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：
H 2O+H 2O H 3O ++OH -，通常简写为H
2O 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 -)=1×10-7
mol/L ，平衡常数O)
c(H )
c(OH )c(H K 2-•=
+电离
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，K W 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1×10-7mol/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H 2，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，K W 不变。
④电解
如用惰性电极电解NaCl 溶液、CuSO 4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K W 不变。
练习：影响水的电离平衡的因素可归纳如下：
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。
K W =c(H +)·c(OH -)，25℃时，K W =1×10-14(无单位)。
注意：
①K W 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，K W 增大。
与c(H+)、c(OH-)无关. 25℃时K W =1×10-14，100℃时K W 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，K W
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-)=1×10-7mol·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。
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)与标准比色卡比色对照，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。
标准比色卡的颜色按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(H n A)，其物质的量浓度为c mol/L ，则：c (H ＋)＝nc mol/L ，pH ＝－lg c (H ＋
)＝－lg nc ；
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 ＋
)＝
1.0×10
－14
nc
mol/L ，
pH ＝－lg c (H ＋
)＝14＋lg nc 。
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＝c (H ＋)·V (酸)－c (OH －)·V (碱)V (酸)＋V (碱)
，再求pH 。
③碱过量：
先求c (OH －)余＝c (OH －)·V (碱)－c (H ＋
)·V (酸)V (酸)＋V (碱)，再求c (H ＋
)＝K W c (OH －)，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
12
211V V V )c(H V )c(H ++++2
12211V V V )c(OH V )c(OH ++--
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
14-pH2pH110V V +=碱
酸
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 -=H 2O
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0.1230mol/L 的NaOH 溶液滴定25.00mL 未知浓度的硫酸溶液，滴定完成时用去NaOH 溶液27.84mL 。
计算待测硫酸溶液的物质的量浓度。
3.滴定的关键
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，指示剂的颜色变化明显、灵敏②变色范围与终点pH 接近 ⑵酸碱指示剂：
常用指示剂及变色范围
指示剂 对应溶液的颜色 变色范围： 甲基橙 橙色 红3.1橙4.4黄 酚酞 无色 无8浅红10红 石蕊 紫色 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 碱式 橡皮管玻璃球 盛碱性溶液
b.零刻度在上方，最大刻度在下，最小刻度0.1mL ，精确度0.01 mL ②规格：25ml 50ml 等
