高考第一轮复习——弱电解质的电离溶液的pH学案含答案 5页

年 级 高三 学 科 化学 版 本 苏教版 内容标题 高三第一轮复习：弱电解质的电离、溶液的pH值 ‎【本讲教育信息】‎ 一. 教学内容：‎ 弱电解质的电离、溶液的pH值 二. 教学目标 了解电离、电解质、强电解质和弱电解质的概念；‎ 了解弱电解质在水溶液中的电离平衡；‎ 了解水的电离和水的离子积常数；‎ 了解溶液pH的定义，能进行pH的简单计算。‎ 三. 教学重点、难点 弱电解质在水溶液中的电离平衡；溶液pH的计算 ‎［教学过程］‎ 一、电解质和非电解质、强电解质和弱电解质：‎ ‎1、电解质和非电解质：‎ 电解质：在熔融状态或溶液状态下能导电的化合物 非电解质：在熔融状态和溶液状态下都不能导电的化合物 ‎2、强电解质与弱电解质 概念：在水溶液中能完全电离的电解质称为强电解质，在水溶液中不能完全电离(部分电离)的电解质称为弱电解质。‎ 强电解质与弱电解质的比较：‎ 强电解质 弱电解质 电离程度 完全电离 部分电离 化合物类型 离子化合物、‎ 强极性键的共价化合物 某些弱极性键的共价化合物 电离过程 不可逆、不存在平衡 可逆、存在电离平衡 溶液中的微粒 阴、阳离子 阴、阳离子，电解质分子 实例 强酸、强碱、大多数盐 弱酸、弱碱、水等 ‎3、弱电解质的电离—－电离平衡：‎ ‎⑴电离平衡：在一定条件下，当电解质分子电离成离子的速率和离子重新结合成分子的速率相等时，电离过程就达到了平衡状态，称为电离平衡。‎ ‎⑵弱电解质的电离平衡的特点：‎ ‎⑶影响电离平衡的因素：‎ ‎①浓度：同一弱电解质，通常是溶液越稀，电离程度越大 ‎②温度：升高温度，电解质的电离程度增大 ‎③外加试剂的影响：加入酸抑制弱酸的电离，加入碱抑制弱碱的电离，而加入能与酸或碱反应的离子或物质，可以促进弱酸或弱碱的电离。‎ ‎⑷弱电解质的电离程度与电离常数：‎ ‎①电离程度是指已电离的弱电解质的分子数占原有弱电解质总分子数的百分比；‎ 电离程度 ‎②电离常数是指：在一定温度下，弱电解质达电离平衡后，电解质溶液中电离产生的 离子浓度的幂次方乘积与剩余电解质浓度的幂次方之比是一常数，称为电离平衡常数，简称电离常数；‎ 弱电解质的电离平衡常数(K) ‎ 对于一元弱酸 HAH＋＋A－，平衡时 ‎ 对于一元弱碱 MOHM＋＋OH－，平衡时 ‎ ‎③在同一温度下，弱电解质的电离程度和电离常数都可以表示弱电解质的相对强弱。K值越大，电离程度越大，相应酸 (或碱)的酸(或碱)性越强。K值只随温度变化。‎ 说明：‎ ‎1、电解质和非电解质均为化合物，单质既不是电解质也不是非电解质。‎ ‎ 2、电解质离解成自由移动的离子的过程称为电解质的电离。电解质在水溶液中的电离是指自身电离，而不是与水反应的产物的电离。‎ ‎3、电解质的相对强弱是指能否完全电离，完全电离的就是强电解质，否则就是弱电解质，与电解质的水溶性、导电能力没有必然联系。电解质溶液的导电能力是指溶液中阴、阳离子的浓度的大小，与电解质的相对强弱没有必然联系。‎ ‎4、弱电解质溶液中存在电离平衡，强电解质不存在电离平衡。弱电解质的电离程度、电离常数的相对大小可以判断弱电解质的相对强弱。弱电解质的电离常数只与温度有关，与其他条件无关。‎ ‎5、强电解质的电离方程式书写用“=”连接，完全电离；弱电解质的电离方程式左右两边用“”连接，多元弱酸的电离分步电离，其中以第一步电离为主。‎ 二、水的电离、溶液的pH值 研究电解质溶液时往往涉及到溶液的酸碱性，而溶液的酸碱性与水的电离有着密切的联系。‎ ‎1、水的电离、水的离子积 ‎(1)水是一个极弱的电解质。