高中化学 第三章 水溶液中的离子平衡 第二节 水的电离和溶液的酸碱性 第1课时 水的电离 溶液的酸碱性课件 新人教版选修4-新人教版高二选修4化学课件

1、第二节水的电离和溶液的酸碱性第二节水的电离和溶液的酸碱性第第1 1课时水的电离溶液的酸碱性课时水的电离溶液的酸碱性【新课导入新课导入】 水是生命之源水是生命之源, ,如果没有水如果没有水, ,就不可能有生命。活性离子水是一种高品质的就不可能有生命。活性离子水是一种高品质的饮用水。离子水比普通水分子团直径小饮用水。离子水比普通水分子团直径小, ,渗透作用快渗透作用快, ,有利于消除体内过多有利于消除体内过多的自由基的自由基, ,能够延缓机体衰老能够延缓机体衰老, ,且对多种疾病有预防和辅助治疗的作用。且对多种疾病有预防和辅助治疗的作用。亲爱的同学们亲爱的同学们, ,你们知道水中存在哪些离子吗你们

2、知道水中存在哪些离子吗? ?这些离子的物质的量浓度之这些离子的物质的量浓度之间有什么规律间有什么规律? ?什么条件能影响水中离子浓度的大小呢什么条件能影响水中离子浓度的大小呢? ?【课标要求课标要求】1.1.了解水的电离平衡及其影响因素。了解水的电离平衡及其影响因素。2.2.了解水的离子积常数。了解水的离子积常数。3.3.了解溶液了解溶液pHpH的含义及其测定方法。的含义及其测定方法。探究点一水的电离探究点一水的电离1.1.水的电离与水的离子积常数水的电离与水的离子积常数知识探究知识探究 梳理知识梳理知识点拨方法点拨方法(H )(OH )cc增大增大 纯水纯水 思考思考1 1 离子积表达式离子

3、积表达式K KW W=c(H=c(H+ +) )c(OHc(OH- -) )中的中的 c(Hc(H+ +) ) 和和c(OHc(OH- -) )一定是水一定是水电离出的电离出的c(Hc(H+ +) )和和 c(OHc(OH- -) ) 吗吗? ?提示提示: :表达式中表达式中c(Hc(H+ +) )和和c(OHc(OH- -) )均表示整个溶液中的均表示整个溶液中的 c(Hc(H+ +) ) 和和c(OHc(OH- -),),不一不一定只是水电离出的定只是水电离出的c(Hc(H+ +) )和和 c(OHc(OH- -) )。2.2.影响水的电离平衡的因素影响水的电离平衡的因素思考思考2 2 甲

4、同学认为甲同学认为, ,在水中加入在水中加入H H2 2SOSO4 4, ,水的电离平衡向左移动水的电离平衡向左移动, ,解释解释是加入是加入H H2 2SOSO4 4后后c(Hc(H+ +) )增大增大, ,平衡左移。乙同学认为平衡左移。乙同学认为, ,加入加入H H2 2SOSO4 4后后, ,水的电离水的电离平衡向右移动平衡向右移动, ,解释为加入解释为加入H H2 2SOSO4 4后后,c(H,c(H+ +) )增大增大,H,H+ +与与OHOH- -中和中和, ,平衡右移。平衡右移。你认为哪种说法正确你认为哪种说法正确? ?并说明原因。水的电离平衡移动后并说明原因。水的电离平衡移动后

5、, ,溶液中溶液中c(Hc(H+ +) )c(OHc(OH- -) )是增大、减小还是不变是增大、减小还是不变? ?提示提示: :甲正确甲正确, ,加入加入H H2 2SOSO4 4, ,最终最终H H2 2O O的量增加的量增加, ,故故H H2 2O O的电离平衡向左移动。的电离平衡向左移动。或从或从Q Qc c上分析上分析, ,加入加入H H2 2SOSO4 4,c(H,c(H+ +) )增大增大,Q,Qc c=c(H=c(H+ +) )c(OHc(OH- -)K)KW W, ,平衡左移。温平衡左移。温度不变度不变,K,KW W不变。不变。名师点拨名师点拨1.K1.KW W应用的理解应用

