水的电离和溶液的pH值是电解质溶液的重点和难点,是高中与大学的重要衔接点,同时也是高考化学试题的热点。分析多年的高考化学试题,我们不难发现:水的电离和溶液pH值这一知识点试题每年考并且常考常新。因此,有必要认真加以训练。
相关知识点
1、电解质溶液的酸碱性跟水的电离密切相关。实验证明,水是一极弱电解质,
能微弱电离:H2O+H2O
H3O++OH-可简写为:H2O
H++OH-。此电离平衡易受外界条件(温度、电解质等)影响,但遵循平衡移动原理。实验还证明,在溶液中,在一定温度下,[H+]与[OH-]的乘积是一常数,即[H+]·[OH-]=Kw。Kw简称为水的离子积。它是一温度函数,随温度升高而增大。
25℃时,Kw=1×10-14,100℃,Kw=1×10-12。
2、电解质溶液的酸碱性取决于[H+]与[OH-]的相对大小。在常温下,中性溶液[H+]=[OH-]=1×10-7mol/L,酸性溶液[H+]>[OH-];[H+]>1×10-7mol/L;碱性溶液[H+]<[OH-],[H+]<1×10-7mol/L。
3、电解质稀溶液的酸碱性可用pH值大小来统一量度,其定义式:pH=-1g
[H+],同样可定义:pH=-1g[OH-],在常温下,pH+pOH=14。
4、电解质溶液pH值的测定:(1)酸碱指示剂是测定溶液的pH值范围。常用指示剂有:甲基橙、石蕊、酚酞,并熟记它们的变色范围。(2)pH试纸是粗确测定溶液的pH值,应掌握其操作步骤。(3)测定溶液pH值最精确的方法是用pH计。
解题指导
1、解答水电离的相关试题时应注意:(1)运用平衡移动原理来分析水的电离
平衡移动—定性判断;(2)运用溶液中[H+]·[OH-]=Kw和水电离出的[H+]=
[OH-]掌握相关运算—定量计算。(3)正确处理矛盾的主要方面与次要方面的关系,比如,在处理溶液的稀释、电离与水解等关系时,一定要抓住主要矛盾。总之,分析此类试题时,要“定性与定量”、“动态与静态”“主要与次要”相结合,掌握好水的电离平衡移动过程的分析和结果的影响。
2、关于溶液pH值大小比较的试题解答要素是:[H+]或[OH-]的大小及其变化趋势的相对大小。一般说来,同浓度溶液的pH值大小顺序是:碱>盐>酸;弱酸(碱)稀释时,pH值变化比强酸(碱)缓慢。
对酸碱来讲,要分清酸碱的强弱和酸碱的元数;对盐来说:若其为强碱弱酸盐,
对应的酸越弱,水解出的[OH-]就越大,则溶液pH值就越大;若其为强酸弱碱盐,对应的碱越弱,水解出的[H+]就越大,则溶液的pH值就越小;若其为酸式盐,要考虑酸根离子的电离趋势和水解趋势相对强弱,来分析溶液的酸碱性及其pH值。
弱酸(碱)稀释时,电离度增大,[H+]或[OH-]减小的倍数没有强酸(碱)大,
故pH值增大(或减小)比强酸(碱)缓慢。如强酸(碱)稀释10倍,pH值变化一个单位,而弱酸(碱)却没有一个单位。
3、关于混和溶液pH值的大小分析与计算试题的思考基点是混和溶液中[H+]、
[OH-]的大小分析与计算。若酸碱溶液混合,如过量,应以过量一方分析与计算;如恰
好完全反应,以生成的盐的性质分析溶液的pH值。若酸酸、碱碱混合,应以H+或OH-分析或计算。如两强酸或两强碱pH值相差两个单位以上,等体积混合后,相当于pH值小的强酸或pH值大的强碱加水稀释一倍,pH值变化0.3个单位。
例题分析
例1: 在80℃时,纯水的pH值小于7,是酸性吗?为什么?
解析:本题主要考查水的电离、pH值与水的离子积Kw之间的关系,以及Kw
与温度的关系,涉及的概念较多,需仔细、深入地思考分析,理清各种关系才好作
答。由于本题是简答题型,也考查文字表达能力。
纯水的pH值是由其[H+]决定的。[H+]对水的离子积Kw有关,而Kw在不同温度时数值不一样,常温(25℃)时水的Kw=1×10-14,纯水中[H+]=[OH-]=10-7mol/L。因水的电离是吸热反应,温度升高到80℃,平衡向右移动,电离度加大,Kw>1×10