3.1.2水的電離和溶液的酸堿性

(二）第3章

水溶液中的離子反

應(yīng)與平衡滬科版(2020)選擇性必修101溶液的酸堿性與pH02pH的測(cè)量目錄Content本課學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握溶液酸堿性取決于溶液中H+和OH-的相對(duì)濃度大小關(guān)系。理解pH的定義，明確pH與溶液酸堿性之間的定量關(guān)系。熟練掌握用pH試紙測(cè)定溶液pH的正確操作方法深入理解pH的定義。01溶液的酸堿性與pHChapter

氫氧化鋁常用于治療胃酸過多，這個(gè)“弱堿性”又該如何用科學(xué)的方式去衡量呢？其實(shí)，這背后的奧秘就藏在我們今天要學(xué)習(xí)的溶液的酸堿性與pH知識(shí)中。

新課導(dǎo)入

我們?nèi)粘Ｉ钪谐３Ｊ褂眯√K打來調(diào)味，常用于糕點(diǎn)、面點(diǎn)等食品的加工中，其主要成分為碳酸氫鈉，其水溶液呈“弱堿性”，那大家有沒有想過，為什么會(huì)呈現(xiàn)弱堿性呢？一、溶液的酸堿性與pH水是一種極弱的電解質(zhì)，存在電離平衡：H2O?H++OH?。在一定溫度下，水電離出的H+和OH?

濃度之積為常數(shù)，即水的離子積常數(shù)?Kw=c(H+)?c(OH?)。常溫（25°C）時(shí)，Kw=1.0×10?14。?溶液酸堿性的判斷依據(jù)?中性溶液：c(H+)=c(OH?)，如常溫下純水中c(H+)=c(OH?)=1.0×10?7mol/L。?酸性溶液：c(H+)>c(OH?)，溶液中H+相對(duì)較多。?堿性溶液：c(H+)<c(OH?)，溶液中OH?相對(duì)較多。溶液酸堿性的本質(zhì)?回顧水的電離?一、溶液的酸堿性與pH1.溶液的酸堿性與c(H+)和c(OH－)的相對(duì)大小的關(guān)系在常溫下，稀溶液中c(H+)和c(OH-)的乘積總是1×10-14，知道了c(H+)就可以計(jì)算出c(OH-)，反之亦然。由上述思考與討論可知，在常溫下溶液的酸堿性與溶液中c(H+)和c(OH-)有如下關(guān)系：在任一溶液中c(H+)＞

c(OH－)c(H+)=c(OH－)c(H+)＜

c(OH－)溶液呈酸性，c(H+)越大，溶液的酸性越強(qiáng)溶液呈中性溶液呈堿性，c(OH-)越大，溶液的堿性越強(qiáng)一、溶液的酸堿性與pH2.溶液的pH（1）概念及表達(dá)式：當(dāng)c(H+)/c(OH-)≤1×10-1mol·L-1時(shí)，為了方便且直觀，可用pH表示溶液酸堿性規(guī)定pH是c(H+)的負(fù)對(duì)數(shù)：pH=-lg

c(H+)（2）適用范圍：用pH表示溶液的酸堿度時(shí)，pH的范圍一般在0~14之間，即適用于1×10-14mol/L≤c(H+)或c(OH-)≤1mol/L的電解質(zhì)稀溶液。對(duì)于c(H+)＞1mol/L的酸性溶液或c(OH-)＞1mol/L的堿性溶液，直接用c(H+)或c(OH-)表示溶液的酸堿度。一、溶液的酸堿性與pH（3）c(H+)、pH與溶液酸堿性的關(guān)系（25℃）：酸性增強(qiáng)堿性增強(qiáng)中性溶液的pH與溶液酸堿性的對(duì)應(yīng)關(guān)系規(guī)律：pH越小，c(H+)越大，溶液的酸性越強(qiáng)；pH越大，c(OH-)越大，溶液的堿性越強(qiáng)。一、溶液的酸堿性與pH（4）溶液酸堿性判斷的常見易錯(cuò)點(diǎn)①

任何情況下,均可根據(jù)溶液中c(H+)和c(OH-)的相對(duì)大小來判斷溶液的酸堿性，不受溫度影響。②

在分析pH、c(H+)與溶液的酸堿性的關(guān)系時(shí),要注意溶液的溫度是否為常溫。只有25℃時(shí)才能利用pH與7的大小關(guān)系或c(H+)與1×10-7mol/L的相對(duì)大小來判斷溶液的酸堿性。如pH=7的溶液不一定是中性溶液,只有在常溫下,pH=7的溶液才是中性溶液。③