6、的理解K KW W表达式中表达式中,c(H,c(H+ +) )、c(OHc(OH- -) )均表示整个溶液中总物质的量浓度均表示整个溶液中总物质的量浓度, ,但是一般情况但是一般情况下有下有: :(1)(1)酸溶液中酸溶液中K KW W=c(H=c(H+ +) )酸酸c(OHc(OH- -) )水水( (忽略水电离出的忽略水电离出的H H+ +的浓度的浓度) )。(2)(2)碱溶液中碱溶液中K KW W=c(H=c(H+ +) )水水c(OHc(OH- -) )碱碱( (忽略水电离出的忽略水电离出的OHOH- -的浓度的浓度) )。(3)(3)水电离出的水电离出的c(Hc(H+ +) )与水电

7、离出的与水电离出的c(OHc(OH- -) )一定相等。一定相等。(4)(4)水电离的水电离的c(Hc(H+ +)或或c(OHc(OH- -)=10)=10-a-a mol/L mol/L不能确定溶液的酸碱性。不能确定溶液的酸碱性。解析解析: :水的离子积常数只与温度有关水的离子积常数只与温度有关, ,与溶液的酸碱性无关与溶液的酸碱性无关, ,常温下常温下, ,水的水的K KW W=1=11010-14-14, ,故选故选B B。1.(1.(20172017天津武清区等五区县期中天津武清区等五区县期中) )在在25 25 时时,0.1 mol/L,0.1 mol/L的硫酸溶液中的硫酸溶液中,

8、,水水的的K KW W值为值为( ( ) )A.A.大于大于1 11010-14-14B.B.等于等于1 11010-14-14C.C.小于小于1 11010-14-14D.D.无法确定无法确定B B 过关演练过关演练 巩固知识巩固知识提升能力提升能力2.(2.(20182018陕西延安联考陕西延安联考)25 )25 时时, ,水的电离达到平衡水的电离达到平衡:H:H2 2O HO H+ +OH+OH- -, ,下列下列叙述正确的是叙述正确的是( ( ) )A.A.将纯水加热到将纯水加热到95 95 时时,K,KW W变大变大,pH,pH不变不变, ,水仍呈中性水仍呈中性B.B.向纯水中加入稀

9、氨水向纯水中加入稀氨水, ,平衡逆向移动平衡逆向移动,c(OH,c(OH- -) )增大增大,K,KW W变小变小C.C.向纯水中加入少量氢氧化钠固体向纯水中加入少量氢氧化钠固体,c(H,c(H+ +) )减小减小,K,KW W不变不变D.D.向纯水中加入向纯水中加入Na,c(OHNa,c(OH- -) )增大增大, ,抑制水的电离抑制水的电离解析解析: :H0,H0,反应吸热反应吸热, ,温度升高温度升高, ,平衡正向移动平衡正向移动, ,溶液中氢离子浓度增大溶液中氢离子浓度增大,pH,pH降降低低,A,A错误错误; ;向水中加入稀氨水向水中加入稀氨水, ,一水合氨是弱电解质一水合氨是弱电解

10、质, ,电离的氢氧根使溶液中氢氧电离的氢氧根使溶液中氢氧根浓度增大根浓度增大, ,平衡逆向移动平衡逆向移动, ,但是溶液中的氢氧根浓度升高但是溶液中的氢氧根浓度升高,K,KW W不变不变,B,B错误错误; ;由于由于氢氧化钠是强电解质氢氧化钠是强电解质, ,加入后加入后, ,溶液中的氢氧根离子浓度增大溶液中的氢氧根离子浓度增大, ,平衡逆向移动平衡逆向移动, ,溶溶液中的氢离子浓度减小液中的氢离子浓度减小, ,由于温度不变由于温度不变,K,KW W不变不变,C,C正确正确; ;加入加入Na,NaNa,Na与与H H2 2O O电离产生电离产生的的H H+ +反应反应, ,使使c(Hc(H+ +

