第二节水的电离和溶液的酸碱性
知识点一 水的电离和水的离子积
一、水的电离
1.电离平衡和电离程度
①水是极弱的电解质，能微弱电离：
H2O+H2O H3O++OH-，通常简写为H2O H++OH-；ΔH>0
② 实验测得：室温下1LH2O（即55.6mol）中只有1×10-7mol 发生电离，故25℃时，纯水中c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L ，平衡常数
2.影响水的电离平衡的因素
（1）促进水电离的因素：
①升高温度：因为水电离是吸热的，所以温度越高K电离越大。
c(H+)和c(OH-)同时增大，KW增大，但c(H+)和c(OH-)始终保持相等，仍显中性。
纯水由25℃升到100℃，c(H+)和c(OH-)从1×10-7强酸和弱酸的区别mol/L增大到1×10-6mol/L(pH变为6)。
②加入活泼金属
向纯水中加入活泼金属，如金属钠，由于活泼金属可与水电离产生的H＋直接发生置换反应，产生H2，使水的电离平衡向右移动。
③加入易水解的盐
由于盐的离子结合H+或OH-而促进水的电离，使水的电离程度增大。温度不变时，KW不变。
④电解
如用惰性电极电解NaCl溶液、CuSO4溶液等。
（2）抑制水电离的因素：
①降低温度。
②加入酸、碱、强酸酸式盐。
向纯水中加酸和强酸酸式盐（NaHSO4）能电离出H+、碱能电离出OH-，平衡向左移动，水的电离程度变小，但KW不变。
练习：影响水的电离平衡的因素可归纳如下：
H2O H++OH- | |||||
平衡移 动方向 | 电离 程度 | c(H+)与c(OH-)的相对大小 | 溶液的 酸碱性 | 离子积 KW | |
加热 | 向右 | 增大 | c(H+)=c(OH-) | 中性 | 增大 |
降温 | 向左 | 减小 | c(H+)=c(OH-) | 中性 | 减小 |
加酸 | 向左 | 减小 | c(H+)>c(OH-) | 酸性 | 不变 |
加碱 | 向左 | 减小 | c(H+)<c(OH-) | 碱性 | 不变 |
加能结合 H+的物质 | 向右 | 增大 | c(H+)<c(OH-) | 碱性 | 不变 |
加能结合 OH-的物质 | 向右 | 增大 | c(H+)>c(OH-) | 酸性 | 不变 |
1.水的离子积
（1）概念：因为水的电离极其微弱，在室温下电离前后n(H2O)几乎不变，因此c（H2O）可视为常数，则在一定温度时，c(H+)与c(OH-)=K电离c(H2O)的乘积是一个常数，称为水的离子积常数，简称水的离子积。
KW=c(H+)·c(OH-)，25℃时，KW=1×10-14(无单位)。
注意：
①KW只受温度影响，水的电离吸热过程，温度升高，水的电离程度增大，KW增大。与c(H+)、c(OH-)无关.
25℃时KW=1×10-14，100℃时KW约为1×10-12。
②水的离子积不仅适用于纯水，也适用于其他稀溶液。不论是纯水还是稀酸、碱、盐溶液，只要温度不变，KW就不变。
③在任何水溶液中，均存在水的电离平衡，也就是任何水溶液中都是H+、OH-共存的。由水电离产生的c(H+)、c(OH-)总是相等的。 任何水溶液中都存在Kw=c(H+) . c(OH-)
4.水电离的离子浓度计算
酸：C(OH—) 溶液= C(OH—)水
碱：C(H+)溶液= C(H+)水
盐：酸性 C(H+)溶液= C(H+)水
碱性 C(OH—) 溶液= C(OH—)水
知识点二溶液的酸碱性与pH
1、溶液酸碱性的判断
溶液呈酸性、碱性还是中性，应看c(H＋)和c(OH－)的相对大小，判断溶液酸碱性的依据主要有三点：
判据1 在25℃时的溶液中：
c(H＋)>1×10－7 mol/L 溶液呈酸性
c(H＋)＝1×10－7 mol/L 溶液呈中性
c(H＋)<1×10－7 mol/L 溶液呈碱性
常温下，c(H＋)>10－7 mol/L时，溶液呈酸性，且c(H＋)越大，酸性越强；c(OH－)越大，碱性越强。
判据2 在25℃时的溶液中：
pH<7 溶液呈酸性
pH＝7 溶液呈中性
pH>7 溶液呈碱性
判据3 在任意温度下的溶液中：
c(H＋)>c(OH－) 溶液呈酸性
c(H＋)＝c(OH－) 溶液呈中性
c(H＋)<c(OH－) 溶液呈碱性
注意 用pH判断溶液酸碱性时，要注意条件，即温度。不能简单地认为pH等于7的溶液一定为中性，如100℃时，pH＝6为中性，pH<6才显酸性，pH>6显碱性，所以使用pH时需注明温度，若未注明温度，一般认为是常温，就以pH＝7为中性。
2、溶液的pH
对于稀溶液来说，化学上常采用pH来表示喜荣归也酸碱性的强弱。
⑴概念：表示方法
pH=-lgc(H+) c(H+)=10-pH
⑵溶液的酸碱性与pH的关系(常温时)
①中性溶液：c(H+)=c(OH-)=1×107mol·L-1，pH=7。
②酸性溶液：c(H+)>1×10-7mol·L-1>c(OH-), pH<7，酸性越强，pH越小。
