39.水的电离和溶液的酸碱性 讲义-2023-2024学年高二化学人教版2019选择性必修1

沐澹化学 水的电离和溶液的酸碱性 一、水的电离 1.水的电离 水是一种极弱的电解质，具有微弱的导电性。纯水大部分都是以分子的形式存在。只有极少的分子之间可以发生质子的自递，生成和，反应方程式为： 该过程称为水的自解离或水的自耦电离，为了简便，高中阶段，这一反应常简化为： 2.水的离子积 水的电离平衡常数为： 经实验测定，在时，水（约为）中仅有发生电离，所以反应前后的物质的量可以认为没有发生变化，因此上式中可以认为是常数（约为），则上式可以表示为：，将作为一个新的常数，叫做水的离子积常数，简称为水的离子积，记为，即。 在时，，纯水中，水的电离度。 3.外界条件对水电离平衡的影响 ①温度：升高温度，促进水的电离 与所有的平衡常数一样，水的离子积只受温度的影响，温度不变时，的值不变；由于水的电离是一个吸热过程，所以温度升高，电离平衡向右移动，电离程度增大，同时增大，增大，但是水电离产生的仍然相等。 ②加入酸、碱或强酸的酸式盐：抑制水的电离 向纯水中加入酸或碱时，酸或碱电离产生的会使溶液中的增大，使平衡逆向移动，使水的电离程度减小，抑制了水的电离，但是水电离产生的仍然相等。 ③加入含有弱酸阴离子或弱碱阳离子的盐：促进水的电离 ④加入活泼金属：促进水的电离 向纯水中加入金属钠时，由于活泼金属能够与水电离产生的直接反应，生成氢气，促进水的电离，使平衡正向移动，但是水电离产生的仍然相等。 结论：无论外界条件如何改变，水电离产生的永远相等。 4.水的离子积使用范围 在纯水或酸、碱、盐的稀溶液中均存在水的电离，即，并且水电离产生的一定相等。 在表达式中，表示整个溶液中的总的物质的量浓度，即。 ①纯水中： ②酸溶液中: 、，，由于，故忽略水电离产生的，即，但水电离出来的。 ③碱溶液中: 、，，由于，故忽略水电离产生的，即，但水电离出来的。 二、溶液的酸碱性与 1.溶液的酸碱性 溶液的酸碱性与溶液中的的浓度相对大小直接相关，如下所示： 2.溶液的 许多化学反应和几乎所有的生物生理现象都是在介于之间的溶液中进行的，这时用进行表示和计算较为不便。1909年丹麦生理学家索伦生提出用来表示溶液的酸碱性强弱。 ①概念： 表示对溶液中的值取负对数： ②概念： “”中的“”表示对某值取负对数，与相比，就表示对溶液中的值取负对数，。 ③与的关系： 就表示对的值取负对数。对等号两边同时取负对数，则有。 在时，；在时，。 ④与酸碱性的关系 ⅰ.只表示的大小，与溶液的酸碱性并没有直接关系。 ⅱ.只有在给出具体的温度时，我们才能通过值来判断溶液的酸碱性。 在时，为中性溶液，为碱性溶液，为酸性溶液； 在时，，为中性溶液，为碱性溶液，为酸性溶液。 ⑤的使用 在室温下，稀溶液的范围为，即在之间。 当溶液中的在这个范围外，用表示反而不方便，一般直接用浓度表示。 3.溶液酸碱性的测定方法 溶液酸碱性常用的测定方法有：酸碱指示剂法、试纸测定法、计测量法。 ①酸碱指示剂法 我们常用的酸碱指示剂为有机弱酸或有机弱碱，在不同的酸碱性溶液中有不同的颜色，比如石蕊、酚酞、甲基橙，它们只能测定溶液的范围。 指示剂 变色范围(颜色与的关系) 石蕊 <5.0红色 5.0～8.0紫色 >8.0蓝色 酚酞 <8.2无色 8.2～10.0浅红色 >10.0红色 甲基橙 <3.1红色 3.1～4.4橙色 >4.4黄色 ②试纸测定法 试纸是将试纸先经过多种混合酸碱指示剂浸透、晾干制成。遇到不同的的溶液显示不同的颜色，因此可以迅速的判断溶液的。 试纸分为“广泛试纸”和“精密试纸”，广泛试纸测量的范围是1～14，可识别的差值为1，只能读整数；精密试纸测量范围较窄，有多种测量范围，可判别0.2或0.3的差值。 试纸的使用方法：取一小块pH试纸于干燥洁净的玻璃片或表面皿上，用干燥洁净的玻璃棒蘸取试液点在试纸上，当试纸颜色变化稳定后迅速与标准比色卡对照，读出。 对于强氧化性溶液，比如氯水、次氯酸钠溶液，由于试纸会被待测液的漂白性漂白，不宜用试纸测量。这类溶液的可用计测量。 ③计测量法 计也叫酸度计，可以精确测定溶液的至小数点后2位，其量程为0～14。 三、单一溶液的计算 计算溶液值，关键是求出溶液中，然后取其负对数。要关注的来源，对于水产生的要看情况是否能够忽略（一般在相加减时，两个数值相差100倍以上，小的值可以忽略）。 1.强酸溶液的： 来源于酸的电离和水的电离。强酸全部电离产生的浓度远远大于水电离产生的浓度，可以忽略水电离产生的，则。 已知c mol·L-1的强酸溶液，则，则 【例1】25℃时，浓度为0.001 mol·L-1的溶液的？（） 解：溶液中酸产生的，远远大于水电离产生的 则， 2.强碱溶液的： 来源于水的电离。强碱全部电离产生的浓度远远大于水电离产生的浓度，可以忽略