11、) )降低降低, ,促进水的电离促进水的电离,D,D错误。错误。C C 3.25 3.25 时时, ,在在0.01 mol/L0.01 mol/L的硫酸溶液中的硫酸溶液中, ,水电离出的水电离出的H H+ +浓度是浓度是( ( ) )A.5A.51010-13-13mol/Lmol/LB.0.02 mol/LB.0.02 mol/LC.1C.11010-7-7mol/Lmol/LD.1D.11010-12-12mol/Lmol/LA A 探究点二溶液的酸碱性与探究点二溶液的酸碱性与pHpH1.pH1.pH知识探究知识探究 梳理知识梳理知识点拨方法点拨方法负对数负对数 lgc(Hlgc(H+ +

12、) )越强越强 越强越强 2.2.溶液的酸碱性与溶液的酸碱性与pHpH的关系的关系( (常温下常温下) )思考思考1 1 pH=7pH=7的溶液一定呈中性吗的溶液一定呈中性吗? ?提示提示: :不一定。不一定。25 25 时时,pH=7,pH=7的溶液呈中性的溶液呈中性, ,温度高于温度高于 25 25 时时, ,由于水的由于水的电离程度增大电离程度增大,K,KW W1.01.01010-14-14, ,此时此时pH=7pH=7呈碱性。判断溶液酸碱性的唯一呈碱性。判断溶液酸碱性的唯一标准是溶液中标准是溶液中 c(Hc(H+ +) ) 和和c(OHc(OH- -) )的相对大小的相对大小, ,不

13、应看不应看pHpH的大小的大小, ,因此只有满因此只有满足足c(Hc(H+ +)=c(OH)=c(OH- -) )的溶液才一定呈中性。的溶液才一定呈中性。酸酸 中中 碱碱 3.3.溶液酸碱性的测定方法溶液酸碱性的测定方法(1)(1)酸碱指示剂法酸碱指示剂法( (只能测定溶液的只能测定溶液的pHpH范围范围) )。常见酸碱指示剂的变色范围。常见酸碱指示剂的变色范围: :指示剂指示剂变色范围变色范围( (颜色与颜色与pHpH的关系的关系) )石蕊石蕊5.08.08.0 . .酚酞酚酞8.210.010.0 . .甲基橙甲基橙3.14.44.4 . .红色红色蓝色蓝色无色无色红色红色红色红色黄色黄色

14、(2)(2)广范广范pHpH试纸法试纸法方法方法: :把小片试纸放在表面皿把小片试纸放在表面皿( (或玻璃片或玻璃片) )上上, ,用用 蘸取待测液点在干蘸取待测液点在干燥的燥的pHpH试纸上试纸上, ,试纸变色后试纸变色后, ,与与 对比即可确定溶液的对比即可确定溶液的pHpH。注意注意:pH:pH试纸使用前不能用蒸馏水润湿试纸使用前不能用蒸馏水润湿, ,否则待测液因被稀释可能会产生误否则待测液因被稀释可能会产生误差。广范差。广范pHpH试纸只能测出整数值。试纸只能测出整数值。(3)pH(3)pH计测定法计测定法: :通过仪器通过仪器pHpH计精确测定溶液的计精确测定溶液的pHpH。思考思考

15、2 2 小明同学测定溶液小明同学测定溶液pHpH时先将时先将pHpH试纸润湿后再进行测定。分析这样试纸润湿后再进行测定。分析这样测定的测定的pHpH会怎样变化会怎样变化? ?提示提示: :可能变大可能变大, ,可能变小可能变小, ,也可能不变。因为用水润湿以后再测定溶液的酸也可能不变。因为用水润湿以后再测定溶液的酸碱性时就相当于稀释溶液碱性时就相当于稀释溶液, ,当溶液为酸性时当溶液为酸性时, ,酸性减弱酸性减弱,pH,pH变大变大; ;当溶液为碱性当溶液为碱性时时, ,碱性减弱碱性减弱,pH,pH变小变小; ;当溶液呈中性时当溶液呈中性时, ,用水润湿用水润湿, ,没有影响没有影响, ,所以

