任何水溶液中都存在水的电离，因此都含有H+和OH. 一种溶液是显酸性、中性还是

－

碱性，是由该溶液中的c（H+）与c（OH）的相对大小来决定的.

－－

酸性溶液：c（H+）＞c（OH） 酸性越强，c（H+）越大，c（OH）越小。

－

中性溶液：c（H+）＝c（OH）

－－

碱性溶液：c（H+）＜c（OH） 碱性越强，c（OH）越大，c（H+）越小。

－

2. 溶液的酸碱性与c（H+）、c（OH）

－

（1）25℃时，KW＝1×1014

－－－

中性溶液：c（H+）＝c（OH）＝1×107 mol·L1

－－－－－

酸性溶液：c（H+）＞1×107 mol·L1，c（OH）＜1×107 mol·L1

－－－－－

碱性溶液：c（H+）＜1×107 mol·L1，c（OH）＞1×107 mol·L1

－

（2）100℃时，KW＝1×1012

－－－

中性溶液：c（H+）＝c（OH）＝1×106 mol·L1

－－－－－

酸性溶液：c（H+）＞1×106 mol·L1，c（OH）＜1×106 mol·L1

－－－－－

碱性溶液：c（H+）＜1×106 mol·L1，c（OH）＞1×106 mol·L1 3. 溶液的pH

－

（1）溶液的pH的概念：在c（H+）≤1 mol·L1的水溶液中，采用c（H+）的负对数来表示溶液酸碱性的强弱.

（2）数学表达式：pH＝－1g[c（H+）]

－－

若c（H+）＝10n mol·L1，则pH＝n.

－－

若c（H+）＝m×10n mol·L1，则pH＝n－lgm. （3）溶液酸碱性的强弱与pH的关系. ①常温（25℃）时：

－－－

pH ＝7，溶液呈中性，c（H+）＝c（OH）＝1×107 mol·L1. pH ＜7，溶液呈酸性，pH小（大）c（H+）大（小）溶液的酸性强（弱）.

－

pH ＞7，溶液呈碱性，pH大（小）c（OH）大（小）溶液的碱性强（弱）.

－

②pH范围为0～14之间. pH＝0的溶液中并非无H+，而是c（H+）＝1mol·L1；pH＝14

－－－＋

的溶液中并非没有OH，而是c（OH）＝1 mol·L1. pH减小（增大）n倍，则c（H）增大

－

为原来的10n倍（减小为原来的1／10n 倍），相应的c（OH）减小为原来的1／10n 倍（增

大为原来的10n倍）.

－－－

③当溶液中的c（H+）＞1mol·L1时，pH＜0；c（OH）＞1mol·L1时，pH＞14. 因此，

－－

当溶液中的c（H+）或c（OH）大于1mol·L1时，一般不用pH来表示溶液的酸碱性，而是

－－－

直接用c（H+）或c（OH）来表示. 所以，pH只适用于c（H+）或c（OH）≤1 mol·L1的稀溶液.

4. 溶液中pH的计算 （1）基本关系式： ①pH＝－1g[c（H+）]

＋－－

②c（H）＝10n mol·L1

－

③任何水溶液中，由水电离产生的c（H+）与c（OH）总是相等的，即：c水（H+）＝

－

c水（OH）.

－－

④常温（25℃）时，c（H+）·c（OH）＝1×1014

（2）强酸与弱酸、强碱与弱碱溶液加水稀释后pH的计算. ①强酸与弱酸分别加水稀释相同倍数时，由于弱酸中原来未电离的弱酸分子进一步电离出离子，故弱酸的pH变化小. 设稀释10n倍，则：

强酸：pH稀 ＝ pH原 + n 弱酸：pH稀 ＜ pH原 + n

－－

当加水稀释至由溶质酸电离产生的c酸（H+）＜106 mol·L1时，则必须考虑水的电离. 如pH＝5的盐酸稀释1000倍时，pH稀＝6.98，而不是等于8.

②强碱与弱碱分别加水稀释相同倍数时，弱碱的pH变化小. 设均稀释10n倍，则： 强碱：pH稀 ＝ pH原 － n 弱碱：pH稀 ＞ pH原 － n

－－－

当加水稀释至由溶质碱电离产生的c（OH）＜106 mol · L1时，则必须考虑水的电离. 如pH＝9的NaOH溶液稀释1000倍时，pH稀≈7，而不是等于6.

（3）两强酸或两强碱溶液混合后pH的计算.

c1(H?)V1?c2(H?)V2?①两强酸溶液混合. 先求出：c混(H)?V1?V2

再求：pH混＝－1g[c混（H+）]

②两强碱溶液混合. 求算两强碱溶液混合后溶液的pH时，不能直接根据题中给出的碱

－

的pH求算混合液的pH，而必须先分别求出两强碱溶液中的c（OH），再依下式求算c混（OH－）：

??c（（1OH）V1?c2OH）V2c混（OH）?V1?V2?然后求出c混（H+）、pH混. ，

（4）强酸与强碱溶液混合后pH的计算.

解题步骤：

－－

分别求出酸中的n（H+）、碱中的n（OH）→依H+ + OH＝H2O比较出n（H+）与n（OH－

）的大小.

－

①n（H+）＝n（OH）时，恰好中和，混合液显中性；pH＝7. [若混合液的pH＝7，则

－

必有n（H+）＝n（OH）]

－

②n（H+）＞n（OH）时，酸过量，则：

?n(H?)?n(OH?)n余(H)。 c混(H)??V酸?V碱V酸?V碱?再求出pH混（求得的pH混必小于7）.

