第9章 第2节 水的电离和溶液的pH-【名师导航】2025年高考化学一轮总复习课件(人教版)
2024-11-11
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教辅
内容正文:
第九章 水溶液中的离子反应与平衡
第二节 水的电离和溶液的pH
·考试要求·
1.认识水的电离有一定限度;能多角度、动态地分析水的电离,运用平衡移动原理解决实际问题。
2.能发现和提出酸碱中和滴定中有探究价值的问题,设计探究方案,进行实验探究;在探究中面对“异常”现象提出自己的见解,进行误差分析。
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一、水的电离
1.水的电离和水的离子积常数
H2O⥫⥬H++OH-
c(H+)·c(OH-)
1×10-14
不变
增大
稀的电解质
第二节 水的电离和溶液的pH
2.影响水电离的因素
任何水溶液中均存在H+和OH-,且水电离出的c(H+)和c(OH-)相等。
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第二节 水的电离和溶液的pH
二、溶液的酸碱性与pH
1.溶液的酸碱性及判断依据
(1)溶液的酸碱性取决于c(H+)和c(OH-)的相对大小
①酸性溶液:c(H+)___c(OH-),常温下,pH___7。
②中性溶液:c(H+)___c(OH-),常温下,pH___7。
③碱性溶液:c(H+)___c(OH-),常温下,pH___7。
>
<
=
=
<
>
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第二节 水的电离和溶液的pH
(2)溶液的酸碱性的判断依据
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第二节 水的电离和溶液的pH
2.pH及其测量方法
(1)计算公式:pH=_______________。
(2)25 ℃时,pH与溶液中c(H+)的关系:
(3)测量方法
①pH试纸法:用镊子夹取一小块试纸放在洁净的_______或_______上,用玻璃棒蘸取待测液点在试纸的中央,变色后与___________对照,即可确定溶液的pH。
②pH计(也叫_______)测量法:可较精确测定溶液的pH。
-lg c(H+)
玻璃片
表面皿
标准比色卡
酸度计
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第二节 水的电离和溶液的pH
3.溶液pH的计算方法
(1)单一溶液pH的计算
①强酸溶液:如HnA,设浓度为c mol·L-1,c(H+)=nc mol·L-1,pH=
-lg c(H+)=-lg(nc)。
②强碱溶液(25 ℃):如B(OH)n,设浓度为c mol·L-1,c(OH-)=
nc mol·L-1,c(H+)= mol·L-1,pH=-lg c(H+)=14+lg (nc)。
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第二节 水的电离和溶液的pH
(2)混合溶液pH的计算
①两种强酸混合:直接求出c混(H+),再据此求pH。
c混(H+)=
②两种强碱混合:先求出c混(OH-),再根据Kw求出c混(H+),最后求pH。
c混(OH-)=
③强酸、强碱混合:先判断哪种物质过量,再由下式求出溶液中H+或OH-的浓度,最后求pH。
c混(H+)或c混(OH-)=
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第二节 水的电离和溶液的pH
④25 ℃时,将强酸、强碱溶液以某体积之比混合,若混合液呈中性,
pH酸+pH碱=14-lg。现举例如下:
溶液呈中性的依据有:溶液中的c(H+)=c(OH-)或c(H+)=或pH=pOH。
V酸∶V碱 c(H+)∶c(OH-) pH酸+pH碱
10∶1 1∶10 15
1∶1 1∶1 14
1∶10 10∶1 13
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第二节 水的电离和溶液的pH
三、酸碱中和滴定
1.实验原理
利用酸碱中和反应,用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的实验方法。以标准盐酸滴定待测NaOH溶液,待测NaOH溶液的物质的量浓度为c(NaOH)=。
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第二节 水的电离和溶液的pH
2.实验用品
(1)仪器
图(A)(___________)、图(B)(___________)、滴定管夹、铁架台、锥形瓶、烧杯。
酸式滴定管
碱式滴定管
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第二节 水的电离和溶液的pH
