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§3.2 水的电离和溶液是酸碱性水的导电性实验灯 泡灵敏电流计⒈现象:⒉结论:水是一种极弱的电解质。一、水的电离⒈水是一种极弱的电解质,能发生微弱的电离:H2O + H2O H3O+ + OH-可简写为: H2O H+ + OH- 任何物质的水溶液中,水电离出的H+浓度总是等于OH-浓度。※外界条件对水的电离的影响条件改变 平衡移动方向 c (H+) c(OH-) 电离程度加HCl加NaOH升 温加 水向左移动向左移动增大 减小减小增大减小 减小向右移动向右移动增大 增大 增大不变 不变 不变加入酸或碱都会抑制水的电离⒉水的离子积常数H2O H+ + OH- K电离 =c(H+)·c(OH-) c(H2O)c(H+)·c(OH-) = K电离 ·c(H2O) Kw 一定温度下,KW =c(H+)·c(OH-)是一个常数叫做水的离子积常数,简称水的离子积。⑴定义:⑵表达式:Kw = c(H+)·c(OH-)25℃时,纯水中c(H+) = c(OH-) = 1×10-7mol/L KW = 10-14 ⑶注意:①水的离子积指的是纯水或稀水溶液中所有c(H+)与所有c(OH-)的乘积,与溶液的酸碱性无关。②KW只受温度影响,温度一定时, 任何稀水溶液中KW为一常数,温度升高,KW增大。100℃时,纯水中c(H+)=c(OH-) = 1×10-6mol/L 100℃时,KW = 10-12 ③无论在纯水或任何稀水溶液中,均存在水的电离平衡。无论在纯水还是酸、碱、盐的稀溶液中均存在H+和OH-,且由水电离产生的c(H+)=c(OH-)。纯水 加少量盐酸 加少量氢氧化钠c(H+)c(OH-)c(H+)和c(OH-)大小比较10-7mol/L10-7mol/Lc(H+)=c(OH-)变大 变小c(H+)c(OH-)变小变大c(H+)c(OH-)二、溶液的酸碱性与pH 比较下列情况下,c(H+)和c(OH-)的值或变化趋势(变大或变小):交流•思考⒈溶液的酸、碱性与c(H+)、c(OH-)的关系溶液的酸碱性 c(H+)和c(OH-)的关系 25℃ c(H+)/mol·L-1酸 性 c(H+)c(OH-) 1×10-7中 性 c(H+)=c(OH-) = 1×10-7碱 性 c(H+)c(OH-) 1×10-7⒈溶液的酸碱性决定于c(H+)和c(OH-)的相对大小。注意:⒉c(H+)越大,溶液酸性越强;c(OH-)越大,溶液碱性越强。对比:酸的强弱、溶液酸性强弱pH = -lgC(H+)c(H+) = 10-pH ⑴pH的计算:⒉溶液的酸、碱性和pH的关系⑵溶液酸碱性和pH的关系(25℃时):pH越小,酸性越强,c(H+)越大c(OH-) = 10pH-14 注意:⒈通常,当c(H+)或c(OH-)≥1mol/L时,溶液的酸碱性不用pH表示,而是直接用c(H+)或c(OH-)来表示。⒉pH相差n个单位,c(H+)或c(OH-)相差10n倍。有关溶液pH的简单计算⒈单一溶液pH的计算例1:分别求出0.05mol/LH2SO4溶液和0.05mol/L Ba(OH)2溶液的PH值。 强酸(强碱)溶液的pH可以计算,弱酸(弱碱)只能推算pH范围。⒉混合溶液pH的计算 前提:稀溶液密度近似为1g·cm-3,故稀溶液总体积等于各组分体积之和(体积差忽略不计)。⑴强酸-强酸混合例2:pH=2和pH=4的强酸等体积混合,求混合溶液的pH。思路:混合前后H+的物质的量守恒,结论 若两种强酸等体积混合且两溶液中pH相差2或2个单位以上时,可忽略离子浓度小的溶液中的溶质,混合后溶液pH=pH小+0.3⑵强碱-强碱混合例3:pH=8和pH=10的强碱等体积混合,求混合溶液的pH 。思路:混合前后H+的物质的量守恒,结论: 若两种强碱等体积混合且两溶液中pH相差2或2个单位以上时,可忽略离子浓度小的溶液中的溶质,混合后溶液pH=pH大-0.3pH = -lgC(H+) = -lg2×10-10 = 10 - 0.3 若是碱过量,则先求出反应后溶液中剩余碱的C(OH-),再求pH 。