名师精讲第19讲水的电离和溶液的酸碱性

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19讲水的电离和溶液的酸碱性一、水的电离1．水的离子积常数：水能发生微弱的电离，且水的电离是一个可逆过程。在一定温度下达到电离平衡，c(H+)c(OH－)=Kw，一定温度时Kw是一个常数，Kw简称水的离子积。水的离子积与温度有关，温度升高Kw增大，如C时，水的离子积为1.0×10-14；C时Kw=1.0×10-12。温馨提示：水的离子积常数KW＝c（H＋）·c（OH－），其实质是水溶液中的H＋和OH－浓度的乘积，不一定是水电离出的H＋和OH－浓度的乘积，所以无论是纯水还是酸、碱，盐等电解质的稀溶液，水的离子积为该温度下的Kw。2．影响水的电离平衡的因素：温馨提示：溶液中的c(H+)和水电离出来的c(H+)是不同的：①常温下水电离出的c(H+)=1×10-7mol/L，若某溶液中水电离出的c(H+)1×10-7mol/L，则可判断出该溶液中加入酸或碱抑制了水的电离；若某溶液中水电离出的c(H+)1×10-7mol/L，则可判断出该溶液中加入可以水解的盐或活泼金属促进了水的电离。②常温下溶液中的c(H+)1×10-7mol/L，说明该溶液是酸溶液或水解显酸性的盐溶液；c(H+)1×10-7mol/L，说明是碱溶液或水解显碱性的盐溶液。例题1、下列说法正确的是。①95℃纯水的pH7，说明加热可导致水呈酸性②pH＝3的醋酸溶液，稀释10倍后pH＝4③t℃时，某溶液pH＝6，则该溶液一定为酸性④常温下，将pH＝11的氨水稀释后，溶液中所有离子的浓度降低⑤25℃时NH4Cl溶液的Kw大于℃时NaCl溶液的Kw⑥℃时，将pH=2的盐酸与pH=12的NaOH溶液等体积混合，溶液显中性三、中和滴定1．实验原理：利用中和反应，用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的浓度的实验方法。2．主要仪器：酸式滴定管、碱式滴定管、锥形瓶、带滴定管夹的铁架台等。3.主要试剂：标准液、待测液、酸碱指示剂、蒸馏水。温馨提示：指示剂选择的基本原则：变色要灵敏，变色范围要小，使变色范围尽量与滴定终点溶液的酸碱性一致。不能用石蕊作指示剂；滴定终点为碱性时，用酚酞作指示剂，例如用NaOH溶液滴定醋酸；滴定终点为酸性时，用甲基橙作指示剂，例如用盐酸滴定氨水；强酸滴定强碱一般用甲基橙，但用酚酞也可以；并不是所有的滴定都须使用指示剂，如用标准的Na2SO3滴定KMnO4溶液时，KMnO4颜色褪去时即为滴定终点。4.滴定管使用：a.查漏，b.洗涤，c.润洗，d.装液，e.排气，f.调液面，g.记录。5.滴定操作：6.终点判断：等到滴入最后一滴标准液，溶液由红色变为无色，且在半分钟内不恢复原来的颜色，视为滴定终点并记录标准液的体积。7.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：例题3、乙二酸(HOOC—COOH)俗名草酸，是一种有还原性的有机弱酸，在化学上有广泛应用。(1)小刚在做“研究温度对化学反应速率的影响”实验时，他往A、B两支试管中均加入4mL0.01mol·L－1的酸性KMnO4溶液和2mL0.1mol·L－1H2C2O4(乙二酸)溶液，振荡，A试管置于热水中，B试管置于冷水中，记录溶液褪色所需的时间。褪色所需时间tA________tB(填“”“＝”或“”)。写出该反应的离子方程式：_______________________。(2)实验室有一瓶混有泥沙的乙二酸样品，小刚利用上述反应的原理来测定其含量，具体操作为：①配制mL溶液：准确称量5.g乙二酸样品，配成mL溶液。配制溶液需要的计量仪器有__________________________________________________。②滴定：准确量取25.00mL所配溶液于锥形瓶中，加少量酸酸化，将0.mol·L－1KMnO4标准溶液装入______(填“酸式”或“碱式”)滴定管，进行滴定操作。在滴定过程中发现，刚滴下少量KMnO4标准溶液时，溶液紫红色并没有马上褪去。将锥形瓶摇动一段时间后，紫红色才慢慢消失；再继续滴加时，紫红色就很快褪去，可能的原因是______________________；判断滴定达到终点的现象是_______________________________________。③计算：重复上述操作2次，记录实验数据如下表。则消耗KMnO4标准溶液的平均体积为________mL，此样品的纯度为____________。