高中化学第3章物质在水溶液中的行为第1节水与水溶液1水的电离电解质在水溶液中的存在形态课件鲁科版选择性必修1 46页

第 3 章　物质在水溶液中的行为 第 1 节　水与水溶液 第 1 课时　水的电离　 电解质在水溶液中的存在形态 一、水的电离 1. 水的电离 (1) 电离特点 : 微弱 ,_____ 过程。 (2) 电离方程式 :H 2 O H + +OH - 。 2. 水的离子积常数 (1) 水的离子积常数表达式为 K W = ________________ 。 必备知识 · 素养奠基 可逆 c 平 (H + )c 平 (OH - ) (2)K W 的影响因素 : 影响因素 条件改变 平衡移动 c 平 (H + ) c 平 (OH - ) K W 温度 升高温度 向右 增大 增大 变大 降低温度 向左 减小 减小 变小 酸碱性 加酸 向左 增大 减小 不变 加碱 向左 减小 增大 不变 【 微思考 】 只有在纯水中 , 才能使用 K W =c 平 (H + )·c 平 (OH - ) 吗 ? 提示 : K W 不仅适用于纯水 , 还适用于酸、碱及盐的稀溶液 , 且由水电离的 c 平 (H + ) 水 =c 平 (OH - ) 水 。 二、电解质在水溶液中的存在形态 1. 强、弱电解质的概念 (1) 强电解质 : 在稀的水溶液中 _________ 的电解质。 (2) 弱电解质 : 溶于水时 _________ 的电解质。 2. 电解质与物质类别及在水溶液中的存在形态 (1) 强电解质和弱电解质。 完全电离 部分电离 (2) 电离方程式。 书写电离方程式时 , 强电解质用“ _______”, 弱电解质用“ _______” 。如 ① NaCl 的电离方程式为 __________________ 。 ②醋酸和一水合氨的电离方程式分别为 _______________________, ______________________ 。 ==== NaCl ==== Na + +Cl - CH 3 COOH CH 3 COO - +H + NH 3 ·H 2 O +OH - 【 巧判断 】 (1) 碳酸钙在水中溶解度很小 , 所以碳酸钙是弱电解质。 ( 　　 ) 提示 : × 。电解质的电离与其溶解性无关 , 某些难溶 ( 或微溶 ) 的盐 , 如 BaSO 4 、 CaCO 3 等 , 虽然其溶解度很小 , 但溶于水的部分完全电离 , 则属于强电解质。 (2) 氯气和氨气的水溶液导电性都很好 , 所以它们是强电解质。 ( 　　 ) 提示 : × 。导电性取决于离子所带的电荷数及离子浓度 ,Cl 2 既不是电解质也不是非电解质 , 氨气溶于水生成的 NH 3 ·H 2 O 发生微弱电离 ,NH 3 ·H 2 O 属于弱电解质。 (3) 水难电离 , 纯水几乎不导电 , 所以水是弱电解质。 ( 　　 ) 提示 : √ 。水能发生微弱的电离 , 属于弱电解质。 3. 溶剂化作用 _______________ 与 _________ 相互吸引的作用叫作溶剂化作用。电解质溶于水 后形成的离子或分子实际是以 _________ 或 _________ 的形态存在。 溶质分子或离子 溶剂分子 水合离子 水合分子 关键能力 · 素养形成 知识点一　水的电离平衡及影响因素 【 重点释疑 】 1. 水的电离平衡规律 (1) 不同的溶液中 ,c 平 (H + ) 与 c 平 (OH - ) 不一定相等 , 但由水电离产生的 c 平 (H + ) 水 与 c 平 (OH - ) 水 一定相等 , 判断溶液中水的电离程度时 , 看 H + 或 OH - 哪一个完全来源于水的电离 : 酸溶液中 c 平 (OH - ) 或碱溶液中的 c 平 (H + ) 来源于水的电离。 (2) 若水电离产生 c 平 (H + ) 水 =10 -a mol·L -1 (a>7), 说明水的电离受到了抑制 , 溶液可显酸性 , 也可显碱性。 