(2)试剂:标准液、待测液、指示剂、蒸馏水。
(3)滴定管
①构造:“0”刻度线在上方,尖嘴部分无刻度。
②精确度:读数可精确到______ mL。
③洗涤:先用蒸馏水洗涤,再用待装液润洗。
④排气泡:酸、碱式滴定管中的液体在滴定前均要排出尖嘴中的气泡。
0.01
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第二节 水的电离和溶液的pH
⑤使用注意事项
试剂性质 滴定管 原因
酸性、氧化性 _____滴定管 氧化性物质易腐蚀橡胶管
碱性 _____滴定管 碱性物质易腐蚀玻璃,致使玻璃活塞无法打开
3.实验操作
以标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例。
(1)滴定前的准备
①滴定管:_____→_____→润洗→装液→调液面→记录。
②锥形瓶:注碱液→记体积→加指示剂。
酸式
碱式
检漏
洗涤
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第二节 水的电离和溶液的pH
(2)滴定
控制滴
定管的活塞
锥形瓶内溶
液的颜色变化
摇动
锥形瓶
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第二节 水的电离和溶液的pH
(3)终点判断
等到滴入最后半滴标准液,________________________________________,视为滴定终点并记录标准液的体积。
(4)数据处理
按上述操作重复2~3次,求出用去标准盐酸体积的平均值,根据c(NaOH)=计算。
指示剂变色,且在半分钟内不恢复原来的颜色
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第二节 水的电离和溶液的pH
4.常用酸碱指示剂及变色范围
5.误差分析
分析依据:cB=(VB表示准确量取的待测液的体积、cA表示标准液的浓度)。偏大⇒cB偏大;若VA偏小⇒cB偏小。
碱性溶液用碱式滴定管量取,酸性或强氧化性的溶液用酸式滴定管量取。
指示剂 变色范围的pH
石蕊 <5.0红色 5.0~8.0紫色 >8.0蓝色
甲基橙 <3.1红色 3.1~4.4橙色 >4.4黄色
酚酞 <8.2无色 8.2~10.0浅红色 >10.0红色
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第二节 水的电离和溶液的pH
(1)室温下,0.1 mol·L-1的HCl溶液与0.1 mol·L-1的NaOH溶液中水的电离程度相等。 ( )
√ 解析:室温下,0.1 mol·L-1的HCl溶液与0.1 mol·L-1的NaOH溶液中水电离出的c(H+)=c(OH-)=1×10-13 mol·L-1。
(2)向0.1 mol·L-1的醋酸中逐滴滴加NaOH溶液,水的电离程度逐渐增大。
( )
× 解析:
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第二节 水的电离和溶液的pH
(3)由水电离出的c(H+)=1.0×10-13mol·L-1的溶液呈碱性。 ( )
× 解析:由水电离出的c(H+)=1.0×10-13mol·L-1的溶液可能呈酸性也可能呈碱性。
(4)用广泛pH试纸测得某溶液的pH为3.4,用pH计测得某溶液的pH为7.45。
( )
× 解析:pH试纸精确到1,pH计精确到0.01。
(5)pH试纸测定氯水的pH为2。 ( )
× 解析:氯水中含HClO,用pH试纸测其pH时,现象为先变红后褪色,无法测出其pH。
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第二节 水的电离和溶液的pH
(6)将液面在0 mL处的25 mL的酸式滴定管中的液体全部放出,液体的体积为25 mL。( )
× 解析:滴定管25 mL刻度线下端没有刻度,液面在0 mL处的25 mL的酸式滴定管中的液体全部放出,液体的体积大于25 mL。
(7)室温下,pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合,溶液pH>7。( )
× 解析:室温下,pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合后,醋酸剩余,溶液呈酸性。
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第二节 水的电离和溶液的pH
溶液中cH2O(H+)或cH2O(OH-)的计算及应用(以室温为例)
(1)酸、碱抑制水的电离:酸溶液中求c(OH-),即cH2O(H+)=cH2O(OH-)=c(OH-),碱溶液中求c(H+),即cH2O(OH-)=cH2O(H+)=c(H+)。
(2)水解的盐促进水的电离:cH2O(H+)或cH2O(OH-)等于显性离子的浓度。