存在极弱的电离：‎ H2OH＋＋OH－ 或 H2O＋H2OH3O＋＋OH－‎ 其特点是自身作用下发生的极微弱的电离，类似的还有：2NH3NH2－＋NH4＋‎ ‎(2)水的离子积 在25℃时，纯水中的c(H＋)=c(OH－)=10－7mol/L ‎①Kw=c(H＋)·c(OH－)=10－14‎ ‎②水的离子积适用于所有稀的水溶液，而不论其是酸性、碱性或中性溶液 ‎③水的离子积随温度升高而增大 ‎(3)影响水的电离的因素 ‎①纯水中加入酸或碱，抑制水的电离，由水电离出的H＋和OH－等幅减小。‎ ‎②纯水中加入能水解的盐，促进水的电离，由水电离出的H＋和OH－等幅增大。‎ ‎③任何电解质溶液中的H＋和OH－总是共存的，c(H＋)和c(OH－)此增彼减，但 c(H＋)·c(OH－)仍为常数。在‎25℃‎时，Kw=10－14。‎ ⑷其他因素：如向水中加入活泼金属，由于与水电离出的H+直接作用，因而促进了水的 电离平衡向电离的方向移动。‎ ‎2、溶液的酸碱性和pH的关系 ⑴pH的计算：pH=－lgc(H＋)‎ ⑵酸碱性和pH的关系：‎ 中性溶液c(H+)=c(OH－)=10－7mol∕L，pH=7‎ 酸性溶液：c(H+)>c(OH－)，c(H+)>1×10－7mol∕L，pH<7‎ 碱性溶液：c(H+)7‎ ⑶pH的测定方法：①pH试纸；②酸碱指示剂、pH计等。‎ ‎3、酸碱溶液的稀释规律：‎ ‎⑴强酸溶液：稀释10n倍时，pH稀=pH原＋n (但始终不能大于或等于7)‎ ‎⑵弱酸溶液：稀释10n倍时，pH稀＜pH原＋n (但始终不能大于或等于7)‎ ‎⑶强碱溶液：稀释10n倍时，pH稀=pH原－n (但始终不能小于或等于7)‎ ‎⑷弱碱溶液：稀释10n倍时，pH稀＞pH原－n (但始终不能小于或等于7)‎ ‎4、酸混合、碱混合、酸碱混合pH计算：‎ 规律为：酸算c(H+)，碱先算c(OH－)后再转化为c(H+)，再求pH，酸碱混合(一 者过量)按过量的c(H+)或c(OH－)计算。‎ ‎⑴强酸与强酸的混合：(先求[H＋]混：将两种酸中的H＋离子数相加除以总体积，再求其它)c(H+)混=(c(H+)1V1＋c(H+)2V2)/(V1＋V2)‎ ‎⑵强碱与强碱的混合：(先求[OH－]混：将两种酸中的OH－离子数相加除以总体积，再求其它)c(OH－)混=(c(OH－)1V1＋c(OH－)2V2)/(V1＋V2)(注意：不能直接计算 c(H+)混)‎ ‎⑶酸碱混合时溶液pH的计算：‎ 说明：‎ ‎1、溶液酸碱性的判断方法：溶液中c(H+)与c(OH－)的相对大小，而不是它们的多少；‎ ‎2、有关溶液的pH值的计算：酸算c(H+)，碱先算c(OH－)后再转化为c(H+)，再求pH，酸碱混合(一者过量)按过量的c(H+)或c(OH－)计算；‎ ‎3、pH不同的两强酸溶液等体积混合，所得溶液的pH比小的大0.3；pH不同的两强碱溶液等体积混合，所得溶液的pH比大的小0.3；即规律为：“酸按酸，碱按碱，同强混合弱点三；异强混合看过量，无限稀释7为限”‎ ‎4、pH试纸只能粗略地测量溶液的pH值，pH计可以精确测量溶液的pH值，而酸碱指示剂可以判断溶液的酸碱性。‎ 常用酸碱指示剂的变色范围：‎ 指示剂 变色范围的pH 石蕊 ‎＜5红色 ‎5～8紫色 ‎＞8蓝色 甲基橙 ‎＜3.1红色 ‎3.1～4.4橙色 ‎＞4.4黄色 酚酞 ‎＜8无色 ‎8～10浅红 ‎＞10红色 ‎【典型例题】‎ 例1. 下列关于盐酸与醋酸两种稀溶液的说法正确的是 A. 相同浓度的两溶液中c(H＋)相同 B. 100mL 0.1mol/L的两溶液能中和等物质的量的氢氧化钠 C. pH=3的两溶液稀释100倍，pH都为5‎ D. 