常溫下，pH=0的溶液不是酸性最強(qiáng)的溶液，pH=14的溶液也不是堿性最強(qiáng)的溶液。一、溶液的酸堿性與pH石蕊溶液：?紫色石蕊遇酸性溶液變?yōu)榧t色，遇堿性溶液變?yōu)樗{(lán)色，在中性溶液中呈紫色。其變色原理是石蕊（用HIn表示）在溶液中存在電離平衡：HIn?H++In?，酸性溶液中，平衡逆向移動(dòng)，主要以HIn（紅色）形式存在；堿性溶液中，平衡正向移動(dòng)，主要以In?（藍(lán)色）形式存在。??常見酸堿指示劑?酚酞溶液：?酚酞在酸性和中性溶液中無色，在堿性溶液中變?yōu)榧t色。酚酞（用H2P表示）在溶液中的電離平衡為：H2P?H++HP?，堿性條件下，HP?進(jìn)一步電離，溶液顯紅色。一、溶液的酸堿性與pH甲基橙溶液：?甲基橙在酸性溶液中顯紅色（pH<3.1），在堿性溶液中顯黃色（pH>4.4），在pH=3.1?4.4之間顯橙色

。其變色基于自身的電離平衡及不同離子形式的顏色差異。常見酸堿指示劑?一、溶液的酸堿性與pH（1）酸堿指示劑只能粗略判斷溶液的酸堿性，不能準(zhǔn)確測(cè)定溶液的酸堿度。?（2）難溶于水的酸或堿不能使指示劑變色，因?yàn)橹甘緞┳兩腔谂c溶液中

H+或OH?的相互作用，難溶物無法提供足夠的離子。?（3）酸溶液一定顯酸性，但顯酸性的溶液不一定是酸溶液，如NH4Cl溶液顯酸性，是因?yàn)镹H4+水解產(chǎn)生H+

；堿溶液一定顯堿性，但顯堿性的溶液不一定是堿溶液，如Na2CO3溶液顯堿性，是因?yàn)镃O32?水解產(chǎn)生OH?。指示劑使用注意事項(xiàng)?一、溶液的酸堿性與pH酚酞和甲基橙在酸堿滴定時(shí)的pH顏色突變范圍：02pH的測(cè)量Chapter溶液pH的測(cè)定方法（1）酸堿指示劑法酸堿指示劑是一些有機(jī)弱酸或弱堿，它們?cè)谌芤褐写嬖陔婋x平衡，其分子與電離出的離子呈現(xiàn)不同的顏色。因此，當(dāng)pH改變時(shí)，分子、離子相對(duì)含量的變化會(huì)引起溶液顏色的變化。如石蕊(以HIn表示)的電離平衡和顏色變化如下：HInH++In-故可以用指示劑來粗略測(cè)定溶液的pH范圍，但不能準(zhǔn)確測(cè)定出pH。二、pH的測(cè)量二、pH的測(cè)量溶液pH的測(cè)定方法（1）酸堿指示劑法幾種常用指示劑的變色范圍和顏色變化如圖所示：pH1

23.1

4.4

5

678

9

1011121314甲基橙紅色橙色黃色石蕊紅色紫色藍(lán)色酚酞無色淺紅色紅色二、pH的測(cè)量

溶液pH的測(cè)定方法①pH試紙的種類（2）pH試紙法廣泛pH試紙：其pH范圍是

(最常用)，可以識(shí)別的pH差約為

。精密pH試紙：可判別0.2或0.3的pH差值。專用pH試紙：用于酸性、中性或堿性溶液。1～141二、pH的測(cè)量

溶液pH的測(cè)定方法②pH試紙的使用方法：取一小塊試紙放在干凈的玻璃板上，用干凈的玻璃棒蘸取溶液點(diǎn)在試紙的中央，待顯色后，與標(biāo)準(zhǔn)的比色卡對(duì)比，得出溶液的pH。（2）pH試紙法③

使用pH試紙的注意事項(xiàng)：不能用濕的玻璃棒蘸取待測(cè)液，也不能將pH試紙先用水潤(rùn)濕，否則會(huì)將待測(cè)液稀釋，可能導(dǎo)致所測(cè)定的pH不準(zhǔn)確，使測(cè)定的酸性溶液的pH變大，堿性溶液的pH變小，但中性溶液不受影響；二、pH的測(cè)量

溶液pH的測(cè)定方法（2）pH試紙法③

使用pH試紙的注意事項(xiàng)：pH試紙不能直接伸入待測(cè)液中，否則會(huì)污染待測(cè)液；具有漂白性或強(qiáng)氧化性的溶液不能用酸堿指示劑檢驗(yàn)其酸堿性，也不能用pH試紙測(cè)定其pH。二、pH的測(cè)量