③碱性溶液：c(H+)<1×10-7mol·L-1>c(OH-), pH>7，碱性越强，pH越大。
⑶pH的适用范围
c(H+)的大小范围为：1.0×10-14mol·L-1<c(H+)<1mol·L-1。即pH 范围通常是0～14。
当c(H+)≥1mol·L-1或c(OH-)≥1mol·L-1时，用物质的量浓度直接表示更方便。
（4）物理意义：pH越大，溶液的碱性越强；反之，溶液的酸性越强。pH每增大一个单位c（H+）减小至原来的1/10，c(OH-)变为原来的10倍。
3、溶液pH的测定方法
①酸碱指示剂法：只能测出pH的范围，一般不能准确测定pH。
指示剂 | 甲基橙 | 石蕊 | 酚酞 |
变范围pH | |||
溶液颜 | 红→橙→黄 | 红→紫→蓝 | 无→浅红→红 |
②pH试纸法：粗略测定溶液的pH。
pH试纸的使用方法：取一小块pH试纸放在玻璃片(或表面皿)上，用洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在试纸的中部，随即(30s内)与标准比卡比对照，确定溶液的pH。
测定溶液pH时，pH试剂不能用蒸馏水润湿(否则相当于将溶液稀释，使非中性溶液的pH测定产生误差)；不能将pH试纸伸入待测试液中，以免污染试剂。pH一般为整数。
标准比卡的颜按pH从小到大依次是：红 (酸性)，蓝 (碱性)。
③pH计法：通过仪器pH计（也叫酸度计）精确测定溶液pH。
知识点三 有关溶液pH的计算
有关pH的计算
基本原则：
一看常温，二看强弱（无强无弱，无法判断），三看浓度（pH or c）
酸性先算c(H+)，碱性先算c(OH—)
1.单一溶液的pH计算
①由强酸强碱浓度求pH。在25℃
强酸溶液(HnA)，其物质的量浓度为c mol/L，则：c(H＋)＝nc mol/L，pH＝－lgc(H＋)＝－lgnc；
强碱溶液[B(OH)n]，其物质的量浓度为c mol/L，则c(OH－)＝nc mol/L，c(H＋)＝ mol/L，
pH＝－lgc(H＋)＝14＋lgnc。
②已知pH求强酸强碱浓度
2.加水稀释计算
①强酸pH=a，加水稀释10n倍，则pH=a+n。
②弱酸pH=a，加水稀释10n倍，则pH<a+n。
③强碱pH=b，加水稀释10n倍，则pH=b-n。
④弱碱pH=b，加水稀释10n倍，则pH>b-n。
⑤酸、碱溶液无限稀释时，pH只能约等于或接近于7，酸的pH不能大于7，碱的pH不能小于7。
⑥对于浓度（或pH）相同的强酸和弱酸，稀释相同倍数，强酸的pH变化幅度大。
3.酸碱混合计算
（1）两种强酸混合
c(H+)混=
注意：当二者pH差值≥2[c(H+)]相差100倍以上时，等体积混合时可用近似规律计算，pH混≈pH小+0.3.
（2）两种强碱混合
c(OH-)混=
注意：当二者pH差值≥2[c(OH-)]相差100倍以上时，等体积混合时可用近似规律计算，pH混≈pH小-0.3.
（3）强酸、强碱混合，
①强酸和强碱恰好完全反应，溶液呈中性，pH=7.
②酸过量：
先求c(H＋)余＝，再求pH。
③碱过量：
先求c(OH－)余＝，再求c(H＋)＝，然后求pH。
（4）酸碱中和反应后溶液pH的判断：
①当酸与碱pH之和为14，等体积混合后（常温下）
若为强酸与强碱，混合后pH=7
若为强酸与弱碱，混合后pH>7
若为弱酸与强碱，混合后pH<7
规律：谁弱谁过量，谁弱显谁性。
2等体积强酸（pH1）和强碱（pH2）混合呈中性时，二者的体积关系有如下规律：
a.若pH1+pH2=14，则V酸=V碱
b.若pH1+pH2≠14，则
知识点四 pH的应用酸碱中和滴定
1.概念：用已知物质的量的浓度的酸或碱（标准溶液）来测定未知物质的量浓度的碱或酸（待测溶液或未知溶液）的方法叫做酸碱中和滴定。
2.原理：根据酸碱中和反应的实质是： H++OH-=H2O
在滴定达到终点(即酸碱恰好反应)时：
有n(H+)=n(OH-) 即 c酸 V酸=c碱V碱
例：用的NaOH溶液滴定未知浓度的硫酸溶液，滴定完成时用去NaOH溶液。计算待测硫酸溶液的物质的量浓度。
①准确测定参加反应的两种溶液的体积
②准确判断完全中和反应终点
4、酸碱中和滴定指示剂的选择
⑴原则：①终点时，指示剂的颜变化明显、灵敏②变范围与终点pH接近
⑵酸碱指示剂：
常用指示剂及变范围
指示剂 对应溶液的颜 变范围：
甲基橙 橙 红橙黄
酚酞 无 无8浅红10红
石蕊 紫 红5 紫 8蓝
①强酸强碱间的滴定：酚酞溶液、甲基橙
②强酸滴定弱碱：酸性选用甲基橙作指示剂
③强碱滴定弱酸：碱性选用酚酞作指示剂
5、中和滴定仪器的特点和使用方法
⑴需用的仪器及用途
酸(碱)式滴定管：用来滴定和准确量取液体体积；锥形瓶：反应器。
铁架台、滴定管夹、烧杯、（白纸）
⑵酸(碱)式滴定管
①结构特点：
a.酸式 玻璃活塞 盛酸性溶液、强氧化性试剂
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