2. 水的离子积常数 (1)K W 与温度有关 , 因为水的电离是吸热过程 , 所以温度升高 , 有利于水的电离 ,K W 增大 , 如 100 ℃ 时 ,K W =5.5×10 -13 mol 2 ·L -2 。 (2)K W 不仅适用于纯水 , 还适用于酸性或碱性的稀溶液 , 不管哪种溶液均有 c 平 (H + ) 水 = c 平 (OH - ) 水 。 如酸性溶液中 ,[c 平 (H + ) 酸 +c 平 (H + ) 水 ]×c 平 (OH - ) 水 =K W ; 碱性溶液中 ,[c 平 (OH - ) 碱 + c 平 (OH - ) 水 ]×c 平 (H + ) 水 =K W 。 (3) 水的离子积常数揭示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡 , 都有 H + 和 OH - 共存 , 只是相对含量不同而已 , 并且在稀酸或稀碱溶液中 , 当温度为 25 ℃ 时 , 水的离子积 :K W = c 平 (H + ) 溶液 ×c 平 (OH - ) 溶液 =1×10 -14 mol 2 · 仍为同一常数。 3. 外界条件对水的电离平衡的影响 【 思考 · 讨论 】 　 (1) 水的电离有什么特点 ? 提示 : 水的电离是可逆的、吸热的、微弱的。 (2) 温度对水的电离产生何种影响 ? 提示 : 水的电离过程是吸热的 , 所以加热可以促进水的电离 , 降温水的电离程度变小。 【 案例示范 】 【 典例 】 (2020· 塘沽高二检测 )2019 年 3 月 22 日是第二十七届“世界水日” ,3 月 22 ～ 28 日是第三十二届“中国水周”。联合国确定 2019 年“世界水日”的宣传主题是“ Leaving no one behind”( 不让任何一个人掉队 ) 。我国纪念 2019 年“世界水日”和“中国水周”活动的宣传主题为“坚持节水优先 , 强化水资源管理”。 已知 ,25 ℃ 时 , 水的电离达到平衡 : H 2 O H + +OH - 　 ΔH>0, 下列叙述正确 的是 ( 　　 ) A. 向水中加入稀氨水 , 平衡逆向移动 ,c 平 (OH - ) 降低 B. 将水加热 ,K W 不变 C. 向水中加入少量固体 CH 3 COONa, 平衡逆向移动 ,c 平 (H + ) 降低 D. 向水中加入少量固体硫酸氢钠 ,c 平 (H + ) 增大 ,K W 不变 【 解题指南 】 解答本题注意以下两点 : (1) 水的电离平衡遵循化学平衡移动的一般规律。 (2)K W 只与温度有关。 【 解析 】 选 D 。水的电离平衡遵循化学平衡的一般规律 , 因此在水中加入物质 , 若增加 OH - 或 H + , 则水的电离平衡逆向移动 ; 若消耗 OH - 或 H + , 则水的电离平衡正向移动。加入稀氨水 ,OH - 浓度增大 , 平衡逆向移动 , 故 A 错误 ; 加入的 CH 3 COO - 结合 H + 生成 CH 3 COOH 使 H + 浓度降低 , 平衡正向移动 , 故 C 错误 ; 因水的电离正向是吸热的 , 故升高温度 , K W 增大 ; 温度不变 ,K W 不变 ; 故 B 错误 ,D 正确。 【 母题追问 】 (1) 若将选项 A 中的稀氨水改为盐酸或 NaOH, 水的电离平衡怎样移动 ? 提示 : 水中加入盐酸 , 增大了 H + 浓度 ; 加入 NaOH 则增大 OH - 浓度 , 平衡均逆向移动。 (2) 为什么将水加热 , K W 增大 ? 提示 : 水的电离正向是吸热的 , 故升高温度 , 平衡正向移动 ,c 平 (H + ) 和 c 平 (OH - ) 均增大 , 依据 K W =c 平 (H + )c 平 (OH - ),K W 增大。 