④误差分析：下列操作会导致测定结果偏高的是________。A．未用KMnO4标准溶液润洗滴定管B．滴定前锥形瓶内有少量水C．滴定前滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后气泡消失D．观察读数时，滴定前仰视，滴定后俯视1．下列实验误差分析正确的是A．用润湿的pH试纸测稀碱溶液的pH，测定值偏大B．酸碱中和滴定时，开始时俯视滴定管读数，结束时仰视滴定管读数，所测液体体积偏大C．测定中和热时，使用稀醋酸代替稀盐酸，所测中和热无影响D．测定硫酸铜晶体中结晶水含量时，被测样品中含有加热不挥发杂质，所测结晶水含量偏高2．下列说法中，正确的是()A．在任何条件下，纯水的pH都等于7B．在任何条件下，纯水都呈中性C．在95℃时，纯水的pH大于7D．在95℃时，纯水中H＋的物质的量浓度小于10－7mol/L（1）仪器A的名称为________，仪器B中所盛装的试剂为________。（2）实验过程中，最适宜的加热方法为________；该加热方法的优点是________。（3）本实验中称量钒酸铵的仪器应选用________（填“托盘天平”或“电子天平”）。（4）减压过滤后的晶体用冷水洗涤，简述洗涤的操作过程：________。（5）为测定粗产品中己二酸的含量，将得到的粗产品配成溶液，并用的标准溶液进行滴定，下列操作可能使实际消耗标准溶液的体积偏大的是________（填标号）。A．使用甲基橙作指示剂B．滴定前俯视读数，滴定后仰视读数C．实验用的碱式滴定管、锥形瓶水洗后均未润洗（6）若纯化后称重得到精制己二酸，则己二酸的产率为________（保留三位有效数字）。①以酚酞为指示剂(变色范围pH8.0~10.0)，将NaOH溶液逐滴加入到H3AsO3溶液中，当溶液由无色变为浅红色时停止滴加。该过程中主要反应的离子方程式为_________。②H3AsO4第一步电离方程式H3AsO4H2AsO4-+H+的电离常数为Ka1,则pKa1=___(pKa1=-lgKa1)。（3）溶液的pH对吸附剂X表面所带电荷有影响。pH=7．1时,吸附剂X表面不带电荷;pH7.1时带负电荷,pH越高,表面所带负电荷越多;pH7.1时带正电荷,pH越低,表面所带正电荷越多。pH不同时吸附剂X对三价砷和五价砷的平衡吸附量(吸附达平衡时单位质量吸附剂X吸附砷的质量)如图-3所示。①在pH7~9之间,吸附剂X对五价砷的平衡吸附量随pH升高而迅速下降,其原因是___。②在pH4~7之间,吸附剂X对水中三价砷的去除能力远比五价砷的弱,这是因为_____。提高吸附剂X对三价砷去除效果可采取的措施是________。16．回答下列问题：(1)某温度(t℃)时，水的电离图象如下图所示，a点水的离子积Kw＝_____该温度下，pH＝11的NaOH溶液与pH＝2的H2SO4溶液等体积混合，溶液显_____(填“酸”或“碱”)性。1．BA.用润湿的pH试纸测稀碱溶液的pH，相当于稀释溶液，氢氧根离子浓度减小，测定值偏小，A错误；B.酸碱中和滴定时，开始时俯视滴定管读数，结束时仰视滴定管读数，所测液体体积偏大，B正确；C.测定中和热时，使用稀醋酸代替稀盐酸，醋酸是弱酸，电离要吸热，所测中和热偏小，C错误；D.测定硫酸铜晶体中结晶水含量时，被测样品中含有加热不挥发杂质，样品质量大，所测结晶水含量偏低，D错误；答案选B。2．BA．只有25℃下纯水的pH才等于7，A选项错误；B．任何条件下，纯水中的氢离子和氢氧根离子的浓度一定相等，所以纯水一定显中性，B选项正确；C．25℃下，纯水的pH=7，温度升高到95℃，水的电离平衡正向移动，电离出更多的氢离子使其pH下降，所以pH小于7，C选项错误；D．25℃下，纯水的pH=7，温度升高到95℃，水的电离平衡正向移动，电离出更多的氢离子使其pH下降，所以pH小于7，即氢离子浓度大于1×10-7mol/L，D选项错误；答案选B。3．AA、向水中加入少量固体硫酸氢钠，硫酸氢钠电离出的氢离子，抑制水电离，平衡逆向移动，但是c(H+)增大，因为温度不变，Kw不变，A正确；B、向水中加入氨水，氨水是碱能够抑制水的电离，平衡逆向移动，c(H+)减小，c(OH－)增大，B错误；C、向水中加入少量固体醋酸钠，醋酸根离子与水电离出的氢离子结合生成弱电解质醋酸，促进水电离，平衡正向移动，C错误；D、水的电离是吸热过程，将水加热，促进水的电离，Kw增大，氢离子浓度增大，pH减小，D错误；正确选项A。4．DA．碳酸根会和氢离子反应生成二氧化碳而不能大量共存，故A不符合题意；B．铁离子和SCN－反应生成络合物，且硝酸根和铁离子均可以氧化硫离子，所以不能大量共存，故B不符合题意；C．