邱曉軍
水的電離和溶液的酸堿性是中學(xué)化學(xué)基本理論中的重要組成部分,也是學(xué)生在學(xué)習(xí)中感覺較難理解的內(nèi)容,更是近幾年高考命題的必考內(nèi)容,為了更好地學(xué)習(xí)這一部分內(nèi)容,下面將其常見考點(diǎn)總結(jié)如下。
1.水的電離
(1)水的電離:水是極弱的電解質(zhì),水的電離方程式為
H2OH++OH-
(2)水的離子積常數(shù):KW=c(H+)·c(OH-)。①室溫下:KW=1×10-14。②影響因素:只與溫度有關(guān),升高溫度,KW增大。③適用范圍:KW不僅適用于純水,也適用于稀的電解質(zhì)水溶液。
(3)影響水電離平衡的因素:①升高溫度,水的電離程度增大,KW增大。②加入酸或堿,水的電離程度減小,KW不變。③加入可水解的鹽(如FeCl3、Na2CO3),水的電離程度增大,KW不變。
例125 ℃時,相同物質(zhì)的量濃度的下列溶液:①NaCl ②NaOH ③H2SO4 ④(NH4)2SO4,其中水的電離程度按由大到小順序排列的一組是( )。
A.④>③>②>① ? ?B.②>③>①>④
C.④>①>②>③ ? ?D.③>②>①>④
解析從四種物質(zhì)分析可知②NaOH、③H2SO4抑制水的電離,①NaCl不影響水的電離平衡,④(NH4)2SO4促進(jìn)水的電離(NH+4水解),在②③中H2SO4為二元強(qiáng)酸、產(chǎn)生的c(H+)大于NaOH產(chǎn)生的c(OH-),抑制程度更大,故順序?yàn)椋ㄓ纱蟆。?gt;①>②>③。故A、B、D錯。答案:C
2.溶液的酸堿性和pH
(1)溶液的酸堿性:溶液的酸堿性取決于溶液中c(H+)和c(OH-)的相對大小。①酸性溶液:c(H+)>c(OH-),常溫下,pH<7。②中性溶液:c(H+)=c(OH-),常溫下,pH=7。③堿性溶液:c(H+)<c(OH-),常溫下,pH>7。
(2)pH及其測量:①計算公式:pH=
-lgc(H+)。②測量方法:pH試紙法:用鑷子夾取一小塊試紙放在玻璃片或表面皿上,用潔凈的玻璃棒蘸取待測溶液點(diǎn)在試紙的中央,變色后與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照,即可確定溶液的pH。
例2已知溫度T時水的離子積常數(shù)為KW,該溫度下,將濃度為a mol·L-1的一元酸HA與
b mol·L-1的一元堿BOH等體積混合,可判定該溶液呈中性的依據(jù)是( )。
A.a=b
B.混合溶液的pH=7
C.混合溶液中,c(H+)=KW mol·L-1
D.混合溶液中,c(H+)+c(B+)=c(OH-)+c(A-)
解析A項,只有當(dāng)HA為強(qiáng)酸、BOH為強(qiáng)堿,或HA的電離常數(shù)Ka與BOH的電離常數(shù)Kb相等時,溶液才呈中性;B項,只有當(dāng)溫度為25℃時pH=7的溶液才呈中性;D項為電荷守恒關(guān)系式,無論溶液呈酸性、堿性還是中性均成立;C項,因c(H+)·c(OH-)=KW,中性溶液中c(H+)=
c(OH-),故c(H+)=KW mol·L-1,正確。答案:C
3.pH計算
(1)單一溶液的pH計算:強(qiáng)酸溶液:如HnA,設(shè)濃度為c mol·L-1,c(H+)=nc mol·L-1,pH=-lgc(H+)=-lgnc。強(qiáng)堿溶液(25 ℃):如B(OH)n,設(shè)濃度為c mol·L-1,c(H+)=