【 迁移 · 应用 】 1.(2020· 长沙高二检测 ) 常温下 , 在 0.01 mol·L -1 硫酸溶液中 , 水电离出的氢离子浓度是 ( 　　 ) A.5×10 -13 mol·L -1 B.0.02 mol·L -1 C.1×10 -7 mol·L -1 D.1×10 -12 mol·L -1 【 解析 】 选 A 。 K w =1.0×10 -14 mol 2 ·L -2 ,c 平 (H + )=0.02 mol·L -1 ,c 平 (H + ) 水 = c 平 (OH - ) 水 = K w /c 平 (H + )=5×10 -13 mol·L -1 。 2. 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 水的离子积 K W 随温度的改变而变化 B.25 ℃ 时 , 只有在纯水中 , 才有 K W =1×10 -14 mol 2 ·L -2 C. 任何温度下 , 在酸、碱、盐稀溶液中 , 都有 K W =1×10 -14 mol 2 ·L -2 D.NaCl 溶液中既无 OH - 也无 H + 【 解析 】 选 A 。 25 ℃ 时 , 任何物质稀溶液都有 K W =1.0×10 -14 (mol·L -1 ) 2 ,B 错 ; 温度升高 ,K W 增大 , 温度降低 ,K W 减小 ,C 错 ; 酸、碱、盐溶液中都存在 OH - 和 H + ,D 错。 【 补偿训练 】 常温下 , 在 0.1 mol·L -1 的 CH 3 COOH 溶液中 , 水的离子积是 ( 　　 ) A.1×10 -14 mol 2 ·L -2 B.1×10 -13 mol 2 ·L -2 C.1.32×10 -14 mol 2 ·L -2 D.1.32×10 -15 mol 2 ·L -2 【 解析 】 选 A 。在一定温度下 , 水的离子积是一个常数 , 它不仅适用于纯水 , 也适用于稀的酸、碱、盐的溶液。 知识点二　电解质的分类与电离 【 重点释疑 】 1. 强电解质与弱电解质的比较 强电解质 弱电解质 概念 溶于水时完全电离的电解质 溶于水后只有部分电离的电解质 化合物类型 离子化合物、共价化合物 共价化合物 电离程度 完全电离 部分电离 溶液中存在的微粒 ( 水分子不计 ) 只有电离出的阴、阳离子 , 不存在电解质分子 既有电离出的阴、阳离子 , 又有电解质分子 强电解质 弱电解质 实例 盐 ( 包括难溶性盐 ); 强酸 :HNO 3 、 H 2 SO 4 等 ; 强碱 :KOH 、 NaOH 、 Ba(OH) 2 等 弱酸 :H 2 CO 3 、 CH 3 COOH 、 HClO 等 ; 弱碱 :NH 3 ·H 2 O 、 Cu(OH) 2 、 Fe(OH) 3 等 2. 对强、弱电解质的理解 (1) 电解质的强弱与溶解性无关。 某些盐如 BaSO 4 、 CaCO 3 等 , 虽难溶于水却是强电解质 ; 而如 CH 3 COOH 、 NH 3 ·H 2 O 尽管易溶于水 , 却部分电离 , 是弱电解质。 (2) 电解质的强弱与溶液的导电性没有必然联系。 溶液导电能力的强弱由溶液中自由离子的浓度和离子所带电荷多少决定 , 很稀的强电解质溶液导电性很弱 , 浓度较大的弱电解质溶液导电性可能较强 , 弱电解质溶液的导电能力不一定弱。 3. 电离方程式的书写 类型 电离方程式的特点 典型例子 强电解质 完全电离 , 电离方程式写 “ ==== ” H 2 SO 4 ==== 2H + + NaOH ==== Na + +OH - NaHSO 4 ==== Na + +H + + 弱电解质 一元弱酸或弱碱 不完全电离 , 电离方程式 写“ ” CH 3 COOH CH 3 COO - +H + NH 3 ·H 2 O +OH - 多元弱酸 分步电离 , 以第一步为主 , 电离方程式写“ ” H 2 CO 3 H + + ( 主 ) H + + ( 次 ) 多元 弱碱 用一步电离表示 , 且电离 方程式写“ ” Cu(OH) 2 Cu 2+ +2OH - 【 思考 · 讨论 】 (1) 电解质的强弱与物质的溶解度的大小有没有关系 ? 