16、所以pHpH不变。不变。玻璃棒玻璃棒标准比色卡标准比色卡名师点拨名师点拨1.1.溶液酸碱性的判断依据溶液酸碱性的判断依据2.2.溶液酸碱性判断的误区溶液酸碱性判断的误区(1)(1)误认为含有误认为含有H H+ +的溶液就显酸性的溶液就显酸性, ,任何水溶液中都含有任何水溶液中都含有H H+ +和和OHOH- -。(2)(2)误认为能使酚酞变红的溶液显碱性误认为能使酚酞变红的溶液显碱性, ,则不能使酚酞变红的溶液就是酸则不能使酚酞变红的溶液就是酸性溶液性溶液, ,常温下常温下pH8.2pH8.2的溶液不能使酚酞变红的溶液不能使酚酞变红, ,该溶液可能呈酸性、中性该溶液可能呈酸性、中性或碱性。或碱

17、性。(3)(3)误认为只要误认为只要pH7pH7溶液就呈酸性溶液就呈酸性, ,该判断依据的适用条件是该判断依据的适用条件是25 25 。(4)(4)误认为酸碱恰好中和时溶液一定显中性。如强酸和弱碱恰好中和溶误认为酸碱恰好中和时溶液一定显中性。如强酸和弱碱恰好中和溶液显酸性液显酸性, ,强碱和弱酸恰好中和溶液显碱性强碱和弱酸恰好中和溶液显碱性, ,强酸和强碱恰好中和溶液显强酸和强碱恰好中和溶液显中性。中性。(5)(5)理不清溶液中理不清溶液中H H+ +或或OHOH- -的来源的来源, ,误认为由水电离出的误认为由水电离出的 c(H c(H+ +)=10)=10-13-13 mol molL L

18、-1-1的溶液一定呈碱性。如的溶液一定呈碱性。如25 25 、0.1 mol0.1 molL L-1-1 的盐酸或氢氧化钠溶液中由水的盐酸或氢氧化钠溶液中由水电离出的电离出的c(Hc(H+ +) )都为都为1010-13-13 mol molL L-1-1。过关演练过关演练 巩固知识巩固知识提升能力提升能力1.(1.(20182018辽宁葫芦岛八中期中辽宁葫芦岛八中期中) )常温下常温下, ,某溶液由水电离出的某溶液由水电离出的c(OHc(OH- -)=)=1.01.01010-13-13 mol/L mol/L。对该溶液叙述正确的是。对该溶液叙述正确的是( ( ) )溶液一定显酸性溶液一定显

19、酸性溶液一定显碱性溶液一定显碱性溶液一定不显中性溶液一定不显中性溶液可能显酸性溶液可能显酸性, ,也可能显碱性也可能显碱性A.A.B.B.C.C.D.D.解析解析: :由水电离出的由水电离出的c(Hc(H+ +) )水水=1.0=1.01010-13-13 mol/L10 mol/L10-7-7 mol/L, mol/L,说明溶液中说明溶液中的溶质抑制了水的电离的溶质抑制了水的电离, ,酸、碱溶液抑制水的电离酸、碱溶液抑制水的电离, ,所以溶液一定不是中所以溶液一定不是中性性, ,可能显酸性可能显酸性, ,也可能显碱性也可能显碱性, ,故正确。故正确。C C 解析解析: :在常温下在常温下,K

20、,KW W=c(H=c(H+ +) )c(OHc(OH- -)=1)=11010-14-14且且K KW W只与温度有关只与温度有关, ,而与溶液而与溶液酸碱性无关酸碱性无关,A,A正确正确; ;温度不确定温度不确定,c(H,c(H+ +)=1)=11010-7-7mol/Lmol/L的溶液不一定为中的溶液不一定为中性溶液性溶液,B,B错误错误;0.2 mol/L;0.2 mol/L溶液溶液CHCH3 3COOHCOOH的电离程度比的电离程度比0.1 mol/L0.1 mol/L溶液溶液CHCH3 3COOHCOOH的电离程度小的电离程度小, ,所以应小于其所以应小于其2 2倍倍,C,C错误错

