解题思路: 水的电离
解题过程:
我给你一份资料,希望能帮到你: 水的电离和溶液的pH 一、水的电离
水是一种极弱的电解质,能发生微弱的电离,其电离方程式为:H
2O
H
++OH
- 在一定温度下[H
+]与[OH
-]的乘积是一个常数,即[H
+]•[OH
-]=K
W,这个常数K
w叫做水的离子积常数,简称为水的离子积。25℃(常温)时,纯水中[H
+]=[OH
-]=10
-7mol·L
-1,K
W=10
-14。 注意:
(1)水的离子积是水电离平衡时的性质,不仅适用于纯水,也适用于其他稀的水溶液。如常温时,稀酸、稀碱和中性溶液里,[H
+]和[OH
-]的乘积都是个常数(10
-14),即常温下任何稀的水溶液K
w=10
-14。
(2)水的电离是吸热过程,因此升高温度,水的电离平衡向电离方向移动,[H
+]和[OH
-]都增大,使K
w也增大,如100℃时,[H
+]=[OH
-]=10
-6mol·L
-1,K
w=10
-6×10
-6=10
-12,对于水的离子积K
w,若未注明温度,一般认为在常温下(25℃)。 (3)水的离子积常数揭示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡,都有H
+和OH
-共存,只是相对含量不同而已,在回答“某水溶液存在哪些离子”时,不能忽略这一点。 二、影响水的电离平衡的因素 1.温度
水的电离是吸热过程,升高温度,水的电离平衡右移,电离程度增大,c(H
+)和c(OH
-)同时增大,K
w增大,但由于c(H
+)和c(OH
-)始终保持相等,故仍呈中性。 2.酸、碱
向纯水中加入酸或碱,由于酸(碱)电离产生的H
+(OH
-),使溶液中的c(H
+)或c(OH
-)增大,使水的电离平衡左移,水的电离程度减小。 3.含有弱酸根离子或弱碱阳离子的盐
在纯水中加入含有弱酸根离子或弱碱阳离子的盐,由于它们能跟水电离出的H
+或OH
-结合生成难电离物,使水的电离平衡右移,水的电离程度增大。 4.强酸的酸式盐
向纯水中加入强酸的酸式盐,如加入NaHSO
4,由于电离产生H
+,增大c(H
+),使水的电离平衡左移,抑制了水的电离。 5.加入活泼金属
向纯水中加入活泼金属,如金属钠,由于活泼金属能与水电离的H
+直接作用,产生氢气,促进水的电离。 三、溶液的酸碱性和pH 1.溶液的酸碱性和pH
水的离子积常数反映了溶液中c(H
+)和c(OH
-)的相互依存关系,并说明在任何水溶液中都同时存在着H
+和OH
-。室温时溶液的酸碱性可用c(H
+)和c(OH
-)的关系表示如下:
中性溶液c(H
+)=c(OH
-)=1×10
-7mol/L
酸性溶液c(H
+)>c(OH
-), c(H
+)>1×10
-7mol/L
碱性溶液c(OH
-)>c(H
+), c(OH
-)>1×10
-7mol/L
用负指数来表示稀溶液的酸碱性很不方便,为此采用c(H
+)的负对数来表示稀溶液的酸碱性强弱,称溶液的pH,pH=-lg{c(H
+)}。
因为c(H
+)×c(OH
-)=1×10
-14 所以pH+pOH=14
在酸性溶液中,c(H
+)>c(OH
-), pH<7
在碱性溶液中,c(OH
-)> c(H
+), pH>7
从pH的定义知,c(H
+)越大,pH越小,溶液的酸性越强。c(OH
-)越大,c(H
+)越小,pH越大,溶液的碱性就越强。 2.pH的适用范围和pH的测定方法
①pH的适用范围:pH的取值范围是0-14,即c(H
+)≤1mol/L和c(OH
-) ≤1mol/L的稀溶液可用pH表示其酸碱性的强弱,当溶液的c(H
+)或c(OH
-)>1mol/L时,溶液的酸碱性直接用它们的物质的量浓度来表示。
②测定溶液pH的方法:用pH计或pH试纸,pH试纸的使用方法:用玻璃棒把待测试液点在pH试纸中间,把试纸显示的颜色跟标准比色卡对比,来测定溶液的pH。注意,不能将pH试纸润湿,因为这样测得的是待测溶液稀释后的pH。 四、溶液的pH的计算方法 1.简单的酸、碱溶液的pH的计算
强酸、强碱的溶液的pH:
强酸:c(酸)→c(H
+)→pH
强碱:c(碱) →c(OH
-)
c(H
+)→pH
如:求0.01mol/L的HCl溶液的pH。
