(新课标)2015-2016学年高中化学 第三章 第1节 水溶液导学案 鲁科版选修4

第3章物质在水溶液中的行为

第1节水溶液

第1课时水的电离和溶液的酸碱性

★【课前学案导学】

■精准定位——学习目标导航

1.理解水的电离过程以及水的离子积常数的含义，并能应用水的离子积常数进行相关的计

算。

2.了解溶液的酸碱性与溶液中的[H+]和[OH—]的关系。

3.知道pH的定义，了解溶液的酸碱性与pH的关系。

4.能够进行有关pH的简单计算。

■自主梳理—基础知识导航

一、水的电离

1.水的电离

水是一种________的电解质。电离方程式为____________________，也可以简写为

_________________。

2.水的离子积常数

（1）水的电离常数：K=________________。

电离

（2）水的离子积常数

K=______________=__________，随着温度的升高，水的离子积_________增大，在室温下，

W

K=cHcOH=__________。

W

3.影响水的电离平衡的因素

（1）温度：水的电离是__________的过程，温度升高会使水的电离平衡向____移动（选填

“左”“右”“不”）

（2）浓度：加酸，水的电离平衡向_______移动（选填“左”“右”“不”）；加碱，水的

电离平衡向______移动（选填“左”“右”“不”）。

可见，加酸、加碱都会________（选填“促进”“抑制”“不影响”）水的电离，但

水的离子积_____。

二、溶液的酸碱性与pH

1.溶液的酸碱性与c（H+）和c（OH—）的关系

酸性溶液：c（H+）_______c（OH—）；

中性溶液：c（H+）________c（OH—）；

碱性溶液：c（H+）________c（OH—）。

2.溶液的酸碱性与pH的关系

（1）溶液的pH的定义

pH=________

如：0.01mol/L的盐酸的pH=_______；c（H+）=1.01010mol/L的NaOH溶液，pH=______。

（2）pH与溶液酸碱性的关系

室温下，酸性溶液：c（H+）_________1.0107mol/L，pH____7；

中性溶液：c（H+）______1.0107mol/L，pH______7；

碱性溶液：c（H+）________1.0107mol/L，pH__7。

★【课堂探究导学】

■合作探究-名师保驾护航

探究一：水的电离

1.水的电离

水是一种极弱的电解质，能发生微弱电离，其电离方程式为HO+HOHO++OH—，也可以

223

简写为HOH++OH—。

2

2.水的离子积常数

cHcOH

水的电离过程也是一个可逆过程，因此也存在电离常数：K=，则

电离cHO

2

cHcOH=KcHO。从实验可知，在25℃时1L纯水中只有1.0107HO电离，而c

电离22

（HO）=55.6mol/L可视为一常数，K也为一常数，所以KcHO必然也为常数，用Kw

2电离电离2

表示，因此有cHcOH=K。K为水的离子积常数，简称为水的离子积。

WW

在25℃时，水电离的c（H+）=c（OH—）=1.0107mol/L，所以K=cHcOH=1.01014。

W

3.水的离子积常数与温度的关系

K随着温度的升高而增大，但是在室温下，可忽略温度的影响，K为1.01014，即K

WWW

=cHcOH=1.01014。

『特别提醒』（1）在任何水溶液中均存在水的电离平衡，H+和OH—共存，只是相对含量不同

而已；

（2）K只与温度有关。

W

（3）K不仅适用于纯水，还适用于酸碱的稀溶液，且由水电离的c(H+)c(OH-)，

WHOHO

22

此时水溶液中水的离子积常数不变。在实际运算时，通常忽略算碱溶液中水电离产生的H+，

碱溶液中忽略水电离产生的OH—。

探究二：溶液的酸碱性与pH

1.水的电离平衡与溶液的酸碱性关系

水的电离是一种动态平衡，在纯水中加入酸，则抑制了水的电离平衡，使c（H+）>c（OH

—），溶液显酸性。同理，向纯水中加碱，溶液中的c（OH—）>c（H+），溶液显碱性。

2.溶液中的pH

（1）pH与溶液的酸碱性关系。对于酸碱性较弱的溶液，用c（H+）或c（OH—）的浓度大小

表示溶液的酸碱性强弱很不方便，化学上常用pH来表示溶液酸碱性的强弱。pH=—lg[H+]。

溶液的酸碱性与c（OH—）和c（H+）相对大小、c（H+）和pH的关系如下表所示：

一般25℃25℃

中性溶液c（H+）=c（OH—）c（H+）=110-7pH=7

酸性溶液c（H+）>c（OH—）c（H+）>110-7pH<7

碱性溶液c（H+）<c（OH—）c（H+）<110-7pH>7

(2)溶液的pH测定方法

①pH试纸：常用的pH试纸有广泛pH试纸（pH范围1—14或0—10，可识别的差值为1）和

精密pH试纸（pH范围较窄，可以判别的pH差值为0.2或0.3）。

pH试纸的使用方法：取一片pH试纸，放在洁净的表面皿或玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液