21、误;pH;pH一般表示一般表示 c(Hc(H+ +) ) 或或c(OHc(OH- -) )小于小于1 mol/L1 mol/L的溶液的酸碱度的溶液的酸碱度, ,当当c(Hc(H+ +) )或或c(OHc(OH- -) )大于大于1 mol/L1 mol/L时时, ,则则直接用直接用 c(Hc(H+ +) )或或c(OHc(OH- -) )来表示来表示,D,D错误。错误。2.2.下列叙述正确的是下列叙述正确的是( ( ) )A.A.无论是纯水无论是纯水, ,还是酸性、碱性或中性稀溶液还是酸性、碱性或中性稀溶液, ,在常温下在常温下, ,其其c(Hc(H+ +) )c(OHc(OH- -)=)=1

22、 11010-14-14B.c(HB.c(H+ +) )等于等于1 11010-7-7mol/Lmol/L的溶液一定是中性溶液的溶液一定是中性溶液C.0.2 mol/L CHC.0.2 mol/L CH3 3COOHCOOH溶液中的溶液中的c(Hc(H+ +) )是是0.1 mol/L CH0.1 mol/L CH3 3COOHCOOH溶液中的溶液中的c(Hc(H+ +) )的的2 2倍倍D.D.任何浓度的溶液都可以用任何浓度的溶液都可以用pHpH来表示其酸碱性的强弱来表示其酸碱性的强弱A A 3.3.已知温度已知温度T T时水的离子积常数为时水的离子积常数为K KW W, ,该温度下该温度下

23、, ,将浓度为将浓度为 a mola molL L-1-1的一的一元酸元酸HAHA与与b molb molL L-1-1的一元碱的一元碱BOHBOH等体积混合等体积混合, ,可判定该溶液呈中性的依据可判定该溶液呈中性的依据是是( ( ) )A.a=b B.A.a=b B.混合溶液的混合溶液的pH=7pH=7C C 1.1.在相同温度下在相同温度下,0.01 mol/L NaOH,0.01 mol/L NaOH溶液和溶液和0.01 mol/L0.01 mol/L的盐酸相比的盐酸相比, ,下列说法下列说法正确的是正确的是( ( ) )A.A.由水电离出的由水电离出的c(Hc(H+ +) )相等相等

24、B.B.由水电离出的由水电离出的c(Hc(H+ +) )都是都是1.01.01010-12-12 mol/L mol/LC.C.由水电离出的由水电离出的c(OHc(OH- -) )都是都是0.01 mol/L0.01 mol/LD.D.两者都促进了水的电离两者都促进了水的电离A A 课堂检测课堂检测 即学即测即学即测查漏补缺查漏补缺2.(2.(20182018辽宁葫芦岛八中期中辽宁葫芦岛八中期中) )下列溶液一定呈中性的是下列溶液一定呈中性的是( ( ) )A.pH=7A.pH=7的溶液的溶液B.B.由强酸、强碱等物质的量反应制得的溶液由强酸、强碱等物质的量反应制得的溶液C.c(HC.c(H+

25、 +)=c(OH)=c(OH- -) )的溶液的溶液D.D.非电解质溶于水得到的溶液非电解质溶于水得到的溶液C C 解析解析: :在常温下在常温下,pH=7,pH=7的溶液呈中性的溶液呈中性, ,而在其他温度时则不一定而在其他温度时则不一定,A,A错误错误; ;由由1 mol1 mol硫酸和硫酸和1 mol1 mol氢氧化钠等物质的量反应氢氧化钠等物质的量反应, ,硫酸过量硫酸过量, ,制得的溶液制得的溶液呈酸性呈酸性,B,B错误错误;c(H;c(H+ +) )和和 c(OHc(OH- -) )的相对大小是判断溶液的酸碱性的依据的相对大小是判断溶液的酸碱性的依据, ,故故c(Hc(H+ +)=