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第二节 水的电离和溶液的pH
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√
水的电离与水的离子积
考向1| 水的电离平衡及其影响因素
1.下列说法正确的是( )
A.将水加热,Kw增大,pH不变,仍呈中性
B.c(H+)=的溶液一定呈中性
C.向水中加入少量NaHCO3固体,溶液中c(H+)增大,Kw不变
D.向0.1 mol·L-1醋酸溶液中加水,溶液中水电离产生的c(H+)将减小
第二节 水的电离和溶液的pH
B 解析:水的电离是吸热反应,升高温度促进水电离,Kw增大,溶液中c(H+)增大,pH减小,但水电离出的c(H+)=c(OH-),仍呈中性,A错误;由c(H+)=可知溶液中c(H+)=c(OH-),则溶液一定呈中性,B正确;温度不变,Kw不变,含有弱离子的盐促进水电离水解导致溶液呈碱性,溶液中c(OH-)增大,c(H+)减小,C错误;酸或碱抑制水电离,酸的浓度越大抑制水电离程度越大,所以向0.1 mol·L-1醋酸溶液中加水,溶液中水电离产生的 c(H+)将增大,D错误。
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第二节 水的电离和溶液的pH
2.某温度下,向c(H+)=1×10-6 mol·L-1的蒸馏水中加入NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液的c(H+)=1×10-2 mol·L-1。下列对该溶液的叙述不正确的是( )
A.该温度高于25 ℃
B.由水电离出来的c(H+)=1×10-10 mol·L-1
C.加入NaHSO4晶体抑制水的电离
D.取该溶液加水稀释100倍,溶液中的c(OH-)减小
√
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第二节 水的电离和溶液的pH
D 解析:该温度下,蒸馏水中c(H+)=1×10-6 mol·L-1,Kw=1×10-6×1×10-6=1×10-12,则该温度高于25 ℃,A正确;NaHSO4电离出的H+抑制水电离, c水(H+)=c(OH-)=mol·L-1=1×10-10 mol·L-1,B、C正确;加水稀释,NaHSO4电离出的c(H+)减小,对水电离的抑制作用减小,c(OH-)增大,D错误。
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第二节 水的电离和溶液的pH
3.某温度下,有pH相同的H2SO4溶液和Al2(SO4)3溶液,在H2SO4溶液中由水电离的H+浓度为10-a mol·L-1,在Al2(SO4)3溶液中由水电离的H+浓度为10-b mol·L-1,则此温度下的Kw为( )
A.10-14 B.10-2a
C.10-(a+b) D.10-(7+a)
C 解析:设该温度下Kw=10-x,则H2SO4溶液中c(H+)=10a-x mol·L-1,pH=x-a,在Al2(SO4)3溶液中由水电离的H+浓度为10-b mol·L-1,pH=b,两者pH相同,则x-a=b,即x=a+b,Kw=10-x=10-(a+b)。
√
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第二节 水的电离和溶液的pH
方法规律
认识水的电离的规律
(1)任何溶液中由水电离出的c(H+)与c(OH-)一定相等。
(2)对于酸、碱、盐的稀溶液,Kw=c(H+)·c(OH-),但c(H+)、c(OH-)为溶液中的浓度,不一定是水电离出的。
(3)室温下,酸、碱能抑制水的电离,酸、碱溶液中水电离产生的c(H+) <1×10-7 mol·L-1,易水解盐溶液中水电离产生的c(H+)>1×10-7 mol·L-1。
(4)给水加热,水的电离程度增大,c(H+)>10-7 mol·L-1,pH<7,但水仍显中性。
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第二节 水的电离和溶液的pH
考向2| 水的电离曲线
4.在不同温度下的水溶液中离子浓度曲线如图所示,下列说法不正确的是( )
A.向b点对应的醋酸溶液中滴加NaOH溶液至a点,此时c(Na+)=c(CH3COO-)
B.25 ℃时,加入CH3COONa可能引起由b点向a点的变化,升温可能引起由a点向c点的变化
C.T ℃时,将pH=2的硫酸与pH=10的KOH溶液等体积混合后,溶液呈中性
D.b点对应的溶液中大量存在:K+、Ba2+、、I-
√
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第二节 水的电离和溶液的pH