为什么 ? 提示 : 电解质的强弱与溶解度的大小无关。如难溶盐 BaSO 4 属强电解质 ,HF 易溶于水 , 但是弱电解质。 (2) 活泼金属的氧化物是否是电解质 ? 为什么 ? 提示 : 活泼金属氧化物是电解质 , 是因为其在熔融状态下能发生电离。 【 案例示范 】 【 典例 】 人体内包含钠、钾和钙等矿物质 , 人们通过饮食获得它们。血液和尿液等体液中都含有这些矿物质。身体需要一定数量的矿物质和盐 ( 也称为电解质 ) 。然而 , 有时会因为某些特殊原因导致电解质增加或减少 , 这种情况就被称为电解质紊乱。临床上常见的水与电解质代谢紊乱有高渗性脱水、低渗性脱水、等渗性脱水、水肿、水中毒、低钾血症和高钾血症等。 现有下列物质 ① NaCl 晶体　②液态 SO 2 　③纯醋酸 　④硫酸钡 　⑤铜 　⑥乙醇　　⑦熔化的 KCl 　⑧ NaOH 溶液　⑨氯气　⑩氢氧化铁 请用以上物质回答下列问题。 ( 填序号 ) (1) 以上物质中属于强电解质且在上述状态下能导电的有哪些 ? (2) 以上物质属于弱电解质的是哪些 ? (3) 以上物质中属于非电解质但溶于水能导电的有哪些 ? 【 解析 】 ①NaCl 晶体是电解质 , 因没有自由移动的离子 , 所以不导电 , 因其在水 中能完全电离出自由移动的离子 , 属于强电解质 ;② 液态 SO 2 中没有自由移动的 离子 , 不导电 , 在水中反应生成 H 2 SO 3 发生电离 , 则属于非电解质 ;③ 纯醋酸中没 有自由移动的离子 , 不能导电 , 但其符合水溶液能导电的化合物 , 则属于电解质 , 又在水中不能完全电离 , 则属于弱电解质 ;④ 硫酸钡中没有自由移动的离子 , 所 以不能导电 , 但其在熔融状态能导电 , 所以是电解质 , 又在水中能完全电离 , 则 属于强电解质 ;⑤ 铜中存在自由移动的电子 , 能导电 , 但属于单质 , 则既不是电 解质 , 也不是非电解质 ;⑥ 乙醇中不存在带电微粒 , 不导电 , 且是在水溶液中和 熔融状态下都不能导电的化合物 , 则属于非电解质 ;⑦ 熔化的 KCl 中存在自由移 动的离子 , 能导电 , 且属于化合物 , 则属于电解质 , 熔化时完全电离属于强电解质 ;⑧NaOH 溶液中存在自由移动的离子 , 能导电 , 但溶液属于混合物 , 既不是电解质 , 也不是非电解质 ;⑨ 氯气是由分子构成的物质 , 不导电 , 且属于单质 , 既不是电解质 , 也不是非电解质 ;⑩ 氢氧化铁中带电的微粒不能自由移动 , 不能导电 , 但其在熔融状态能导电 , 所以是电解质 , 又在水中不能完全电离 , 则属于弱电解质。 答案 : (1)⑦ 　 (2)③⑩ 　 (3)② 【 规律方法 】 判断电解质强弱时注意的问题 (1) 电解质的强弱与溶液导电能力没有必然联系。电解质溶液的导电能力与离子浓度和离子所带电荷总数有关 , 强电解质溶液的导电能力不一定强。 (2) 电解质的强弱与其溶解度无关。某些难溶盐 , 虽然溶解度小 , 但其溶于水的部分完全电离 , 属于强电解质 , 如 BaSO 4 等。有少数盐尽管能溶于水 , 但只有部分电离 , 属于弱电解质 , 如 (CH 3 COO) 2 Pb 等。 (3) 强电解质不一定是离子化合物 , 某些具有强极性键的化合物也是强电解质 , 如 HCl 。 (4) 强电解质在熔融状态下不一定电离。若电解质为离子化合物 , 在熔融状态能电离 , 若电解质为共价化合物 , 在液态不电离。 【 迁移 · 应用 】 1. 