3.2 水的电离和溶液的PH 知识清单 -2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

选修一 第三章 第二节 水的电离和溶液的PH 知识点总结 ( 37 )选修1 第三章第二节 水的电离和溶液的PH 学科网（北京）股份有限公司 知识点一：水的电离 1、水的电离 水是一种极弱的电解质，它能微弱地电离： H2O+H2O⇌H3O++OH- 通常，我们把上式简写为：H2O⇌H++OH- 在25℃时，1L纯水中只有1×10-7mol/L H2O电离，因此纯水中H+浓度和OH-浓度均等于1×10-7mol/L。 2、水的离子积常数 在一定温度时，水跟其他弱电解质一样，也有一个电离常数： 1L H2O的物质的量为55.6mol，这与发生电离的H2O的物质的量1×10-7mol相比，水的已电离部分可以忽略不计。所以电离前后，H2O的物质的量几乎不变，可以看做是个常数。因而上式也可写为： KW=c(H+)·c(OH-)=1×10-7×1×10-7=1×10-14 因为水的电离过程是一个吸热过程，所以当温度升高时，有利于水的电离，即水的离子积增大。例如，25℃时，KW为1×10-14，100℃时，KW约为1×10-12，两者相差约100倍。 注意：KW不仅适用于纯水，也适用于酸、碱或盐溶液，c(H+)和c(OH-)是表示水溶液中H+总浓度和OH-总浓度，其积是一个常数，准确地说，酸或碱溶液中离子积指溶液中H+和OH-浓度的乘积，而不再是水电离的H+和OH-浓度乘积。为了简便，把这一常数都简称为水的离子积。 总结：水的电离是吸热的，受温度影响，升高温度向正方向移动，水的离子积增大。 1、 水的电离平衡的影响因素 （1） 温度：升高温度，促进水的电离平衡向右移动，H+、OH-浓度都增大，但仍相等显中性。 （2） 加入酸或碱：即增大c(H+)或c(OH-)，故抑制水的电离，电离平衡向左移动，水本身电离出的H+和OH-浓度减小，但仍相等。 （3） 加入活泼金属（钠、钾等）：H2O⇌H++OH-，2Na+2H+=2Na++H2↑，促进水的电离平衡正向移动，电离的OH-增多。 （4） 加入某些盐： ①强酸强碱盐，如硫酸钠、硝酸钾等，对水的电离平衡没有影响，所以不影响水的电离平衡移动。 ②强酸弱碱盐，如氯化铵、硫酸铜等，阳离子与水电离的OH-结合生成弱碱，降低了OH-浓度，促进水的电离平衡向右移动。 ③弱酸强碱盐，如硫化钠、碳酸钾等，阴离子结合了水电离的H+，促进水的电离平衡向右移动。 ④弱酸弱碱盐，如硫化铝等，阳离子结合水中OH-，阴离子结合水中H+，促进水电离平衡向右移动。 （5） 加入某些氧化物： ①酸性氧化物，如二氧化硫、三氧化硫，氧化物溶于水生成酸，酸电离出H+（类似酸），水的电离平衡向左移动。 ②碱性氧化物，如氧化钠、氧化钡等，溶于水生成碱，增加了OH-（类似碱），水的电离平衡向左移动。 （6） 特殊化合物：某些化合物与水发生反应，如氢化钠，H2O⇌H++OH-，NaH+H+=Na++H2↑，促进水电离平衡向右移动。 知识点二：溶液的酸碱性与pH 1、溶液酸、碱性 溶液酸碱性的实质是c(H+)和c(OH-)的相对大小。 中性溶液c(H+)=c(OH-)； 酸性溶液c(H+)>c(OH-)； 碱性溶液c(H+)<c(OH-)。 说明： （1） 酸（或碱）溶液的H+（OH-）浓度与水电离的H+（OH-）浓度区别： c(H+)溶液=c(H+)酸+c(H+)水，c(OH-)溶液=c(OH-)碱+c(OH-)水。 （2） 酸溶液中酸电离出来的H+浓度大于水电离的H+浓度100倍时，可以忽略水电离的H+，同理，碱溶液中碱电离的OH-浓度大于水电离的OH-浓度100倍时，也忽略水电离的OH-。 