解:c(H
+)=c(HCl)=1×10
-2mol/L,
pH=-lg{c(H
+)}=-lg1×10
-2=2。
如:将0.8g NaOH溶于水,配成200mL溶液,求所得溶液的pH是多少? 【分析】n(NaOH)=
=0.02mol, c(NaOH)=
=0.1mol/L, c(H
+)=
=
=1×10
-13(mol/L), 故pH=-lg{c(H
+)}=-lg1×10
-13=13。
故:由c(OH
-)=0.1mol/L,
pOH=-lg{c(OH
-)}=-lg1×10
-1=1,
由pH+pOH=14,得pH=14-1=13。 2.稀溶液混合后pH的计算
说明:通常两种稀溶液混合,可认为混合后体积为两者之和。 ①强酸与强酸混合:
→pH 若等体积混合,则有近似规律:混合液pH
混=pH
小+0.3(相当于酸稀释,pH增大了0.3) 如:pH=2的HCl溶液和pH=6的H
2SO
4溶液等体积混合后,pH是多少? 【分析】pH=2的HCl中,c(H
+)=1×10
-2mol/L, pH=6的H
2SO
4中,c(H
+)=1×10
-6mol/L, c(H
+)
酸=
mol/L≈5×10
-3mol/L, pH=-lg5×10
-3=lg
=2+lg2=2.3 或:应用近似规律计算:pH
混=pH
小+0.3=2+0.3=2.3 答案:pH=2.3 ②强碱与强碱混合
若等体积混合,则有近似规律:混合液pH
混=pH
大-0.3(相当于碱稀释,pH减小了0.3)。 如:pH=9和pH=11的两种NaOH溶液,等体积混合后,pH是多少? 【分析】pH=9:c(OH
-)=
=
=1×10
-5(mol/L), pH=11:c(OH
-)=
=
=1×10
-3(mol/L), 混合后:c(OH
-)=
=5.05×10
-4(mol/L), c(H
+)=
=
=1.98×10
-11(mol/L), pH=-lg{c(H
+)}=-lg1.98×10
-11=10.7 或应用近似规律计算,pH
混=pH
大-0.3=11-0.3=10.7。 答案:pH=10.7 注意:无论是强酸还是强碱,当两溶液的△pH≤1时,用近似规律计算误差较大。 ③强酸与强碱混合 a.强酸与强碱恰好完全反应,溶液呈中性,pH=7。 b.酸过量,先求c(H
+)
余=
,再求pH=-lg{c(H
+)} c.碱过量,先求c(OH
-)
余=
,再求c(H
+)=
,最后求pH. 如:将0.3mol/L的Ba(OH)
2溶液50mL与0.02mol/L的H
2SO
4溶液100mL混合后,求pH是多少? 【分析】n(OH
-)=0.3mol/l×0.05L×2=0.03mol, n(H
+)=0.02mol/L×0.1L×2=0.004mol, n(H
+)<N(OH< SPAN>
-),碱过量。 c(OH
-)=
=0.17mol/L, pOH=-lg1.7×10
-1=1-0.23=0.77, pH=14-pOH=14-0.77=13.23。 答案:pH=13.23 ④酸碱溶液用水稀释 强酸溶液每稀释10
n倍,c(H
+)减小为原来的
, pH
稀=pH
原+n; 强碱溶液每稀释10
n倍,c(OH
-)减小为原来的
,pH
稀=pH
原-n; 强酸或强碱溶液无限稀释时,由于水的电离平衡不能忽略,故pH只能接近于7(或约等于7),如pH=6的HCl溶液稀释100倍,混合液pH≈7(不能大于7);pH=8的NaOH溶液稀释100倍,混合液pH≈7(不能小于7)。 弱酸溶液每稀释10
n倍c(H
+)减小的程度比强酸小,pH
稀<PH< SPAN>
原+n; 弱碱溶液每稀释10
n倍c(OH
-)减小的程度比强碱小,pH
稀>pH
原-n; ⑤酸和碱之和为14,等体积混合 若为强酸与强碱,则pH=7; 若为强酸与弱碱,则pH>7; 若为弱酸与强碱,则pH<7。 ⑥强酸pH
a,强碱pH
b,等体积混合 若pH
a+pH
b=14,则溶液呈中性,pH=7; 若pH
a+pH
b>14,则溶液呈碱性,pH>7; 若pH
a+pH
b<14,则溶液呈酸性,pH<7。 ⑦强酸(pH
1)与强碱(pH
2)混合呈中性时,二者体积与pH的关系:
最终答案:略