下列物质的分类组合全部正确的是 ( 　　 ) 选项 强电解质 弱电解质 非电解质 A NaCl HF Cl 2 B NaHCO 3 NH 3 ·H 2 O CCl 4 C Ba(OH) 2 HCl Cu D AgCl H 2 S HClO 【 解析 】 选 B 。 A 、 C 选项中的 Cl 2 、 Cu 是单质 , 既不是电解质也不是非电解质 ;D 选项中的 HClO 是弱电解质。 2.(2020· 惠州高二检测 ) 有下列电解质 :① 氯化铵　②氢氧化钠　③ H 2 S 　④碳酸氢钠　⑤磷酸　⑥硫酸 请用以上物质的序号 , 填写下列空白 : (1) 属于强电解质的有 _______________________________________;  (2) 属于弱电解质的有 _______________________________________ 。  【 解析 】 强酸 (H 2 SO 4 ) 、强碱 (NaOH) 、盐 (NH 4 Cl 、 NaHCO 3 ) 属于强电解质 ; 弱酸 (H 3 PO 4 ) 属于弱电解质。 答案 : (1)①②④⑥ 　 (2)③⑤ 【 补偿训练 】 　醋酸铅因有甜味而被称为“铅糖” , 它有毒但能入药 , 又知 (CH 3 COO) 2 Pb 可溶 于水 , 硝酸铅与醋酸钠溶液反应的离子方程式为 Pb 2+ +2CH 3 COO - ==== (CH 3 COO) 2 Pb 。 下列有关说法中不正确的是 ( 　　 ) A.0.1 mol·L -1 的“铅糖”溶液中 c(Pb 2+ )<0.1 mol·L -1 B.“ 铅糖”是强电解质 C.“ 铅糖”是共价化合物 D.“ 铅糖”的溶液可能不导电 【 解析 】 选 B 。醋酸铅是弱电解质 , 存在部分电离 ,0.1 mol·L -1 的“铅糖”溶液中 c(Pb 2+ )<0.1 mol·L -1 ,A 正确 ;(CH 3 COO) 2 Pb 溶液中存在电离平衡 , 属于弱电解质 ,B 错误 ; 醋酸铅是弱电解质 , 溶液中存在分子 , 是共价化合物 ,C 正确 ; 醋酸铅是弱电解质 , 醋酸铅是共价化合物 , 溶解性小 , 溶液中离子浓度很小 ,“ 铅糖”的溶液可能不导电 ,D 正确。 【 课堂回眸 】 课堂检测 · 素养达标 1.( 改编题 ) 生命起源于浩瀚的海洋 , 中国的老子提出 : 水为五行之首 , 万物之始。 已知 , 在 25 ℃ 和 80 ℃ 的纯水中 ,c 平 (H + ) 的关系是 ( 　　 ) A. 前者大　　　　　　　　　　 B. 前者小 C. 相等　　　　　　　 D. 不能肯定 【 解析 】 选 B 。水的电离是吸热过程 , 温度越高 ,K W 越大 ,c 平 (H + ) 越大。 2.(2020· 南京高二检测 ) 下列说法正确的是 ( 　　 ) A.CO 2 的水溶液能导电 , 所以 CO 2 是电解质 B.BaSO 4 不溶于水 , 其水溶液的导电能力极弱 , 所以 BaSO 4 是弱电解质 C. 液溴不导电 , 所以溴是非电解质 D. 强电解质溶液的导电能力不一定比弱电解质溶液的导电能力强 【 解析 】 选 D 。 A 中是因 CO 2 +H 2 O H 2 CO 3 ,H 2 CO 3 电离出 H + 和 , 又 电离出 H + 和 , 从而使溶液导电 , 而不是 CO 2 自身电离 , 因此 H 2 CO 3 是电解质 , 而 CO 2 是非电解质 ,A 错误 ; 电解质强弱的划分是根据其电离的程度 , 而不是根据 其溶解度的大小 ,BaSO 4 的溶解度很小 , 但溶于水的部分完全电离 , 所以 BaSO 4 是 强电解质 , 但其溶液导电能力差 ,B 错误 ; 电解质和非电解质都是化合物 , 液溴是 单质 ,C 错误 ; 电解质溶液导电能力的强弱与溶液中自由移动的离子的浓度以及 离子所带的电荷数多少有关 , 所以强电解质溶液的导电能力不一定比弱电解质 溶液的导电能力强 ,D 正确。 