总结：溶液中c(H+)等于c(OH-)，是溶液呈中性的标志，而c(H+)等于1×10-7mol/L的溶液只有在常温下才呈中性，改变温度，则不呈中性。 2、 溶液酸碱性的表示方法——pH （1） pH的计算方法 一些c(H+)很小的溶液，如c(H+)=10-7mol/L，c(H+)=1.34×10-3mol/L等。用物质的量来表示溶液的酸碱性的强弱很不方便。为此，化学上常采用pH来表示溶液酸碱性的强弱：pH=-lgc(H+)。例如，纯水的c(H+)=1×10-7mol/L，纯水的pH为PH=-lg10-7=7。 10-2mol/L HCl溶液中，c(H+)=10-2mol/L，其pH=-lgc(H+)=-lg10-2=2。 10-2mol/L NaOH溶液中，c(OH-)=10-2mol/L，， 其pH=-lgc(H+)=-lg10-12=12。 （2） 用pH表示溶液的酸碱性 pH大小能反映出溶液中c(H+)的大小，即能表示溶液的酸碱性强弱。 常温（25℃）时： 在中性溶液中，c(H+)=10-7mol/L，pH=7； 在酸性溶液中，c(H+)>10-7mol/L，pH<7； 在碱性溶液中，c(H+)<10-7mol/L，pH>7。 溶液的酸性越强，其pH越小；溶液的碱性越强，其pH越大。 注意：（1）在25℃时，pH>7，溶液呈碱性，pH越大，溶液的碱性越强，pH增加1个单位，c(OH-)增大10倍。 （2）在25℃时，pH<7，溶液呈酸性，pH越小，溶液的酸性越强，pH减小1个单位，c(H+)增大10倍。 3、pH的测定 （1）使用pH试纸的操作方法 用镊子取一块pH试纸放在干燥的表面皿或干燥的玻璃片中央，用洁净的玻璃棒蘸取待测溶液，滴在pH试纸中央，将变色的试纸与标准比色卡对照，读出pH。如果用pH试纸测定气体溶于水的酸碱性，先要将试纸润湿，再检验气体，但测定溶液的pH时千万不能先将试纸润湿，否则稀释了原溶液。 （2）测定范围 当溶液的酸碱性用pH表示时，c(H+)的大小范围为：1×10-14mol/L<c(H+)<1mol/L，pH的大小范围为：14>pH>0。 当溶液的c(H+)或c(OH-)大于1mol/L时，用pH表示溶液的酸碱性并不简便。所以，当溶液的c(H+)或c(OH-)大于1mol/L时，直接用H+或OH-的浓度表示。 注意：pH试纸只能读出pH整数值（精确到1），不能精确测定。用pH计能精确测定溶液的pH。pH计，也称“酸度”计或“酸碱度计”，主要用来精密测量液体介质的酸碱度值。 4、 pH在生产、生活中的应用 pH的应用 人体健康 人体各种液体都有一定pH，当体内酸碱平衡失调，血液的pH是诊断的重要参数 生活中 人们洗发时使用的护发素，其主要功能是调节头发的pH，使之达到适宜的酸碱度 环保领域 酸性和碱性废水的处理常常利用中和反应 农业生产 土壤pH影响植物对养分的吸收及养分的利用，各种作物生长对土壤的pH有一定要求 科学实验生产生活 溶液的pH的控制常常是影响实验结果或产品质量、产量的一个关键因素 知识点三：酸碱中和滴定 1、定义 用已知物质的量浓度的酸（或碱）来测定未知物质的量浓度的碱（或酸）的实验方法。 2、反应原理 酸和碱反应的实质：H++OH-=H2O。 例如，用已知浓度的盐酸（标准液）来测定未知浓度的NaOH溶液（待测液）： NaOH + HCl = NaCl + H2O c(待)·V(待) = c(标)·V(标) 所以： （1）仪器：酸式滴定管、碱式滴定管、铁架台、滴定管夹、锥形瓶、烧杯。 注意：a、滴定管是由内径均匀的细长玻璃管制成的量器，管上刻有均匀的分度线，下端流液口为一尖嘴，中间通过玻璃活塞或带有玻璃球的乳胶管相接。滴定管可以准确的量取液体的体积。 