D 解析:a点溶液呈中性,根据电荷守恒得c(Na+)=c(CH3COO-),A正确;25 ℃时,CH3COONa溶液呈碱性,则加入CH3COONa可能引起由b点向a点的变化,升温时c(H+)、c(OH-)同时同等程度增大,可能引起由a点向c点的变化,B正确;T ℃时Kw=1×10-12,将pH=2的硫酸与pH=10的KOH溶液等体积混合后,溶液呈中性,C正确;b点溶液呈酸性,酸性溶液中能氧化I-,两者不能大量共存,D错误。
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第二节 水的电离和溶液的pH
5.常温下向20 mL 0.1 mol·L-1氨水中通入HCl气体,溶液中c水(H+)随通入HCl气体的体积变化如图所示。则下列说法正确的是( )
A.b点通入的HCl气体,在标准状况下为44.8 mL
B.b、c点之间溶液中>c(Cl-)
C.常温下,Kb(NH3·H2O)的数量级为10-5
D.d点溶液呈中性
√
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第二节 水的电离和溶液的pH
C 解析:氨水中通入HCl,发生反应NH3·H2O+HCl===NH4Cl+H2O,当两者恰好完全反应时,n(HCl)=n(NH3·H2O)=20×10-3L×0.1 mol·L-1=2×10-3 mol,标准状况下HCl的体积为44.8 mL,b点对应水电离出的H+浓度为10-7 mol·L-1,溶液呈中性,溶质为NH3·H2O和NH4Cl,即所通入HCl气体在标准状况下的体积小于44.8 mL,A错误;b点时,溶液呈中性,即= c(Cl-),c点溶质为,则b、c点之间溶液中<c(Cl-),B错误;0.1 mol·L-1氨水中c水(H+)=10-11mol·L-1,则溶液中c(OH-)==10-3 mol·L-1,则Kb(NH3·H2O)=≈10-5,C正确;d点溶质为NH4Cl和HCl,溶液呈酸性,D错误。
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第二节 水的电离和溶液的pH
方法规律
水电离平衡曲线上的点剖析
(1)曲线上的任意点的Kw都相同,即c(H+)·c(OH-)相同,温度相同。
(2)曲线外的任意点与曲线上任意点的Kw不同,温度不同。
(3)实现曲线上点之间的转化需保持温度相同,改变酸碱性;实现曲线上点与曲线外点之间的转化一定改变温度。
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第二节 水的电离和溶液的pH
溶液酸碱性的判断与pH计算
考向1| 溶液酸碱性的判断
1.某温度时水的离子积Kw=3.2×10-14,则在该温度时,c(H+)=2×
10-7mol·L-1的溶液( )
A.呈酸性 B.呈碱性
C.呈中性 D.无法判断
A 解析:该温度时水的离子积Kw=3.2×10-14,c(OH-)= mol·L-1=1.6×10-7 mol·L-1,c(OH-)<c(H+),溶液呈酸性。
√
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第二节 水的电离和溶液的pH
2.在25 ℃时,有体积相同的四种溶液:①pH=3的CH3COOH溶液;②pH=3的盐酸;③pH=11的氨水;④pH=11的NaOH溶液。下列说法不正确的是
( )
A.用蒸馏水将①稀释,则增大
B.等体积③和②的溶液混合后,溶液呈酸性
C.③和②中水的电离程度相同
D.③和④分别用②中和,消耗②的体积:③>④
√
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第二节 水的电离和溶液的pH
B 解析:,用蒸馏水稀释,Ka不变,增大,A正确;②和③等体积混合,碱的物质的量远远大于酸的物质的量,所得混合溶液呈碱性,B错误;③和②对水的电离所起的抑制作用相同,所以水的电离程度相同,C正确;pH相等的氨水和NaOH溶液,一水合氨的物质的量大于NaOH,③和④分别用等浓度的盐酸中和,消耗盐酸的体积:③>④,D正确。
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第二节 水的电离和溶液的pH
方法规律
酸、碱溶液混合后酸碱性的判断规律
(1)等浓度等体积的一元酸与一元碱混合的溶液——“谁强显谁性,同强显中性”。
(2)室温下c酸(H+)=c碱(OH-),即pH之和等于14时,一强一弱等体积混合——“谁弱谁过量,谁弱显谁性”。
(3)已知强酸和强碱的pH,等体积混合(25 ℃时):
①pH之和等于14,呈中性;
②pH之和小于14,呈酸性;
③pH之和大于14,呈碱性。
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第二节 水的电离和溶液的pH
考向2| 溶液pH的有关计算
3.某温度下,测得蒸馏水pH=6,以下均在该温度下发生。下列说法正确的是( )
A.某溶液中水电离出的c(H+)=1.0×10-12 mol·L-1,其pH一定是12
B.向氨水中通入CO2,随着CO2的通入,不断增大
C.取pH=5.5的盐酸100 mL,加水稀释到1 L,则溶液pH变为6.5