溶液pH的測(cè)定方法（3）pH計(jì)法pH計(jì)，又叫酸度計(jì)，可用來精密測(cè)量溶液的pH，其量程為0~14。人們根據(jù)生產(chǎn)與生活的需要，研制了多種類型的pH計(jì)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科研和環(huán)保等領(lǐng)域pH計(jì)二、pH的測(cè)量

測(cè)試和調(diào)控溶液pH的意義（1）醫(yī)療保健血液的pH是診斷疾病的一個(gè)重要參數(shù)，當(dāng)體內(nèi)的酸堿平衡失調(diào)時(shí)，利用藥物控制pH是輔助治療的重要手段之一。也可用于農(nóng)業(yè)方面，如有機(jī)酸解毒，調(diào)節(jié)pH。（2）日常生活洗發(fā)時(shí)使用的護(hù)發(fā)素具有調(diào)節(jié)頭發(fā)的pH使之達(dá)到適宜酸堿度的功能。

測(cè)試和調(diào)控溶液pH的意義（3）環(huán)保領(lǐng)域酸性或堿性廢水的處理常常利用中和反應(yīng)，在中和過程中可用pH自動(dòng)測(cè)定儀進(jìn)行檢測(cè)和控制。（4）科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工業(yè)生產(chǎn)溶液pH的控制常常是影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果或產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量的一個(gè)重要因素。二、pH的測(cè)量二、pH的測(cè)量pH的計(jì)算②

酸性溶液，先算c(H+)，pH=-lgc(H+)，

堿性溶液，先算c(OH-)，pOH=-lgc(OH-)，pH=14–pOH（常溫）③

在加法運(yùn)算中，相差100倍以上（含100）可忽略小的數(shù)！④

lg2≈0.3；lg3≈0.5；lg5≈0.7。（1）pH計(jì)算的解題思路①

pH=﹣lgc(H+)，

c(H+)·c(OH-)=Kw二、pH的測(cè)量（2）單一溶液pH的計(jì)算pH的計(jì)算②若為堿性，先求c(OH-)后，由Kw求c(H+)，再求pH①若為酸性，先求出c(H+)后，由pH=-lgc(H+)求pH例如：強(qiáng)酸(HnA)溶液的濃度為c

mol/L，則c(H＋)＝nc

mol/L，pH＝－lgc(H＋)＝－lg(nc)。例如：25℃，強(qiáng)堿[B(OH)n]溶液的濃度為c

mol/L，c(OH-)＝nc

mol/L，則

c(H＋)＝10-14/nc

mol/L，pH＝－lgc(H＋)＝14＋lg(nc)。二、pH的測(cè)量（3）混合溶液pH的計(jì)算pH的計(jì)算①兩種強(qiáng)酸混合：直接求出c(H＋)混，再據(jù)此求pH。關(guān)鍵：1、抓住氫離子進(jìn)行計(jì)算！2、當(dāng)相加、減的兩個(gè)量相差100倍以上時(shí)，小的可忽略例1：計(jì)算pH=3的鹽酸與pH=5的硫酸等體積混合后的pH。c(H＋)＝mol/L＝5×10－4

mol/L

V10－3＋V10－52VpH＝－lgc(H＋)＝－lg(5×10－4)＝3.3

【結(jié)論】?jī)煞NpH不同的強(qiáng)酸等體積混合時(shí)ΔpH≥2時(shí)，pH混=pH小+0.3二、pH的測(cè)量pH的計(jì)算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。關(guān)鍵：抓住OH-進(jìn)行計(jì)算！再轉(zhuǎn)化為H+例2：計(jì)算pH=10與pH=12的NaOH溶液等體積混合后的pH。c(OH－)＝mol/L＝5×10－3

mol/L

10－4

V+10－2V

2VpH＝－lgc(H＋)＝－lg(2×10－12)＝11.7【結(jié)論】?jī)煞NpH不同的強(qiáng)堿等體積混合時(shí)ΔpH≥2時(shí)，pH混=pH大-0.3二、pH的測(cè)量pH的計(jì)算③強(qiáng)酸強(qiáng)堿混合：“誰(shuí)過量先求誰(shuí)”pH=7（常溫）a、當(dāng)n(H＋)＝n(OH－)時(shí)，恰好中和b、當(dāng)n(H＋)＞n(OH－)時(shí)，酸過量c、當(dāng)n(H＋)＜n(OH－)時(shí)，堿過量二、pH的測(cè)量pH的計(jì)算（4）強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液等體積混合后，pH的變化規(guī)律①

pH1+pH2=14②

pH1+pH2＞14③

pH1+pH2＜14混合后為中性pH=7

混合后為堿性pH＞7

混合后為酸性pH＜7