两溶液中分别加入少量对应的钠盐，c(H＋)均明显减小 解析：A项盐酸和醋酸浓度相同时，由于两者电离程度不同，故c(H＋)(盐酸)＞c(H＋)(醋酸)；B项两者均为一元酸，在同体积、同浓度的前提下，盐酸和醋酸中和氢氧化钠的能力相同；C项稀释后，盐酸的pH=5，而醋酸的电离平衡受到促进，电离程度增大，其pH＜5；D项中c(H＋)几乎不变。故本题答案为B 答案：B 例2. 已知0.1mol/L的醋酸溶液中存在电离平衡：CH3COOHCH3COO－＋H＋‎ 要使溶液中c(H＋)/c(CH3COOH)值增大，可以采取的措施是 A. 加少量烧碱溶液 B. 升高温度 C. 加少量冰醋酸 D. 加水 解析：本题考查的是条件对弱电解质电离平衡的影响。本题所采取的四种措施都可以使平衡正向移动，但A中由于OH－中和了H＋，使溶液中的c(H＋)减小，C项中加入CH3COOH，使平衡体系中c(CH3COOH)浓度增大，因此都使得c(H＋)/c(CH3COOH)减小，不符合题意；而B项中升高温度平衡右移，使得体系中c(CH3COOH)浓度减小，c(H＋)增大，D项中加水，使电离度增大，则有c(H＋)/c(CH3COOH)=值增大。故本题答案为BD 答案：BD 例3. 在甲烧杯中放入盐酸，乙烧杯中放入醋酸，两种溶液的体积和pH都相等，向两烧杯中同时加入质量不等的锌粒，反应结束后得到等量的氢气。下列说法正确的是 A. 甲烧杯中放入锌的质量比乙烧杯中放入锌的质量大 B. 甲烧杯中的酸过量 C. 两烧杯中参加反应的锌等量 D. 反应开始后乙烧杯中的c(H＋)始终比甲烧杯中的c(H＋)小 解析：由于盐酸和醋酸分别属于强酸和弱酸，强酸完全电离，而弱酸部分电离，因此，当pH值相等时，即c(H＋)相等时，c(CH3COOH)＞c(HCl)，在体积相同时，n(CH3COOH)＞n(HCl)，若加入的锌粒质量相等且过量的话，放出的H2必然是醋酸的多，则要使产生的H2相等，则必须醋酸有剩余，这有两种情况：加入锌量相等时，盐酸完全反应或有剩余，醋酸有剩余；加入锌量不等时，则一定是盐酸中锌多，醋酸中锌少。反应开始后，由于醋酸中存在电离平衡，随着反应的进行，电离程度逐渐增大，因此，醋酸中H＋减小的幅度小于盐酸，故醋酸中H＋浓度在反应过程中应始终比盐酸中大。综上所述，本题的答案为AC 答案：AC 例4. 室温时，将xmL pH=a的稀NaOH溶液与ymL pH=b的稀盐酸充分反应。下列关于反应后溶液pH的判断，正确的是 A. 若x=y，且a＋b=14，则pH＞7‎ B. 若10x=y，且a＋b=13，则pH=7‎ C. 若ax=by，且a＋b=13，则pH=7‎ D. 若x=10y，且a＋b=14，则pH＞7‎ 解析：HCl与NaOH分别为强酸和强碱，其溶液的pH值反映了溶液中c(H＋)和c(OH－)的大小。pH=b的HCl中c(H＋)=10－bmol/L，pH=a的NaOH溶液中c(OH－)=10a－14mol/L。A项中，若a＋b=14，a=14－b，c(OH－)=10a－14mol/L=10－bmol/L，与c(H＋)相等，又由于x=y，故酸碱恰好等物质的量反应，溶液显中性，pH=7；B项，10x=y，酸的物质的量为：y×10－3×10－b，碱的物质的量为：x×10－3×10a－14，又由于a＋b=13，故酸过量，PH＜7；C项中ax=by，a＋b=13，即：a=13－b则pH=a的稀NaOH溶液提供的OH－的物质的量为：n(OH－)=x×10－3×10a－14=by/a×10－3×10－(b＋1)mol，pH=b的HCl所提供的H＋的物质的量为：n(H＋)=y×10－3×10－bmol，则n(OH－)/ n(H＋)=by/a×10－3×10－(b＋1)/(y×10－3×10－b)=(a＞b)＜1，故PH＜7；D项中a＋b=14，x=y，恰好中和，溶液显中性，现x=10y，说明碱过量，溶液显碱性，pH＞7。