D.pH为2的NaHSO4溶液与等体积pH=10的NaOH溶液充分反应后恰好呈中性
√
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第二节 水的电离和溶液的pH
D 解析:某温度下,测得蒸馏水pH=6,其中c(H+)=c(OH-)=1.0×10-6 mol·L-1,Kw=1.0×10-12。该温度下,某溶液中水电离出的c(H+)=1.0×10-12 mol·L-1<1.0×10-6 mol·L-1,说明水的电离被抑制,可能是酸溶液或碱溶液,pH可能是0或12,A错误;该温度下+OH-,通入CO2,平衡正向移动不断增大,而平衡常数Kb不变,则不断减小,B错误;该温度下中性溶液pH=6,pH=5.5的盐酸不管怎么稀释,溶液最终还是酸性,pH不会大于6,C错误;该温度下,pH为2的NaHSO4溶液中c(H+)=1.0×10-2 mol·L-1,pH=10的NaOH溶液中c(OH-)=1.0×10-2 mol·L-1,二者等体积混合恰好完全反应生成Na2SO4,溶液呈中性,D正确。
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第二节 水的电离和溶液的pH
4. pC类似pH,是指极稀溶液中,溶质物质的量浓度的常用负对数值。如某溶液溶质的物质的量浓度为1×10-3 mol·L-1,则该溶液中溶质的pC=-lg(1×10-3)=3。下列说法正确的是( )
A.中性溶液中一定存在pC(H+)+pC(OH-)=14
B.pC(H+)=5的H2S溶液中,c(H+)=c(HS-)=1×10-5 mol·L-1
C.pC(OH-)=a的氨水,稀释10倍后,其pC(OH-)=b,则a=b+1
D.pC(OH-)=3的NaOH溶液,稀释100倍,其pC(OH-)=5
√
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第二节 水的电离和溶液的pH
D 解析:pC(H+)+pC(OH-)=14,只在常温下成立,A错误;HS-还能电离,c(HS-)<1×10-5 mol·L-1,B错误;氨水稀释过程促进电离,a<b+1,C错误;pC(OH-)=3的NaOH溶液,稀释100倍,其pC(OH-)=5,D正确。
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第二节 水的电离和溶液的pH
考向3| 与溶液pH有关的图像
5.已知25 ℃时,Ka(CH3COOH)=1.7×10-5。该温度下用0.1 mol·L-1的醋酸滴定10.00 mL 0.1 mol·L-1的碱(MOH),滴定过程中加入醋酸的体积(V)与溶液中lg的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.MOH的电离方程式为MOH===M++OH-
B.a点V(醋酸)=10.00 mL
C.a点溶液呈中性
D.b点:c(CH3COO-)>c(M+)>c(H+)>c(OH-)
√
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第二节 水的电离和溶液的pH
B 解析:开始时0.1 mol·L-1的MOH溶液中=10-12,则c(H+)=10-13 mol·L-1,c(OH-)=0.1 mol·L-1,MOH是强碱,完全电离,A正确;当加入V(醋酸)=10.00 mL,CH3COOH和MOH恰好反应生成CH3COOM溶液,溶液显碱性,而a点c(H+)=c(OH-),溶液呈中性,B错误,C正确;当滴入 V(醋酸)=20.00 mL时,溶液中溶质是等浓度的CH3COOH和CH3COOM, c(CH3COO-)>c(M+)>c(H+)>c(OH-),D正确。
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第二节 水的电离和溶液的pH
6.常温下,向饱和氯水中以恒定速度滴加NaOH溶液,测得溶液pH随时间的变化如图所示。溶液中氯元素的存在形式仅考虑Cl2、Cl-、ClO-、HClO,该过程不考虑HClO的分解。下列有关说法错误的是( )
A.M点:c(H+)>c(Cl-)>c(HClO)
B.水的电离程度:M点<N点
C.从M点到P点,溶液中的减小
D.溶液中可能存在c(HClO)+c(ClO-)=c(Cl-)
√
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第二节 水的电离和溶液的pH