使酚酞变红的溶液显碱性，铜离子不能大量存在，故C不符合题意；D．该溶液中氢离子浓度较小，碳酸根可以大量存在，其他几种离子也相互不反应，可以大量共存，故D符合题意；综上所述答案为D。5．CCH3COOH溶液与0.1molNaOH固体混合，CH3COOH+NaOH=CH3COONa+H2O，a点显酸性，故形成CH3COOH和CH3COONa的混合溶液。若向该混合溶液中通入CH3COOH，CH3COONa减少，CH3COOH增多；若向该混合溶液中加入CH3COONa固体，CH3COONa增多，CH3COOH减少。A．根据电荷守恒可知，c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-)，由题可知，在b点时，c（H+）＜c(OH-)+c(CH3COO-)，A错误；7．AA．在图中可看出：A、D、E是在25℃水的电离平衡曲线，三点的Kw相同。B是在℃水的电离平衡曲线产生的离子浓度的关系，C在A、B的连线上，由于水是弱电解质，升高温度，促进水的电离，水的离子积常数增大，则图中五点KW间的关系：BCA＝D＝E，故A正确；B．若从A点到D点，由于温度不变，溶液中c(H+)增大，c(OH-)减小。可采用在水中加入少量酸的方法，故B错误；C．若从A点到C点，由于水的离子积常数增大，所以可采用升高温度的方法，故C错误；D．若处在B点时，由于Kw=10—12。pH＝2的硫酸，c(H+)=10-2mol/L,pH＝12的KOH,c(OH-)=1mol/L，若二者等体积混合，由于n(OH-)n(H+)，所以溶液显碱性，故D错误；答案选A。8．DA．酸或碱抑制水电离，含有弱离子的盐促进水电离，a点溶质为氯化铵，是强酸弱碱盐，NH4+促进水的电离，则a所示溶液中水的电离程度大于相同温度下纯水的电离程度，A错误；B．b点溶液呈中性，则c(H+)=c(OH-)，水的电离程度很小，盐电离产生的离子浓度大于水电离产生的离子浓度，所以c(K+)＞c(H+)，B错误；C．d点KOH溶液体积与NH4Cl溶液的体积相等，二者浓度相等，则二者恰好完全反应，混合溶液中溶质为反应产生的KCl、NH3·H2O等物质的量浓度的混合溶液，C错误；D．c点溶液中溶质为等物质的量浓度的一水合氨、KCl、NH4Cl的混合溶液，溶液中存在电荷守恒c(NH4+)+c(K+)＋c(H＋)=c(OH－)+c(Cl-)、同时存在物料守恒：c(NH3H2O)+c(NH4+)=c(Cl-)，则c(K+)＋c(H＋)=c(NH3H2O)+c(OH－)，D正确；故合理选项是D。9．CA．根据图知，升高温度，化学平衡常数减小，说明平衡逆向，升高温度平衡向吸热方向移动，则逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，即正反应△H＜0，故A正确；B．根据图象分析，pH=4时，溶液中主要存在为HSO3-，所以当pH=4时应停止通入SO2，控制pH，主要得到NaHSO3，故B正确；C．盐酸溶液pH小于一水合氨，稀释过程中盐酸溶液pH增大，溶液的pH大小关系：b＞d＞c，故C错误；D．-lgc(H+)、-lgc(OH-)的乘积越大，水的电离程度越小，可知T1＜T2，故D正确，故选：C。10．BA.由图中信息可知，ab段溶液的导电能力逐渐减弱至最低，说明在此过程中，溶液中的离子总浓度逐渐减小，只是CH3COOH与NaOH的中和过程，NaOH是强碱，其完全电离，故其先参与中和反应，NH3·H2O是弱碱，其没有参加反应，因为只要NH3·H2O参加反应就会生成可溶性的强电解质醋酸铵，离子总浓度必然增大，A叙述正确；B.b点为醋酸钠和NH3·H2O的混合液，此时NH3·H2O的电离抑制了水的电离，在d点恰好完成所有的中和反应，溶液中只有醋酸钠和醋酸铵两种溶质，两者的水解均促进水的电离，故d点水的电离程度最大，B叙述错误；C.由于起始状态时醋酸和氢氧化钠的物质的量浓度相同，在c点，醋酸的体积是原氢氧化钠溶液体积的1.5倍，根据物料守恒可知，3c(Na+)=2c(CH3COOH)+2c(CH3COO-)，C叙述正确；D.在室温下，两种弱电解质的电离常数相同。在d点溶液中只有醋酸钠和醋酸铵，且两者物质的量浓度相同。若醋酸根离子的物质的量浓度与铵根离子浓度相同，则溶液呈中性，但是，此时溶液中醋酸根离子的物质的量浓度是铵根离子的2倍，因此，醋酸根离子的水解作用大于铵根离子的水解作用，溶液呈碱性，

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