《水的电离与溶液的酸碱性》学法指导:水的电离和溶液的酸碱性

时间：2019-01-07 03:39:00　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：水的电离的本质是水分子内的氢氧键断裂，生成氢离子和氢氧根离子，类似的还有氨分子的极其微弱电离。无论是纯水，还是酸、碱、盐等溶液，氢离子和氢氧根离子的乘积均为一个定值，离子来源不一定来自于水的电离，水的离子积只与温度有关。最后本文提出了计算pH值的计算一般方法和规律。
　　关键词：水电离本质离子积常数
　　
　　一、水的电离本质
　　水分子中的氢氧共价键断裂，形成氢离子和氢氧根离子，氢离子和水分子结合为水合氢离子，其过程表示为：
　　HO?葑H+OH 或者HO?葑HO+OH
　　其中c(H)=c(OH)?摇在25°C时二者均为10mol/L。
　　类似研究：液氨中也存在极其微弱的电离，一般来讲NH为非电解质，不考虑其电离，事实上确实也存在电离：2NH?葑NH+NH
　　二、水的离子积常数
　　在纯水中存在c(H)×c(OH)=10，加入各种电解质可以引起平衡移动，影响水的电离状态，但是溶液中的c(H)×c(OH)保持不变，只是离子的来源有所不同。
　　1. 纯水中，Ｋ＝c(H)×c(OH)=10。
　　2. 0.1mol/L HCl溶液中，K=c(H)×c(OH)=［c(H)+ c(H)］c(OH)=10。因为c(H)水?垲c(H)，所以一般忽略c(H)，其中水提供的OH是溶液中OH的唯一来源，认为K= c(H)×c(OH)=10。
　　3. 0.1mol/LNaOH溶液中，K=c(H)×c(OH)= c(H)×［c(OH)+ c(OH)NaOH］=10。因为c(OH)?垲c(OH)，一般忽略c(OH)，其中水提供的H 是溶液中H的唯一来源，认为K=c(H)×c(OH)=10。
　　4. 0.1mol/LNaS溶液中。由于水电离的H被S结合生成HS，溶液中c(H)减小，促进了水的电离，引起c(OH)增大，但是仍有K=c(H)×c(OH)=10。
　　说明：物质的量浓度为状态参数，与质量、体积、压强等相同，为该状态下溶液中含有的自由移动的离子浓度，不可累积。
　　对于2、3两种情况都有c(H)=c(OH)，酸溶液中忽略c(H)，碱溶液中忽略c(OH)是有条件的，以下情况溶液接近中性必须考虑水的电离。
　　25°C时1mL pH=6的盐酸加水稀释至溶液体积为100ml,若不考虑水的电离溶液的pH=8。事实上c(H)= c(Cl)=10mol/L,
　　K=［c(H)+c(H)］c(OH)=10，c(H)=c(OH)
　　计算可得c(H)=0.9×10 mol/L
　　此时c(H)/ c(H)=9，所以必须考虑水的电离。
　　5. 温度对水的电离的影响。
　　因为水的电离过程是吸热的，根据平衡移动原理，升高温度促进电离，仍有c(H)=c(OH)，但同等程度的增大，K也相应增大，所以非常温下的有关计算要十分重视温度对K作用。
　　例题1.已知t°C时K=1×10，则t°C?摇 ?摇?摇25°C。（填大于，小于或等于）
　　在t°C时pH=11的NaOH溶液aL与pH=1的硫酸bL混合（忽略混合过程体积的变化），若所得溶液pH=2，则a:b=?摇?摇?摇。
　　分析：因为K随温度升高而增大，所以应该高于25°C。
　　混合溶液呈酸性，即为酸过量，硫酸中n(H)=10bmol
　　NaOH中n(OH)=10amol
　　(10b-10a)/(a+b)=10
　　解得a:b=9:2。
　　误解:对于NaOH溶液其物质的量浓度当作10mol/l去处理，会得出错误的结果。
　　三、溶液酸碱性和pH值
　　溶液的酸碱性取决于c(H)和c(OH)相对大小，不单由本身大小确定。pH试纸测定溶液酸碱度的原理就是c(H)和c(OH)相对大小引起的色变。
　　95°C的纯水，pH=?摇?摇?摇，用pH试纸测定溶液酸碱度时试纸颜色为?摇 ?摇?摇，c(H)?摇 ?摇?摇c(OH)。（填大于、小于或等于）
　　分析：由温度对水的电离的促进作用，可知pH=6，可是c(H)和c(OH)是相等的，溶液仍为中性，所以不会变色，仍为淡黄色。
　　对于溶液的pH计算，其关键是分清酸碱性，若为酸性溶液，直接求其c(H)，再得出溶液的pH。包括强酸，弱酸，酸和酸混合，酸的稀释，酸和碱混合时酸过量。
　　若为碱性溶液，则应该先求c(OH)，再借助K求其c(H)，包括强碱，弱碱，碱和碱混合，碱的稀释，酸和碱混合时碱过量。因为此类溶液中c(H)由水的电离提供，而水的电离由于受抑制已经是极弱的程度，在这些过程中还有水的电离平衡的移动，所以要抓住物质的量比较稳定的OH。
　　例题2.（石家庄市2011质检一，16）25°C，5mL 0.1mol/L硫酸溶液和15mL 0.1mol/LNaOH相混合并稀释至500mL所得溶液的pH为（）。
　　A 12.3B 11C 3D1.7
　　分析：n（HSO）＝5×10mol，n(NaOH)=1.5×10mol
　　可以看出中和过程NaOH过量，先求c(OH)=（1.5×10-5×10）/0.5=1×10
　　再求c(H)=K/1×10=10
　　所以pH=11。
　　
　　参考文献：
　　［1］杜志建.高考复习讲义2011.新疆青少年出版社，2010.
　　［2］曹杨. 三维设计2011.光明日报出版社，2010.
　　［3］王后雄.高考全案2004.中国青少年出版社，2003.
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