注意:若V酸=V碱,当两溶液中C(H+)和C(OH-)相差102以上时,可忽略离子浓度很小溶液中的溶质,看作是将离子浓度大的溶液加水稀释,使体积增大1倍。⑶强酸-强碱混合 若是酸过量则应先求出反应后溶液中剩余酸的c(H+),再求pH 。⒉常温下:强酸和强碱的等体积混合⒈强酸或强碱溶液的等体积混合,当PH相差2个或2个以上的单位时,pH混 (酸)= pH小 + 0.3(碱)= pH大 - 0.3(1)若pH酸 + pH碱>14,则混合后显碱性, pH大于7。 (2)若pH酸 + pH碱=14,则混合后显中性, pH等于7。 (3)若pH酸 + pH碱<14,则混合后显酸性, pH小于7。 解:c(H+)= pH = -lgc(H+) = -lg10-5 = 510-3 mol/L×10-3 L =10-5 mol/L10-1 L⑴强酸的稀释例4:取1mL pH=3的硫酸溶液加水稀释到100mL,溶液的pH变为多少? 若将上述溶液加水稀释到原体积的1000倍,则pH= ,若稀释到原体积的105倍,则溶液的pH= 稀释后,溶液的pH后 = pH前 + n 强酸和弱酸溶液稀释后,溶液的pH都增大,强酸增大更多;⒊稀释溶液pH的计算稀释前c(OH-)= 10-3 mol/L10-3mol/L=10-5 mol/L1+99稀释后c(OH-)=Kwc(OH-)c(H+)= =1×10-9 mol/L⑵强碱的稀释例:取 pH=11的NaOH溶液与水按1:99的体积比混合后,溶液的pH变为多少?解: 若将上述溶液加水稀释到原体积的1000倍,则pH= ,若稀释到原体积的105倍,则溶液的pH= 稀释后,溶液的pH后=pH前 - n 强碱和弱碱溶液稀释后,溶液的pH都增大,强酸增大更多;pH = -lg10-9 = 9KW = [c (H+)酸+c (H+)水] ×c(OH-)水 酸溶液:碱溶液:KW = [c (OH-)碱+c (OH-)水] ×c(H+)水 ⑶无限稀释的溶液中,水的电离不能忽略。pH相同的强酸(弱酸)、强碱(弱碱)稀释后pH的计算a+n7a 1pHV/mL1000AB25℃,溶液pH≈7或接近7,酸不能7,碱也不能7溶液的pH 稀释10n后溶液的pH强酸 a pH = a+n弱酸 a pH a+n强碱 b pH = b-n弱碱 b pH b-npH相同的强酸(弱酸)、强碱(弱碱)稀释溶液的pH相同 稀释若干倍后 溶液的pH相同 m和n的关系强酸 a m pH = c m n弱酸 a n pH = c强碱 b m pH = d m n弱碱 b n pH = d物质的量浓度相同的强酸(弱酸)、强碱(弱碱)稀释浓度相同 稀释若干倍后 溶液的pH相同 m和n的关系强酸 m pH = a m n弱酸 n pH = a强碱 m pH = b m n弱碱 n pH = b一元强酸(HCl)与一元弱酸(CH3COOH)的比较: 相同物质的量浓度、相同体积时 比 较项 目C(H+) PH中和碱的能力与金属反应产生H2的量与金属反应初始速率稀释相同倍数的PHHClCH3COOH相同PH、相同体积时 比 较项 目C(H+)物质的量浓度中和碱的能力与金属反应产生H2的量与金属反应初始速率稀释相同倍数的PHHClCH3COOH⑴定性测定:⒊pH的测定⑵定量测定:注意:①试纸不能用水润湿②不能将试纸伸到溶液中③广泛pH试纸只能读出整数 ①粗略测定:酸碱指示剂法pH试纸法②精确测定:pH计(酸度计)三、pH的应用⒉定义: 用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的方法。 标准液 待测液酸 碱 中 和 滴 定[总结] 酸碱中和反应的实质:H+ + OH- = H2O⒈原理:若为一元酸碱, 得:C标准V标准 = C待测V待测 →C待测 =⒊实验仪器、试剂 酸式(碱式)滴定管、滴定管夹、铁架台、烧杯、锥形瓶、标准液、待测液、酸碱指示剂。