26、c(OH)=c(OH- -) )的溶液一定呈中性的溶液一定呈中性,C,C正确正确;SO;SO3 3是非电解质是非电解质, ,但它溶于水但它溶于水后会生成硫酸后会生成硫酸, ,溶液呈酸性溶液呈酸性,D,D错误。错误。解析解析: :由由K KW W导出过程可知导出过程可知,K,KW W和和K K电离电离是有直接关系的两个量是有直接关系的两个量KKW W=K=K电离电离c(Hc(H2 2O)O)。3.3.如果如果25 25 时时,K,KW W=1.0=1.01010-14-14, ,某温度下某温度下K KW W=1.0=1.01010-12-12。这说明。这说明( ( ) )A.A.某温度下的电离常

27、数较大某温度下的电离常数较大B.B.前者的前者的c(Hc(H+ +) )较后者大较后者大C.C.水的电离过程是一个放热过程水的电离过程是一个放热过程D.KD.KW W和和K K电离电离无直接关系无直接关系A A 4.25 4.25 时时, ,下列四种溶液中下列四种溶液中, ,由水电离生成的氢离子浓度之比由水电离生成的氢离子浓度之比是是( ( ) )1 mol1 molL L-1-1的盐酸的盐酸0.1 mol0.1 molL L-1-1的盐酸的盐酸0.01 mol0.01 molL L-1-1的的NaOHNaOH溶液溶液1 mol1 molL L-1-1的的NaOH NaOH 溶液溶液A.110

28、1001A.1101001 B.110 B.110-1-11010-12-121010-14-14C.14131214C.14131214 D.141321 D.141321解析解析: :25 25 时时,K,KW W=1=11010-14-14。酸溶液中由水电离出的。酸溶液中由水电离出的c(Hc(H+ +) )等于该溶液中等于该溶液中由水电离出的由水电离出的c(OHc(OH- -),),所以所以c(Hc(H+ +)=1 mol)=1 molL L-1-1, ,由水电离出的由水电离出的c(Hc(H+ +) )与溶与溶液中液中c(OHc(OH- -) )相等相等, ,等于等于1010-14-14

29、 mol molL L-1-1; ;c(Hc(H+ +)=0.1 mol)=0.1 molL L-1-1, ,则由水电离出则由水电离出的的c(Hc(H+ +)=10)=10-13-13 mol molL L-1-1。碱溶液中由水电离出的。碱溶液中由水电离出的c(Hc(H+ +) )等于该溶液中的等于该溶液中的c(Hc(H+ +),),所以所以c(OHc(OH- -)=0.01 mol)=0.01 molL L-1-1, ,由水电离出的由水电离出的c(Hc(H+ +)=10)=10-12-12 mol molL L- -1 1, ,由水电离出的由水电离出的c(Hc(H+ +)=10)=10-14

30、-14 mol molL L-1-1。即四种溶液中由水电离出的。即四种溶液中由水电离出的c(Hc(H+ +) )之比为之比为1010-14-141010-13-131010-12-121010-14-14=1101001=1101001。A A 5.5.有一学生在实验室测某溶液的有一学生在实验室测某溶液的pH,pH,实验时实验时, ,他先用蒸馏水润湿他先用蒸馏水润湿pHpH试纸试纸, ,然然后用洁净干燥的玻璃棒蘸取试样进行检测。后用洁净干燥的玻璃棒蘸取试样进行检测。(1)(1)该学生的操作该学生的操作( (填填“正确正确”或或“错误错误”),),其理由是其理由是 . . ;(2)(2)该操作是否一定有误差该操作是否一定有误差? ? ;解析解析: :(1)(1)用用pHpH试纸测量溶液时试纸测量溶液时,pH,pH试纸不能润湿试纸不能润湿, ,否则相当于将原溶否则相当于将原溶液稀释。液稀释。(2)(2)若溶液呈酸性或碱性若溶液呈酸性或碱性, ,稀释必然会造成测量数据错误稀释必然会造成测量数据错误, ,若若溶液呈中性溶液呈中性, ,则对结果无影响。则对结果无影响