3. 向蒸馏水中滴入少量盐酸后 , 下列说法中错误的是 ( 　　 ) A.c 平 (H + )·c 平 (OH - ) 不变 B. 溶液中 c 平 (H + ) 增加了 C.c 平 (OH - ) 降低了 D. 水电离出的 c 平 (H + ) 增加了 【 解析 】 选 D 。水的电离逆向移动 , 水电离产生的 H + 、 OH - 浓度均减小 , 但溶液的酸性增强 , 溶液中 c 平 (H + ) 增加 ,B 、 C 正确 ,D 错误 ; 因水的离子积常数只受温度影响 , 故 A 正确。 4.(2020· 三门峡高二检测 ) 下列电解质在水溶液中的电离方程式书写正确的 是 ( 　　 ) A.NaHSO 4 ==== Na + + B.KHCO 3 ==== K + + C.CH 3 COOH ==== H + +CH 3 COO - D.HNO 3 H + + 【 解析 】 选 B 。 NaHSO 4 在水溶液中完全电离为 Na + 、 H + 和 ,A 项错误 ;KHCO 3 为 弱酸的酸式盐 , 溶于水完全电离为 K + 和 , 只能微弱电离为 H + 和 , 即 KHCO 3 在溶液中主要以 形式存在 ,B 项正确 ;CH 3 COOH 为弱酸 , 应用 “ ”表示 ,C 项错误 ;HNO 3 属于强电解质 , 完全电离 , 应用“ ==== ” 表 示 ,D 项错误。 5. 下列操作中 , 能影响水的电离平衡 , 并使溶液中 c 平 (H + )>c 平 (OH - ) 的措施是 ( 　　 ) A. 向纯水中投入一小块金属钠 B. 将水加热煮沸 C. 向水中通入 SO 2 D. 向水中加入 NaCl 【 解析 】 选 C 。 A 、 B 、 C 均能影响水的电离平衡 , 但 A 中投入金属钠后会使 c 平 (OH - )>c 平 (H + ),B 中仍然存在 c 平 (H + )=c 平 (OH - ),C 符合题目要求。 6.( 新思维 · 新考向 ) 近年来 ,“ 弱碱性水”这一说法很是流行。某饮用水广告以弱碱性水作为卖点 , 宣称这种水更有利于健康。中国消费者协会发布的一项消费提示称 , 这种说法没有任何科学依据 , 人体酸碱平衡是喝水难以改变的。水的酸碱性是由水中的离子决定的 , 如果氢离子含量较大 , 水就呈酸性 , 若矿物质离子含量较大 , 水就呈碱性。但离子状态并不稳定 , 所以水在大多数情况下都呈中性。 世纪金榜导学号 据此 , 回答和思考以下几个问题 : (1) 某温度下纯水中的 c 平 (H + )=2×10 -7 mol·L -1 , 此时 c 平 (OH - ) 为多少 ? 该水的酸碱性如何 ? (2) 若温度不变 , 滴入稀盐酸使 c 平 (H + )=5×10 -4 mol·L -1 , 则溶液中 c 平 (OH - ) 为多少 ? 由水电离产生的 c 平 (H + ) 为多少 ? (3) 此时温度是高于还是低于 25 ℃? 为什么 ? 【 解析 】 纯水电离出的 c 平 (H + )=c 平 (OH - )=2×10 -7 mol · L -1 , 故 K W =4× 10 -14 mol 2 · L -2 >1×10 -14 mol 2 · L -2 故此时温度高于 25 ℃ 。温度不变 , 滴入稀 盐酸使 c 平 (H + )=5×10 -4 mol · L -1 , 则溶液中 c 平 (OH - ) 为 =8×10 -11 mol · L -1 =c 平 (H + ) 水 。 答案 : (1)2×10 -7 mol · L -1 　该水呈中性 (2)8×10 -11 mol · L -1 　 8×10 -11 mol · L -1 (3) 高于 因为 K W =4×10 -14 mol 2 · L -2 >1×10 -14 mol 2 · L -2