C 解析:M点为未滴加NaOH溶液的氯水,存在Cl2+H2O⥫⥬HCl+HClO,H+来自HCl的完全电离、HClO和水的部分电离,则溶液中c(H+)>c(Cl-) >c(HClO),A正确;M点水的电离受HCl和HClO电离出的H+的抑制,电离程度较小,而N点溶液pH=7,此时溶液中含有NaCl、NaClO和HClO,其中NaClO的水解促进水的电离,HClO抑制水的电解,则水的电离程度:M点<N点,B正确;从M点到P点,溶液中随c(OH-)的增大,c(ClO-)增大,但c(OH-)的增大幅度明显大于c(ClO-),则从M点到P点,溶液中的增大,C错误;当氯水中滴加过量NaOH溶液后,溶液中主要含有NaCl、NaClO和NaOH,根据Cl2+H2O⥫⥬HCl+HClO,并结合元素守恒,此时溶液中存在c(HClO)+c(ClO-)=c(Cl-),D正确。
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第二节 水的电离和溶液的pH
方法规律
水的电离平衡及溶液酸碱性图像的解题模型
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第二节 水的电离和溶液的pH
中和滴定的误差分析与迁移应用
考向1| 滴定操作及误差分析
1.(双选)下列情况判断正确的是( )
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第二节 水的电离和溶液的pH
A.可用“图1”测定醋酸浓度
B.可用“图2”量取一定体积的KMnO4溶液
C.碱式滴定管排气泡的操作如“图3”所示
D.用标准液润洗滴定管后,应将润洗液从滴定管上口倒出
AC 解析:图1可测定醋酸浓度,A正确;用酸式滴定管量取KMnO4溶液,B错误;图3是碱式滴定管排气泡,C正确;润洗液从滴定管下口放出,D错误。
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第二节 水的电离和溶液的pH
2.准确移取20.00 mL某待测HCl溶液置于锥形瓶中,用0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定,下列说法正确的是( )
A.滴定管用蒸馏水洗涤后,装入NaOH溶液进行滴定
B.随着NaOH溶液滴入,锥形瓶中溶液pH由小变大
C.用酚酞作指示剂,当锥形瓶中溶液由红色变无色时停止滴定
D.达到滴定终点时,发现滴定管尖嘴部分有悬滴,则测定结果偏低
B 解析:滴定管用水洗涤后,还要用待装溶液润洗,否则将会引起误差,A错误;在用NaOH溶液滴定盐酸的过程中,锥形瓶内溶液酸性逐渐减弱,溶液的pH由小变大,B正确;用酚酞作指示剂,锥形瓶中溶液应由无色变为粉红色,且半分钟内不褪色时才能停止滴定,C错误;达到滴定终点时,发现滴定管尖嘴部分有悬滴,则消耗碱液的体积偏大,测定结果偏高,D错误。
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第二节 水的电离和溶液的pH
3.生产和实验中广泛采用甲醛法测定饱和食盐水样品中的含量,原理为+6HCHO===(CH2)6N4H+(一元酸)+3H++6H2O。实验步骤如下:
①甲醛中常含有微量甲酸,应先除去。取甲醛a mL于锥形瓶中,加入1~2滴指示剂,用浓度为b mol·L-1的NaOH溶液滴定,滴定管的初始读数为V1 mL,当锥形瓶内溶液呈微红色时,滴定管的读数为V2 mL。
②向锥形瓶中加入饱和食盐水试样c mL,静置1分钟。
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第二节 水的电离和溶液的pH
③用上述滴定管中剩余的NaOH溶液继续滴定锥形瓶内溶液,至溶液呈微红色时,滴定管的读数为V3 mL。下列说法不正确的是( )
A.步骤①中的指示剂可以选用酚酞溶液
B.步骤②中静置的目的是使和HCHO完全反应
C.步骤②若不静置会导致测定结果偏高
D.饱和食盐水中的= mol·L-1
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第二节 水的电离和溶液的pH
C 解析:步骤①中用NaOH溶液滴定甲酸,滴定终点时生成甲酸钠,溶液呈碱性,指示剂可选用酚酞溶液,A正确;步骤②中静置1分钟的目的是使和HCHO完全反应,从而减小实验误差,B正确;步骤②若不静置没有完全反应,会导致消耗标准液体积偏小,测定结果偏低,C错误;反应中产生的(CH2)6N4H+(一元酸)和H+消耗NaOH溶液的体积为(V3-V2) mL,则饱和食盐水中的= mol·L-1,D正确。
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第二节 水的电离和溶液的pH
方法规律
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:
步骤 操作 V(标准) c(待测)
洗涤 酸式滴定管未用标准溶液润洗 变大 偏高
碱式滴定管未用待测溶液润洗 变小 偏低
锥形瓶用待测溶液润洗 变大 偏高
锥形瓶洗净后还留有蒸馏水 不变 无影响
取液 取碱液的滴定管开始有气泡,放出液体后气泡消失 变小 偏低
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第二节 水的电离和溶液的pH
步骤 操作 V(标准) c(待测)