③用途：中和滴定（精确测定）；精确量取溶液的体积（两次读数差） ④使用注意：
a.先检查是否漏水，再用蒸馏水洗涤，最后用待盛溶液润洗。
b.酸式滴定管：中指内扣，防活塞拉出
c.碱式滴定管：拇指和食指挤压玻璃球上部的橡皮 4、中和滴定的基本操作和步骤 操作过程：
（1） 查漏 （2） 洗涤 （3） 润洗 （4） 灌液
（5） 赶气泡 （6） 调节液面 （7） 滴定 （8）数据记录 （9） 复滴 （10） 计算
⑴准备
①查漏：检查两滴定管是否漏水、堵塞和 活塞转动是否灵活；
滴定前
滴定后
实际值
读出值
滴定前 滴定后
读
出值
实际值
②洗涤：滴定管先用水洗净后，再用少量待装液润洗2－3次； 锥形瓶：只用蒸馏水洗，也不必干燥
③装液：用倾倒法将盐酸、氢氧化钠溶液注入酸、碱滴定管中，使液面高于刻度2-3cm ④赶气泡：酸式：快速放液
碱式：橡皮管向上翘起
⑤调液面：调节滴定管中液面在0或0刻度以下 ⑵滴定：
①往锥形瓶中加入2～3滴指示剂。
②操作要求：左手控制滴定管的活塞，右手振荡锥形瓶，眼睛注意观察锥形瓶中的溶液颜色的变化。
③终点：指示剂变色，且在半分钟内不恢复。
滴定操作：左手：控制活塞
右手：振荡锥形瓶
眼看：锥形瓶中溶液颜色变化
滴定终点：当滴入最后一滴时，指示剂的颜色突然改变，且30秒内不立即褪去或反滴一滴待测液
颜色又复原,再读数。
重复滴淀操作2到3次,取平均值。
⑶读数： 视线应液面凹面最低点水平相切。
滴定管读数时，要精确到0.01mL 。
按上述要求重复滴定2～3次。
⑷计算： 求平均值
操作注意事项
(1)滴速：先快后慢，当接近终点时，应一滴一摇。
(2)终点：最后一滴恰好使指示剂颜色发生明显的改变且半分钟内不变色，读出V (标)记录。
(3)在滴定过程中，左手控制活塞或玻璃小球，右手摇动锥形瓶，两眼注视锥形瓶内溶液颜色的变化。
注意.酸碱中和滴定中应注意哪些问题？
①准确量取待测液25.00ml 于锥形瓶中，滴入2～3滴酚酞，振荡。
②把锥形瓶放在酸式滴定管下面，在瓶底垫一张白纸，小心滴入酸液，边滴边摇动锥形瓶，直至滴入一滴酸液，溶液由红色变为无色，并在半分钟内不褪去为止。
③记录滴定后液面刻度。
④重复上述操作一至两次。
指示剂变色时即“达到了滴定的终点”，通常与理论终点存在着一定的误差（允许误差），通常认为此时即达到了反应的终点——即“恰好中和”。
5、误差分析 ⑴分析原理：（标准酸滴定未知碱）
滴定过程中任何错误操作都可能导致C 标、V 标、V 测的误差，但在实际操作中认为C （标）是已
知的，V （测）是固定的，所以一切的误差都归结为V （标）的影响， V （标）偏大则C （测）偏大， V （标）偏小则C （测）偏小。
1. 用已知物质的量浓度的盐酸滴定未知物质的量浓度的碱溶液（取一定量的NaOH 溶液于锥形瓶中,滴2滴甲基橙作指示剂），试说明下列情况会使测定结果偏高、偏低还是无影响？
1）酸式滴定管用水洗后便装液体进行滴定；——高
应读到小数点后两位
2）锥形瓶只用蒸馏水洗涤后仍留有少量蒸馏水；——无影响
3）锥形瓶用蒸馏水洗涤后，又用待测液润洗——高
4）锥形瓶用蒸馏水洗涤后，误用盐酸润洗；——低
5）盐酸在滴定时溅出锥形瓶外；——高
6）待测液在振荡时溅出锥形瓶外；——低
7）滴定终点时，滴定管仰视读数；——高
8）滴定终点时，滴定管俯视读数；——低
9）记录起始体积时，仰视读数，终点时平视——低
10）记录起始体积时，仰视读数，终点时俯视；——低
11）滴加盐酸，橙色不足半分钟即褪色；——低
12）滴加盐酸，溶液变为红色；——高
13）滴定前，酸式滴定管有气泡，滴定后消失；——高
14）滴定前，酸式滴定管无气泡，滴定后产生气泡；——低
15）滴定后滴定管尖嘴处悬有一滴液体；——高
16）移液管用蒸馏水洗净后，就用来吸取待测液；——低
17）碱式滴定管水洗后，就用来量取待测液；——高
18）在配制待测氢氧化钠溶液过程中，称取一定质量的氢氧化钠时，内含少量的氢氧化钾，用标准盐酸溶液进行滴定。
——低
19）滴定前仰视，滴定后俯视，——低
20）滴定前俯视，滴定后仰视，——高
思考：滴定管和量筒读数时有什么区别？
滴定管的“0”刻度在上面，越往下刻度值越大，而量筒无零刻度，并且越往上刻度越大；记录数据时滴定管一般到0.01 mL，而量筒仅为0.1mL。
下列为不正确操作导致的实验结果偏差：（考试中常出现）
(1)仪器洗涤
①酸式滴定管水洗后，未润洗(偏高)；②酸式滴定管水洗后，误用待测液润洗(偏高)；③碱式滴定管水洗后，未润洗(偏低)；④锥形瓶水洗后，用待测液润洗(偏高)。
(2)量器读数
①滴定前俯视酸式滴定管，滴定后平视(偏高)；
②
滴定前仰视酸式滴定管，滴定后俯视(偏低)如图所示；
③滴定完毕后，立即读数，半分钟后颜色又褪去(偏低)。
(3)操作不当
①滴定前酸式滴定管尖嘴部分有气泡，滴定结束后气泡消失(偏高)；
②滴定过程中，振荡锥形瓶时，不小心将溶液溅出(偏低)；
①滴定过程中，锥形瓶内加少量蒸馏水(无影响)。
②。