10-14nc mol·L-1,pH=-lgc(H+)=14+lgnc。
(2)混合溶液pH的計算類型:①兩種強(qiáng)酸混合:直接求出c(H+)混,再據(jù)此求pH。c(H+)混=c(H+)1V1+c(H+)2V2V1+V2。②兩種強(qiáng)堿混合:先求出c(OH-)混,再據(jù)KW求出c(H+)混,最后求pH。c(OH-)混=c(OH-)1V1+c(OH-)2V2V1+V2。
例3常溫下,將0.1 mol·L-1氫氧化鈉溶液與0.06 mol·L-1硫酸溶液等體積混合,該混合溶液的pH等于( )。
A.1.7 ? ?B.2.0 ? ?C.12.0 ? ?D.12.4
解析本題考查酸堿中和反應(yīng)與pH的計算。從所給的試劑量來看,硫酸過量,則混合溶液中的H+濃度:c(H+)=0.06×2-0.12 mol/L=0.01 mol/L,溶液的pH=-lg0.01=2.0。答案:B
4.酸堿混合后溶液酸堿性的判斷
(1)等體積等濃度的一元強(qiáng)酸、一元強(qiáng)堿混合呈中性。
(2)等體積等濃度的一元弱酸、一元強(qiáng)堿混合呈堿性。
(3)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等體積混合:①pH之和等于14呈中性;②pH之和小于14呈酸性;③pH之和大于14呈堿性。
(4)pH之和等于14時一元強(qiáng)酸和一元弱堿等體積混合呈堿性;一元弱酸和一元強(qiáng)堿等體積混合呈酸性。
例5對于常溫下pH為1的硝酸溶液,下列敘述正確的是 ( )。
A.該溶液1 mL稀釋至100 mL后,pH等于3
B.向該溶液中加入等體積pH為13的氫氧化鋇溶液恰好完全中和
C.該溶液中硝酸電離出的c(H+)與水電離出的c(H+)之比值為10-12
D.該溶液中水電離出的c(H+)是pH為3的硝酸中水電離出的c(H+)的100倍
解析硝酸為強(qiáng)電解質(zhì),完全電離,稀釋100倍,pH增大2,A項正確;pH為1的硝酸溶液與pH為13的氫氧化鋇溶液c(H+)與c(OH-)相等,二者等體積混合恰好完全反應(yīng),B項正確;硝酸電離出的c(H+)為0.1 mol·L-1,水電離出的
c(H+)為1×10-13 mol·L-1,二者之比應(yīng)為1012,C項錯;pH為3的硝酸中水電離出的c(H+)為1×10-11 mol·L-1,故D項的比值為1∶100,D項錯。答案:AB
5.溶液稀釋后pH的判斷
(1)強(qiáng)酸溶液,被稀釋10n倍,溶液的pH增大n;對于弱酸溶液,被稀釋10n倍,pH 變化小于n;無論稀釋多少倍,溶液的pH不會大于7。
(2)強(qiáng)堿溶液,被稀釋10n倍,溶液的pH減小n;對于弱堿溶液,被稀釋10n倍,pH 變化小于n;無論稀釋多少倍,溶液的pH不會小于7。
例6常溫下0.1 mol·L-1醋酸溶液的pH=a,下列能使溶液pH=(a+1)的措施是( )。
A.將溶液稀釋到原體積的10倍
B.加入適量的醋酸鈉固體
C.加入等體積0.2 mol·L-1鹽酸
D.提高溶液的溫度
解析醋酸是弱酸,稀釋10倍同時也促進(jìn)了電離,溶液的pH小于a+1,A項錯誤;醋酸根離子顯堿性,向酸溶液中加入適量堿性溶液可以使pH增大1,B項正確;鹽酸完全電離,加入鹽酸后溶液的pH小于a+1,C項錯誤;升高溫度促進(jìn)醋酸的電離,溶液的pH小于a,D項錯誤。答案:B
(收稿日期:2015-08-10)