若已知pH混＜7，则必须利用上式进行相关计算.

???n(OH)n(OH)?n(H)余③n（H+）＜n（OH）时，碱过量. 则：c混(OH?)? ?V酸?V碱V酸?V碱－

然后求出c混（H+）、pH混.

若已知pH混＞7，则必须利用上式进行相关计算.

（5）强酸与强碱混合反应后溶液呈中性时，强酸的pH酸、强碱的pH碱与强酸溶液体积V酸、强碱溶液体积V碱之间的关系：

－

当溶液呈中性时：n（H+）＝n（OH）

－

即：c（H+）·V酸＝c（OH）·V碱

－

25℃时，有：c酸（H+）·V酸＝1×1014·V碱／c碱（H+）

－

整理得：c酸（H+）·c碱（H+）＝1×1014 V碱／V酸， 故 pH酸 + pH碱 ＝14 + lg（V酸／V碱） lg（V酸／V碱） ＝ pH酸 + pH碱 － 14

来源学科网

【典型例题】

例1、（1）将pH=2的稀盐酸加水稀释100倍，则溶液pH=______，pH的变化值为______ （2）将pH=12的NaOH稀释100倍，则溶液pH=______，pH的变化值为______ （3）将pH=5的盐酸稀释1000倍，其pH约为________

（4）将pH=8的NaOH溶液稀释100倍，其pH约为________

解析：考查溶液稀释后的pH的计算。强酸稀释时，稀释10n倍，则：pH稀 ＝ pH原+n 强碱稀释时，稀释10n倍，则：pH稀＝pH原－n。当加水稀释至由溶质酸或碱电离产生

－－－

的c（H+）（或c（OH））＜106 mol·L1时，则必须考虑水的电离 。

答案：（1）4，2；（2）10，2；（3）7；（4）7。

例2、pH=4的盐酸和pH=2的盐酸等体积混合后，溶液的pH最接近于 A. 2.0 B. 2.3 C. 3.5 D. 3.7

解析：考查强酸溶液混合后的pH的计算。方法是：先求出：混合后溶液中的c（H+），再求：pH混＝－1g[c混（H+）]。

－－－

c（H+） = （102+104）mol/L /2 = 5.05×103mol/L

－

pH混＝－1g[c混（H+）] = －1g[5.05×103] = 2.3

规律：若两种强酸溶液等体积混合，且其pH相差2或2 以上时，混合液的pH有如下近似规律：混合液的pH=pH（小）+0.3。

答案：B

来源学科网

例3、pH=10的NaOH溶液和pH=12的Ba（OH）2溶液等体积混合，其pH=_________ 解析：求算两强碱溶液混合后溶液的pH时，不能直接根据题中给出的碱的pH求算混合液的pH，而必须先分别求出两强碱溶液中的（cOH），再求算混合后溶液中的c混（OH?），然后求出c混（H+）、pH混。

－－－－

c混（OH）=（102+104）mol/L /2 = 5.05×103 mol/L

－－－－－

c（H+）= 1014 / c混（OH） = 1014 /5.05×103 mol/L = 2×1012 mol/L

－

pH混＝－1g[c混（H+）] = －1g[2×1012] = 12 －1g2 = 11.7

规律：若两种强碱溶液等体积混合，且其pH相差2或2 以上时，混合液的pH有如下近似规律：混合液的pH=pH（大）－0.3。

答案：11.7

－

例4、60mL 0.5mol/LNaOH溶液和40mL 0.4mol/L硫酸混合后，溶液的pH最接近于 A. 0.5 B. 1.7 C. 2 D. 13.2

解析：考查强酸与强碱溶液混合后pH的计算。方法是：分别求出酸中的n（H+）、碱中

－－－

的n（OH）→依H+ + OH＝H2O，比较出n（H+）与n（OH）的大小.

－

若 ① n（H+）＝n（OH）时，恰好中和，混合液显中性；pH＝7.

－－

若 ② n（H+）＞n（OH）时，酸过量，c（H+）混=[ n（H+）－n（OH）]/V总。

－－－

若 ③ n（H+）＜n（OH）时，碱过量，c（OH）混=[ n（OH）－n（H+）]/V总，再求出c（H+）混。

n（H+）＝0.040L×0.4mol/L×2 = 0.032mol

－

n（OH）= 0.060L×0.5mol/L = 0.03mol

c（H+）混= （0.032－0.03）mol/ 0.1L = 0.02 mol/L

pH混＝－1g[c混（H+）] = －1g（0.02）= 2 －1g2 = 1.7 答案：B

Ⅱ、酸碱中和滴定 1. 中和滴定概念

＋－＋－

（1）酸碱中和的实质：H+ OH＝H2O，即1 mol H恰好与1 mol OH中和生成水. 酸与碱在发生中和反应时，是按有关化学方程式中酸与碱的化学计量数之比进行的. （2）酸碱中和滴定的概念：用已知物质的量浓度的酸（或碱）来测定未知物质的量浓度的碱（或酸）的方法，叫做酸碱中和滴定.

（3）酸碱中和滴定原理：酸碱发生中和反应时的物质的量之比等于它们的化学计量数

－

之比. 原理：n（H+）= n（OH）

一元酸和一元碱：c（酸）V（酸）= c（碱）V（碱） 2. 中和滴定实验

（1）所需主要仪器：

①滴定管（精确到0.01mL）. 酸式滴定管 带有玻璃活塞，

碱式滴定管 橡皮管连接玻璃尖嘴. ②锥形瓶（一般用于盛装待测液）.

（2）所需药品：指示剂（用来准确判断中和反应是否恰好进行完全），标准液，待测液.