滴定 酸式滴定管滴定前有气泡,滴定终点时气泡消失 变大 偏高
振荡锥形瓶时部分液体溅出 变小 偏低
部分酸液滴在锥形瓶外 变大 偏高
溶液颜色较浅时滴入酸液过快,停止滴定后返加一滴NaOH溶液无变化 变大 偏高
读数 酸式滴定管滴定前读数正确,滴定后俯视读数(或前仰后俯) 变小 偏低
酸式滴定管滴定前读数正确,滴定后仰视读数(或前俯后仰) 变大 偏高
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第二节 水的电离和溶液的pH
考向2| 滴定曲线突破
4. 25 ℃时,向20.00 mL 0.10 mol·L-1HA溶液中逐滴加入0.10 mol·L-1 NaOH溶液,同时分别测得溶液pH和导电能力的变化如图所示。下列说法不正确的是( )
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第二节 水的电离和溶液的pH
A.a点对应溶液的pH等于3,说明HA是弱酸
B.b点对应的溶液中:c(A-)<c(Na+)<c(HA)
C.c点对应的溶液中:c(A-)+c(HA)=c(Na+)
D.根据溶液pH和导电能力的变化可推断:V1<V2
B 解析:根据图像知,0.10 mol·L-1HA溶液的pH=3,HA为弱酸,A正确;b点溶液中溶质为等物质的量浓度的HA、NaA,混合溶液的pH<7,溶液呈酸性,HA电离程度大于A-水解程度,存在c(A-)>c(Na+)>c(HA),B错误;c点溶液导电能力出现拐点,此时酸碱恰好完全反应生成NaA,溶液中存在元素守恒,根据元素守恒得c(A-)+c(HA)=c(Na+),C正确;NaA溶液呈碱性,要使酸碱混合溶液呈中性,HA应该稍微过量,则V1<20.00 mL,V2时酸碱恰好完全反应生成NaA,酸碱的体积相等,则V2=20.00 mL,所以V1<V2,D正确。
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第二节 水的电离和溶液的pH
5.常温下,向20 mL浓度均为0.1 mol·L-1的HA与NaA的混合溶液中,分别滴加浓度均为0.1 mol·L-1的HCl、NaOH两种溶液,混合溶液的pH变化情况如图所示。已知Ka(HA)=10-4.76。下列说法正确的是( )
A.滴加HCl溶液的曲线为Ⅰ
B.水的电离程度:b>c>a
C.d点时,lg=5.24
D.b点溶液中存在:c(Na+)=2[c(A-)+c(HA)]
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第二节 水的电离和溶液的pH
C 解析:加入盐酸后溶液的pH降低,所以应为曲线Ⅱ,A错误。a、c点对比,c点酸性大于a点酸性,则水的电离程度a点大于c点;b点时,NaOH与HA恰好完全反应,此时溶液中溶质仅为NaA,已知HA为弱酸,则b点时,A-水解促进水的电离,水的电离程度b点大于a点,则水的电离程度:b>a>c,B错误。d点时,c(OH-)=10-4 mol·L-1,c(H+)=10-10 mol·L-1,由于HA⥫⥬A-+ H+,所以Ka(HA)==10-4.76,因此=105.24,所以lg=5.24,C正确。b点溶液中溶质为NaA,存在元素守恒:c(Na+)=c(A-)+c(HA),D错误。
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第二节 水的电离和溶液的pH
方法规律
滴定图像的五点突破方法
如室温下,向20 mL 0.1 mol·L-1 HA溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1 NaOH溶液,溶液pH的变化如图所示。
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第二节 水的电离和溶液的pH
考向3| 滴定迁移应用
6.纳米TiO2在涂料、光催化、化妆品等领域有着极其广泛的应用。
①制备纳米TiO2的方法之一是TiCl4与水反应生成TiO2·xH2O和HCl,经过滤、水洗除去其中的Cl-,再烘干,焙烧除去水分得到粉状TiO2。
②用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数;一定条件下,将TiO2溶解并还原为Ti3+,再以KSCN溶液作指示剂,用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+(已知Fe3++Ti3+===Fe2++Ti4+)。请回答下列问题:
(1)检验TiO2·xH2O中Cl-是否被除净的方法是__________________________
__________________________________________________________________。
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第二节 水的电离和溶液的pH