b、滴定管的精度比量筒高，是有零刻度的计量仪器，滴定管的“0”刻度在上方，刻度由上而下逐渐增大。 c、滴定管盛装试剂要求：酸式滴定管不能装碱液、水解呈碱性的盐溶液及氢氟酸。碱式滴定管不能装酸溶液或高锰酸钾等强氧化性物质的溶液（橡胶易被腐蚀）。 （2）试剂：标准液、待测液、酸碱指示剂。 ①标准液指已知物质的量浓度的酸（或碱）。 ②待测液指未知物质的量浓度的碱（或酸）。 ③酸碱指示剂是指随着溶液酸碱性的变化而呈现不同颜色的试剂，通常是一些有机弱酸或弱碱。 （3）实验操作（以标准盐酸滴定待测氢氧化钠溶液为例） ①滴定前的准备 滴定管中：a、查漏；b、洗涤；c、润洗；d、装液；e、排气；f、调液面；g、记录。 锥形瓶中：a、注碱液；b、记读数；c、加指示剂。 ②左手控制滴定管活塞开关，右手摇动锥形瓶，眼睛注视锥形瓶内溶液颜色变化，滴定至终点时，记录标准液的体积。 ③数据处理 按上述操作重复2—3次，求出标准盐酸体积的平均值，根据计算待测氢氧化钠溶液的浓度。若一组数据误差太大，要舍去不合理的数据。 （4）指示剂选择和滴定终点的判断 ①常用的酸碱指示剂及变色范围 指示剂 酸碱指示剂的变化范围（pH）及颜色 石蕊 <5.0红色 5.0——8.0紫色 >8.0蓝色 甲基红 <4.4红色 4.4——6.2橙色 >6.2黄色 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浅红色 >10红色 ②指示剂的选择 选择指示剂时，一般要求变色明显，所以一般不选用石蕊。指示剂的变色范围与恰好中和时的pH要吻合。 滴定种类 选用的指示剂 达滴定时颜色变化 滴定终点判断标准 强酸滴定强碱 甲基橙 黄色→橙色 当指示剂刚好变色（红色变为无色），并在半分钟内不恢复原来的颜色，即认为已达滴定终点 酚酞 红色→无色 强碱滴定强酸 甲基橙 橙色→黄色 酚酞 无色→粉红色 强酸滴定弱碱 甲基橙 黄色→橙色 强碱滴定弱酸 酚酞 无色→粉红色 说明：指示剂用量为2—3滴，因指示剂本身也是弱酸或弱碱。用量过多，会使滴定时酸或碱的消耗量增加。 拓展应用 拓展一：水的电离平衡的影响因素 以H2O⇌H++OH-为例： 变化情况改变条件 平衡移动方向 c(H+)的变化 c(OH-)的变化 c(H+)与c(OH-)的关系 KW 溶液的酸碱性 升高温度 向右 增大 增大 c(H+)=c(OH-) 增大 中性 加少量Na 向右 减小 增大 c(H+)<c(OH-) 不变 碱性 加入少量H2SO4 向左 增大 减小 c(H+)>c(OH-) 不变 酸性 加入少量NaOH(s) 向左 减小 增大 c(H+)<c(OH-) 不变 碱性 加入少量NH4Cl(s) 向右 增大 减小 c(H+)>c(OH-) 不变 酸性 加入醋酸钠固体 向右 减小 增大 c(H+)<c(OH-) 不变 碱性 拓展二：水电离出的c(H+)或c(OH-)的计算 在常温（25℃）下： 1、中性溶液：c(H+)=c(OH-)=1.0×10-7mol/L。 2、溶质为酸的溶液 H+来源于酸电离和水电离，而OH-只来源于水。如计算0.01mol/L的盐酸中水电离出的c(H+)。方法是先求出溶液中的c(OH-)。 由：KW=c(H+)·c(OH-) 则即水电离出的H+的物质的量浓度： c(H+)水=c(OH-)=1.0×10-12mol/L。 3、 溶质为碱的溶液 OH-来源于碱的电离和水电离，而H+只来源于水。如0.01mol/L的NaOH溶液中，c(H+)=1.0×10-12mol/L，即水电离产生的c(OH-)水=c(H+)=1.0×10-12mol/L。 4、水解呈酸性或碱性的盐溶液 H+和OH-均由水电离产生。 