精确地放出一定体积的溶液精确度:0.01 mL石蕊:甲基橙:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14酚酞: 8.2 105 83.1 4.4指示剂的变色范围4.3 突跃范围 9.7中和滴定指示剂的选择石蕊因变色不明显,通常不用作指示剂0.1mol/LNaOH滴定20.00mL0.1mol/LHCl过程中pH变化NaOH(ml) 0.00 18.00 19.68 19.98 20.00 20.02 20.20 22.00 23.00溶液 pH 1.0 2.3 3.3 4.3 7.0 9.7 10.7 11.7 12.5 酸碱指示剂的颜色在此pH突变范围发生明显的改变,就能以极小的误差指示出滴定终点的到达。4.39.7中和滴定曲线⒋实验步骤⑴检漏若漏水,在活塞两端均匀涂凡士林.⑵洗涤 三洗:自来水冲洗→蒸馏水清洗2-3次→待盛液润洗2-3次,标准:内壁不挂水珠 锥形瓶——自来水冲洗→蒸馏水清洗2 - 3次(不用待盛液润洗)⑶装液注液(液面位于“0”刻度以上2-3cm处)检查滴定管是否漏水、堵塞和活塞转动是否灵活赶气泡调液面记录至“0”刻度或“0”刻度以下读数时要注意:Ⅰ.滴定管要直立Ⅱ装液或放液后,需等1-2分钟才能观察液面高度Ⅲ.读数时,视线应与凹液面最低处在同一水平线上,防止俯视或仰视Ⅳ.必须准确到0.1mL,并估计到0.01mL。⑷取液(待测液)、滴加指示剂(2-3滴)v起始读数 边滴边旋摇→滴速先快后慢,接近终点时一滴一摇→注视锥形瓶内溶液颜色变化、滴定管下端溶液流速→判定滴定终点(最后一滴刚好使溶液颜色发生明显变化且30秒内不恢复原色)→记录(v终点读数)⑸滴定 反应终定指的是酸和碱恰好完全反应,此时溶液的pH不一定等于7重复滴定2到3次⑹数据处理一次滴定 二次滴定 三次滴定终点读数 起始读数 用量差值V标HClV待NaOHC标HClC待NaOH平均C待测= 左手右手视线与凹液面水平相切滴加速度先快后慢眼睛注视瓶内颜色变化半分钟颜色不复原滴定管保持垂直误差分析(标准酸滴定未知碱)C待测=⑵读数方法有误: 偏小偏大⑴仪器润洗不当:①盛标准液的滴定管用蒸馏水洗后未用标准液润洗;②盛待测液滴定(移液)管用蒸馏水洗后未用待测液润洗;③锥形瓶用蒸馏水洗后再用待测液润洗;(①偏大;②偏小;③偏大)①滴定前仰视,滴定后俯视; ②滴定前俯视,滴定后仰视;已知已知读数直接或者间接引起“读数”的变化俯视图仰视图滴定管的俯视和仰视:正确视线仰视视线正确读数仰视读数读数偏大正确视线俯视视线正确读数俯视读数读数偏小0刻度在上 00刻度在上 0先偏大后偏小先仰后俯V=V(后)-V(前),偏小实际读数正确读数先俯后仰先偏小后偏大V=V(后)-V(前),偏大实际读数正确读数滴定管的俯视和仰视③天平或量筒的使用读数方法错误; 偏大⑶操作出现问题:①盛标准液的滴定管漏液;②盛待测液的滴定管滴前尖嘴部分有气泡,终了无气泡 (或前无后有);③振荡锥形瓶时,不小心有待测液溅出; ④滴定过程中,将标准液滴到锥形瓶外;⑤滴定完毕后,后立即读数。偏大偏大偏大偏小偏大⑷指示剂选择欠妥:①用强酸滴定弱碱,指示剂用酚酞;偏小: 碱有余,酸不足②用强碱滴定弱酸,指示剂选用甲基橙;(正确选择:酚酞)管内壁上有液体未流下――V[HCl(aq)] ↑  如滴定管的尖嘴部分有半滴或一滴标准液未滴下。⑹样品中含有杂质: a.用盐酸滴定含 Na2O 的 NaOH 样品; b.用含 Na2CO3 的 NaOH 标准液滴定盐酸;偏大, Na2CO3中和力比NaOH小,耗标准液更多。⑸终点判断不准确:⑴指示剂变色灵敏,且PH变化小; ⑵酸碱中和后溶液的PH应在指示剂的变色PH范围内酸碱指示剂的合理选择:选用酚酞或甲基橙选用酚酞(PH:8-10)选用甲基橙(PH:3.1-4.4)①强酸滴定弱碱 ②强碱滴定弱酸 ③两强滴定

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