2020年高中化学 第03章 专题3水的电离与溶液的酸碱性 8页

1 3-2-1 水的电离与溶液的酸碱性（第一课时） 【学习目标】 1．熟悉水的电离，会正确书写水的电离方程式，能正确书写水的离子积常数表达式。 2．会分析外界因素对水的电离平衡的影响。 3．知道溶液酸碱性与 pH 的关系。 【学习重难点】 学习重点：水的离子积， pH 的相关概念，pH 与溶液酸碱性的关系。 学习难点：水的离子积， pH 的相关概念，pH 与溶液酸碱性的关系。 【自主预习】 一、溶液的 pH 1．定义 pH= -lg c(H+)，广泛 pH 的范围为 0～14。 注意：当溶液中 c(H+)或 c(OH-)大于 1mol 时，不用 pH 表示溶液的酸碱性。 我们先来回忆一下溶液的 pH 与酸碱性有什么关系 2、25℃时溶液的酸碱性，任何情况下 酸性:c(H+) ＞c(OH－) c(H+)＞10－7； 中性:c(H+) ＝c(OH－)c(H+)＝10－7；碱性:c(H+) ＜c(OH－) c(H+)＜10－7 3．pH 值（一种表达溶液酸碱度的方法） pH 定义：pH 是 c（H+）的负对数，即 pH=－lg c （H+）。 如：c（H+） = 1×10—7mol/L， pH=－lg10—7 ＝7.0 c（H+） = 1×10—5mol/L， pH=－lg10—5 ＝5.0 c（H+） = 1×10—9mol/L， pH=－lg10—9 ＝9.0 4．（1）pH 与溶液酸碱性的关系（25℃时） pH 与溶液的酸碱性比较以及变化趋势 pH[ 溶液的酸碱性 pH<7 溶液呈 ，pH 越小， pH=7 溶液呈中性 pH>7 溶液呈 pH 越大， （2）改变溶液 pH 的常用方法 2 改变溶液 pH 的方法 pH 变化 采取的措施 若 pH 增大 若 pH 减小 （当溶液中氢离子浓度很小时，为了更方便表示酸碱性，通常用 pH 来表示，当 c（H+）>1mol/L 或小于10-14 时，使用 pH 值更不方便。所以用物质的量浓度表示更好。pH一般表示1mol/L 以下 c（H+） 的浓度） 5．pH 的测定方法 ：pH 试纸：测定溶液的 pH 广泛试纸识别差值为 1；试纸的使用方法：用 干燥洁净的玻璃棒蘸取溶液点在试纸中央，与标准比色卡进行对照得 pH 。 pH 计：精确测定溶液的 pH 读数到 0.01，参看教材 P47 二、水的离子积 1．水的电离，水是一种弱电解质，水的电离可以表示为 H2O + H2O H3O+ + OH— 简写为 H2O H+ + OH— 水的电离有以下哪几个特点： 能完全电离；②电离过程可逆，存在电离平衡；③条件改变时，电离平衡发生移动。 2．求水的电离平衡常数。 1L 水的浓度为： 1000 g·L—1 ÷18 g·mol—1 = 55．56 mol·L—1 实验证明，25℃时，1L 水中只有 1×10—7mol 的水分子发生电离，由于水的浓度是一个定值， 那么 K 电离与 C(H2O)的乘积也是一个常数，称为 KW。 水的离子积常数 ，在 25℃时， Kw = c(H+) ·c(OH—) =1×10—14 Kw 叫水的离子积常数，简称水的离子积。Kw = 1×10—14 (说明)在没有特别说明的情况下，水的离子积均指 25℃时的数值。 3 （虽然 c(H+) 与 c(OH—)都有单位，但水的离子积常数是没有单位的．在计算时，注意 别画蛇添足。） Kw 适用于稀的酸溶液，稀的碱溶液，盐溶液 【预习检测】 1．下列说法正确的是( ) A．水的电离方程式：H2O===H＋＋OH－ B．升高温度，水的电离程度增大 C．在 NaOH 溶液中没有 H＋ D．在 HCl 溶液中没有 OH－ 2．