如pH=2的NH4Cl溶液中由水电离出的 c(H+)=1.0×10-2mol/L，[c(OH-)=1.0×10-12mol/L是因为部分OH-与部分NH4+结合了]； pH=12的Na2CO3溶液中由水电离出的 c(OH-)=1.0×10-2mol/L。[c(H+)=1.0×10-12mol/L是因为部分H+与部分CO32-结合了] 注意：（1）溶液中由水电离出的H+的物质的量浓度等于由水电离出的OH-的物质的量浓度， 即c(H+)水=c(OH-)水。 （2）常温下，c(H+)水=c(OH-)水<1×10-7mol/L，水的电离受到了抑制，加酸、加碱均有可能； c(H+)水=c(OH-)水>1×10-7mol/L，水的电离受到了促进，加入活泼金属、加能水解的盐等均有可能。 拓展三：溶液pH的计算 1、强酸与强酸混合后的pH计算 两种强酸溶液混合时，先计算混合溶液中的c(H+)，再计算pH。 当两种pH之差ΔpH≥2的强酸以等体积混合时，相当于浓度较大的酸溶液稀释了2倍：pH混=pH小+0.3。 例如，将pH=1和pH=3的盐酸等体积混合：pH=1的盐酸中c(H+)=0.1mol/L，pH=3的盐酸中c(H+)=0.001mol/L，混合溶液中 pH=-lgc(H+)=-lg(5.05×10-2)=1.3。 2、强碱与强碱混合后的pH计算 两种强碱溶液混合时，先计算混合溶液中的c(OH-)，再计算c(H+)，最后计算pH。 当两种pH之差ΔpH≥2的强碱以等体积混合时，相当于浓度较大的碱溶液稀释了2倍：pH混=pH大-0.3。 3、强酸与强碱混合后的pH计算 强酸与强碱混合时，先要判断反应进行的情况。如果恰好完全反应，溶液的pH=7；如果酸过量，先计算过量的酸的c(H+)，再计算pH；如果碱过量，先计算过量碱的c(OH-)，再计算c(H+)，最后计算pH。 当酸过量： 当碱过量： 4、酸、碱溶液稀释后的pH变化 强酸（pH=a） 弱酸（pH=a） 强碱（pH=b） 弱碱（pH=b） 稀释10n倍 pH=a+n a<pH<a+n pH=b-n b-n<pH<b 注意：（1）c(H+)与c(OH-)的相对大小是判定溶液酸碱性的唯一标准，而根据溶液pH与7的相对大小来判断时，要看溶液的温度是否是常温（25℃）。 （2） ( 稀释 10 n 倍 0 pH=a a+n 7 … )“无限稀释7为限”，无论稀释多大倍数，酸溶液不显碱性，碱溶液不显酸性，无限稀释时，溶液pH接近于7。 强酸： pH ( <a+n 稀释 10 n 倍 0 pH-a 7 … ) 弱酸： pH ( 稀释 10 n 倍 … 7 b-n pH=b 14 ) 强碱： pH ( 稀释 10 n 倍 … 7 >b-n pH=b 14 ) 弱碱： pH 拓展四：酸碱中和滴定实验误差分析 误差分析公式：。分析V(标)的变化是分析c(待)误差的关键，凡是导致V(标)偏大的因素则会导致c(待)偏大，导致V(标)偏小的因素则会导致c(待)偏小。 以标准酸溶液滴定未知浓度的碱（酚酞作指示剂）为例，常见的因操作不正确而引起的误差有： 步骤 操作 V(标) c(待) 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 放出碱液的滴定管开始有气泡，放出液体后气泡消失 变小 偏低 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 部分酸液滴出锥形瓶外 变大 偏高 溶液颜色较浅时滴入酸液过快，停止滴定后反加一滴碱液无变化 变大 偏高 读数 滴定前读数正确，滴定后俯视读数（或前仰后俯） 变小 偏低 滴定前读数正确，滴定后仰视读数（或前俯后仰） 变大 偏高 ( 37 )选修1 第三章第二节 水的电离和溶液的PH 学科网（北京）股份有限公司 $