(2)滴定终点的现象是_________________________________________________
_________________________________________________________________。
(3)滴定分析时,称取TiO2(摩尔质量为 M g·mol-1)试样w g,消耗c mol·L-1 NH4Fe(SO4)2标准溶液V mL,则TiO2质量分数表达式为______________。
(4)判断下列操作对TiO2质量分数测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
①若在配制标准溶液过程中,烧杯中的NH4Fe(SO4)2溶液有少量溅出,使测定结果________。
②若在滴定终点读取滴定管刻度时,俯视标准液液面,使测定结果________。
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第二节 水的电离和溶液的pH
解析:(1)检验Cl-是否被除净可以取最后一次水洗液少量,滴加AgNO3溶液,如果没有白色沉淀产生,则说明Cl-已经被除净。(2)滴定达到终点时,Fe3+与SCN-结合使溶液变红色。(3)根据氧化还原反应中得失电子的关系可知:Fe3+~Ti3+~TiO2,因此TiO2的物质的量等于Fe3+的物质的量,为cV×10-3 mol,TiO2的质量分数为%。(4)①在配制NH4Fe(SO4)2标准溶液时有少量溶液溅出,则所配制溶液的浓度偏小,消耗NH4Fe(SO4)2标准溶液的体积偏大,导致测定的TiO2的物质的量偏大,质量分数偏高。②若在滴定终点读取滴定管刻度时,俯视标准液液面,则所读溶液体积偏小,导致测定的TiO2的物质的量偏小,质量分数偏低。
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第二节 水的电离和溶液的pH
答案:(1)取少量最后一次水洗液,滴加AgNO3溶液,不产生白色沉淀,说明
Cl-已被除净
(2)滴入最后半滴NH4Fe(SO4)2标准溶液后,溶液变为红色,且半分钟内不褪色
(3)%
(4)①偏高 ②偏低
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第二节 水的电离和溶液的pH
7.化学式为VOxCly的物质有氧化性,x和y均为正整数,其中阳离子以存在。某小组测定其组成实验如下:
①将0.867 5 g样品溶于水,定容至100 mL。移取20.00 mL溶液,加入稀硝酸和足量的AgNO3,分离得到白色沉淀0.430 5 g。
②移取溶液20.00 mL,加入适量硫酸,加入指示剂,实验室称取一定质量绿矾(FeSO4·7H2O)晶体,用该晶体配成0.100 0 mol·L-1硫酸亚铁标准液,用其滴定上述溶液至终点,消耗标准液的体积为10.00 mL。已知该过程中发生的离子反应为+Fe3+(已配平)。
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第二节 水的电离和溶液的pH
(1)步骤②盛放硫酸亚铁标准液应选用________(填“酸式”或“碱式”)滴定管,若该过程中无不当操作,造成浓度测定偏大的可能原因是____________________。
(2)通过计算确定x=______、y=______。
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第二节 水的电离和溶液的pH
解析:(1)硫酸亚铁溶液呈酸性,盛放硫酸亚铁标准液应选用酸式滴定管,若该过程中无不当操作,造成浓度测定偏大的可能原因是绿矾晶体中部分Fe2+被氧化。(2)根据步骤①得n(AgCl)==0.003 mol,则0.867 5 g样品中含n(Cl-)=0.003 mol×=0.015 mol。根据步骤②得0.867 5 g 样品中含=0.100 0 mol·L-1×10.00×10-3L×=0.005 mol,n(VOxCly)==.∶n(Cl-)=1∶y=0.005∶0.015=1∶3,得y=3,M(VOxCly)==173.5 g·mol-1,x==1。
答案:(1)酸式 绿矾晶体中部分Fe2+被氧化 (2)1 3
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第二节 水的电离和溶液的pH
方法规律
滴定计算的规律方法
(1)滴定计算:可根据电子守恒,找出关系式,如5Fe,I2~SO2(H2O)。
(2)指示剂选择:
①涉及I2的常用淀粉溶液;
②涉及Fe3+的常用KSCN溶液;
③涉及高锰酸钾的不用指示剂。
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第二节 水的电离和溶液的pH
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