现有如下各化合物：①酒精 ②氯化铵 ③氢氧化钡 ④氨水 ⑤H2SO4 ⑥铜 ⑦H3PO4 ⑧二氧 化碳请用物质序号填空： （1）属于电解质的有______________。 （2）属于非电解质的有______________。 （3）属于强电解质的有__________。 （4）属于弱电解质的有__________。 合作探究 探究活动一： 水的电离 1．水是一种极弱的电解质，能够微弱的电离产生 H＋和 OH－，其过程是可逆过程。请你据此 写出水的电离方程式 ，当水电离产生 H＋和 OH－的速率与 H＋和 OH－ 结合成水分子的速率 时，水的电离达到了 状态。 （1）水的电离平衡常数表达式是 K 电离＝ 。 （2）请你根据水的电离平衡常数表达式，推导并写出水的离子积常数的表达 式 。 （3）常温下，水的离子积常数 Kw＝1.0×10－14 mol2·L－2，则纯水中[H＋]是 _ ；若某酸溶液中[H＋]＝1.0×10－4 mol·L－1，则溶液中[OH－]为 _ 。 2．分析下列条件的改变对水的电离平衡 H2O H＋＋OH－的影响，并填写下表： 改变条件 电离平衡 溶液中 [H ＋] 溶液中 [OH －] pH 溶液的酸 碱性 Kw 升高温度 加入酸 加入碱 加入钠 4 [归纳总结] 1．水的离子积常数 Kw＝ （1）Kw 只与温度有关，温度升高，Kw 。 （2）常温时，Kw＝1.0×10－14 mol2·L－2，不仅适用于纯水，还适用于 。 （3）不同溶液中，[H＋]、[OH－]可能不同，但任何溶液中由水电离出的[H＋]与[OH－]总是 的。 2．外界条件对水的电离平衡的影响 （1）因水的电离是 过程，故温度升高，会 水的电离，[H＋]、[OH－]都 ，水仍呈 。 （2）外加酸(或碱)，水中[H＋]或[OH－] ，会 水的电离，水的电离程度 ，Kw 。 【学以致用】 1．下列关于水的离子积常数的叙述中，正确的是( ) A．因为水的离子积常数的表达式是 Kw＝[H＋][OH－]，所以 Kw 随溶液中[H＋]和[OH－]的变 化而变化 B．水的离子积 Kw 与水的电离平衡常数 K 电离是同一个物理量 C．水的离子积常数仅仅是温度的函数，随着温度的变化而变化 D．水的离子积常数 Kw 与水的电离平衡常数 K 电离是两个没有任何关系的物理量 2.常温下,在 0.1 mol·L-1HCl 溶液中,水的离子积常数数值是 ( ) A.1.0×10-14 B.1.0×10-13 C.1.32×10-14 D.1.32×10-15 探究活动二：影响水的电离因素分析 （1）温度：升高温度，水的电离平衡 ，Kw 升高温度， 水的电离，水的电离平衡 移动，使 c(H+) 与 c(OH—) ， 例如在 100℃时，Kw = 1×10—12，溶液呈中性时 c(H+) = c(OH—) 1×10—6 mol·L—1 （2）改变下列条件水的电离平衡是否移动?向哪个方向移动?水的离子积常数是否改变?是增 大还是减小?①升高温度 ②加入 NaCI ③加 NaOH ④加 HCI 水中加入酸后，就成了酸溶液，此时溶液中还有 OH—吗? （3）溶液的酸碱性与 c(H+) 、c(OH—)的关系 在水中加酸时，水的电离平衡移动后， 减小，溶液中 增大；在水中加碱 时， 增大， 减小。不论在酸或碱的稀溶液中， 的乘积始终 等于水的离子积，在 25℃时，为 。在稀溶液中，KW 只受 影响，而与 5 溶液的酸碱性和浓度大小无关。 在其它条件一定的情况下，温度升高，KW ，温度降低，KW ，。 （4）在 0.01mol/LHCl 溶液中 c(H+)= ，c (OH-)= ， c(H＋ )水= ， c(OH－)水= 。 