综上所述，本题答案为D 答案：D 例5. 下列说法正确的是 A. pH=2与pH=1的硝酸中c(H+)之比为1：10‎ B. Na2CO3溶液中c(Na+)与c(CO32ˉ )之比为2：1‎ C. 0.2mol/L与0.1mol/L醋酸中c(H+)之比为2：1‎ D. NO2溶于水时，被氧化的n(NO2)与被还原的n(NO2)之比为3：1‎ 解析：本题考查了电解质溶液的基础知识，包括：溶液pH值的计算，盐的水解，弱电解质的电离等。A中pH增大，c(H＋)减小为原来的1/10，正确；B中Na2CO3=2Na＋+CO32－理论上两者比例应为2：1，但由于CO32－的水解消耗一部分，故两者的比例关系大于2：1；C中醋酸是弱电解质，浓度越大，电离度越小，则0.2mol/L与0.1mol/L醋酸中c(H+)之比小于2：1；D中3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，被氧化与被还原的n(NO2)之比为2：1，故B、C、D都是错误的。‎ 答案：A 例6. 在一定体积pH=12的Ba(OH)2溶液中，逐滴加入一定物质的量浓度的NaHSO4溶液，当溶液中的Ba2＋恰好完全沉淀时，溶液pH=11。若反应后溶液的体积等于Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的体积之和，则Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的体积比是 A. 1∶9 B. 1∶‎1 ‎ C. 1∶2 D. 1∶4‎ 解析：Ba2＋恰好完全沉淀时反应为：Ba(OH)2＋NaHSO4=BaSO4↓＋H2O＋NaOH。所以n(Ba(OH)2)=n(NaHSO4)，则有：0.5V(Ba(OH)2)×10－2/[V(Ba(OH)2)＋V(NaHSO4)]=10－3，解得V(Ba(OH)2)/V(NaHSO4)=1：4‎ 答案：D 例7. 25℃时，若体积为Va、pH=a的某一元强酸与体积Vb、pH=b的某一元强碱混合，恰好中和，且已知Va＜Vb和a=0.5b，请填写下列空白；‎ ‎⑴a值可否等于3(填“可”或“否”)_________，其理由是___________________‎ ‎⑵a值可否等于5(填“可”或“否”)_________，其理由是____________________‎ ‎⑶a的取值范围是_______________ ________________________。‎ 解析：(1)否。若a=3，由a=0.5b，推得b=6，溶液显酸性，与题意不符，故a≠3‎ ‎(2)否。若a=5，则c(H＋)a=10－5mol/L；由a=0.5b，推得b=10，则c(OH－)b=10－4mol/L。据题意酸碱恰好中和，有Va×c(H＋)a=Vb×c(OH－)b，则Va/Vb=c(OH－)b/c(H＋)a＞1，推得Va＞Vb，与题意Va＜Vb不符，故a≠5‎ ‎(3)据题意pH=b=‎2a＞7，故a＞7/2；又因酸碱恰好中和，‎ 有Va×c(H＋)a=Vb×c(OH－)b，Va/Vb=c(OH－)b /c(H＋)a=10(a+b－14)＜1，‎ 则(a＋b－14)＜0，又a=0.5b，所以3a＜14，a＜14/3，故答案为：7/2＜a＜14/3。‎ 答案：(1)否。若a=3，由a=0.5b，推得b=6，溶液显酸性，与题意不符，故a≠3 ；‎ ‎(2)否。若a=5，则有Va＞Vb，与题意Va＜Vb不符，故a≠5；‎ ‎(3)7/2＜a＜14/3‎