结论：c(H＋ )水 c(OH－)水 （5）在 0.01mol/LNaOH 溶液中 c (OH-)= ， c(H+)= ， 由水电离出的 c(H＋ )水和 c(OH－)水, c(H＋ )水= ， c(OH－)水= 。 结论：c(H＋ )水 c(OH－)水 。 【学习小结】 电离平衡及其影响因素 溶液酸碱性判断方法 【巩固练习】 1．25℃时,水中存在电离平衡:H2O H++OH-,下列关于水的说法不正确的是 ( ) A.水的电离是吸热过程 B.向水中加入少量稀硫酸,[H+]增大,KW 不变 C.含 H+的溶液显酸性,含 OH-的溶液显碱性 D.水是极弱的电解质,在 50℃时[H+]>10-7mol·L-1 2．下列溶液一定显酸性的是( ) A．溶液中[OH－]>[H＋] B．滴加紫色石蕊试液后变红色的溶液 C．溶液中[H＋]＝10－6 mol·L－1 D．pH<7 的溶液 3．某温度下纯水中[H＋]＝2×10－7 mol·L－1，则此时[OH－]＝____________；该温度下向纯 水中加盐酸使[H＋]＝5×10－6 mol·L－1，则此时[OH－]＝______________。 4． （1）25℃时,在 0.01 mol·L-1HCl 溶液中,[H+]= ,[OH-]= ,该溶液中由水电离产 生的[H+]= 。 （2）80℃时(Kw=2.5×10-13mol2·L-2),在 0.01 mol·L-1 的 NaOH 溶液中,[OH-]= ,[H+]= 。 【总结与反思】 6 通过自评、互评、师评相结合对本节学习过程进行反思感悟。 7 【参考答案】 二、水的离子积 1.水的电离，离有以下哪几个特点： ②③ 【预习检测】1．B 2．（1）②③⑤⑦ （2）①⑧ （3）②③⑤ （4）⑦ 【合作探究】 探究活动一： 1．H2O H＋＋OH－ （1） [H＋][OH－] [H2O] ； （2） Kw＝[H＋][OH－]。（3）1.0×10－7_mol·L－1；1.0×10－10mol·L－1。 2． 改变条件 电离平衡 溶液中 [H ＋] 溶液中 [OH －] pH 溶液的酸 碱性 Kw 升高温度 右移 增大 增大 减小 中性 增大 加入酸 左移 增大 减小 减小 酸性 不变 加入碱 左移 减小 增大 增大 碱性 不变 加入钠 右移 减小 增大 增大 碱性 不变 [归纳总结]1．[H＋][OH－]；（1）增大；（2）酸、碱的稀溶液；（3）相等；2．（1）吸热，促 进，增大，中性；（2）增大，抑制，减小，不变 【学以致用】1．C 2.A 探究活动二 （1）正向移动，增大，促进，正向，均增大 （2）答案：①平衡正向移动，离子积增大；②平衡不移动，离子积不变；③平衡逆向移动， 离子积不变：④平衡逆向移动，离子积不变。结论：加入酸或碱，抑制水的电离，K w 8 不变。 水中加入酸后，就成了酸溶液，此时溶液中还有 OH-吗? 有 （3）OH-浓度， H+浓度； OH—浓度，H+浓度；H+浓度和 OH—浓度；1×10—14；温度，增大，减 小。 （4）0.01mol/L，1×10—12mol/L 由水电离出的 c(H＋ )水和 c(OH－)水, 均为 1×10—12mol/L 结论：c(H＋ )水= c(OH－)水 。（5）0.01mol/L，1×10—12mol/L 由水电离出的 c(H＋ )水和 c(OH －)水, 均为 1×10—12mol/L 结论：c(H＋ )水= c(OH－)水 。 【巩固练习】 1．C 2． B 3． 2×10－7 mol·L－1 8×10－9 mol·L－1 4．（1）0.01 mol·L-1，10-12mol·L-1 10-12mol·L-1；（2）0.01 mol·L-1，2.5×10-11mol·L-1