点于试纸中央，然后与标准比色卡对照。

②pH计法

精确测量溶液的pH的方法。

探究三：pH的应用

1.医疗山：当体内的酸碱平衡失调时，血液的pH是诊断疾病的一个重要的参数，而利用药

物调控pH则是辅助治疗的重要手段之一。

2.生活中：人们洗发时用的护发素，其主要功能就是调节头皮的pH使之达到适宜的酸碱度。

3.在环保领域中，酸性或碱性废水处理常常利用中和反应，在中和反应处理的过程中可用

pH自动测定仪进行检测和控制。

4.农业生产中，因土壤的pH影响植物对不同形态养分的吸收及养分的有效性，各种植物的

生长都对土壤的pH范围有一定的要求。

5.在科学实验和工业生产中，溶液的pH的控制常常是影响实验结果或产品质量，产量的一

个关键因素。

探究四：溶液的pH的计算

1.基本思路

根据pH的定义：pH=—lg[H+]，溶液的pH计算的核心是确定溶液中的[H+]的大小。具体地，

酸性溶液必先确定溶液中的[H+]；碱性溶液必先确定[OH—]，再由[OH—][H+]=Kw换算成[H+]，

然后进行pH的计算。

2.计算类型及方法

（1）单一溶液pH的计算

①强酸溶液

强酸溶液的pH计算方法是：根据酸的浓度选求出强酸溶液中的c(H+)然后对其取负对数就可

求得pH。

②强碱溶液

强酸溶液的pH计算方法是：根据碱的浓度先求出强碱溶液中的c(OH-)然后利用该温度下的

Kw求出c(H+)然后求pH。

③其它溶液

其它溶液的pH计算方法是：想办法求出溶液中的c(H+)然后取负对数

（2）稀释型（指单一溶质加水稀释或相当于水的稀释作用）

实质：稀释前后酸或碱的物质的量不变。一般计算公式：CV＝CV，据此求出稀释后酸或碱

1122

的物质的量的浓度。

特殊结论：

①若为酸：

强酸，pH＝a，稀释10n倍，PH＝a+n；

若为弱酸，pH＝a，稀释10n倍，a＜PH＜a+n；

②若为碱：

强碱，PH＝a，稀释10n倍，pH＝a－n；

弱碱，PH＝a，稀释10n倍，a－n＜pH＜a；

（3）混合型（多种溶液混合）

①强酸混合

强酸混合后溶液的pH求算的方法是：先求出混合后的c(H+)，即：c(H+)＝[c(H+)V＋

混混11

c(H+)V]÷(V+V)再根据公式pH=-lg｛c(H+)｝求pH。

2212

②强碱溶液混合

强碱混合后溶液的pH求算的方法是：先求出混合后的c(OH-)，即：c(OH-)＝[c(OH-)V

混混11

＋c(OH-)V]÷(V+V)，再通过K求出c(H+),最后求pH。

2212W

③强酸和强碱溶液混合

这里的混合，实为中和，要发生反应：H+＋OH-＝HO,中和后溶液的pH有三种情况：

2

若恰好中和，pH＝7；若酸有剩，根据中和后剩余的c(H+)即C(H+)＝[C(H+)V－

（过）11

C(OH-)V）]/(V+V)再求pH。此时pH＜7；若碱有剩，根据中和后剩余的c(OH-),即C(OH-)

2212

＝[C(OH-)V－C(H+)V）]/(V+V)，然后通过KW求出c(H+)，最后求pH。此时pH＞7

(过)112212

『特别提醒』（1）若酸的溶液无限稀释，则无论酸的强弱，PH一律接近于7；若碱的溶液

无限稀释，则无论碱的强弱，PH一律接近于7。

（2）若两强酸等体积混合，可采用速算法：混合后溶液的pH等于混合前溶液pH小的加上

0.3；若两强碱溶液等体积混合，可采用速算法：混合后溶液的pH等于混合前溶液pH的减

大

去0.3。

■典例剖析-名师释疑助航

例1.溶液的pH定义为pH＝－lg[H＋]，pOH定义为pOH＝－lg[OH－]，Kw表示25℃时水的离

子积常数，则弱酸性溶液中[H＋]可表示为（）

A..Kw/pOHmol·L－１B.10pOH－１４mol·L－１

C.10１４－pOHmol·L－１D.10－pOHmol·L－１

『答案』B

『解析』因为pH＝－lg[H＋]，故[H＋]＝10－pH；又因为pH＝14－pOH，则－pH＝pOH－１４，

故[H＋]＝10pOH－１４mol·L－１。

【变式训练1】某地酸雨经检验其主要成分除含H＋外，还有Na＋、SO２－、NO－、NH＋，其浓

434

度依次为：7.0×10－6mol•L－１，2.5×10－6mol•L－１，3.5×10－6mol•L－１，2.3×10－6mol•L－１，

则该水样的pH约为（）

A.4B.4.7C.5D.5.7

【例2】往一定体积的Ba(NO)溶液中逐滴加入pH＝１的稀硫酸，至溶液中Ba2＋恰好完全沉

32

淀，测得溶液的pH＝２，则HSO与Ba(NO)溶液体积比为（忽略混合时液体体积的变化）

2432

（）

A.1：１０B.1：９C.１０：１D.９：１

『答案』B

『解析』当HSO与Ba(NO)溶液混合发生反应时，只有Ba２＋与SO２－结合生成BaSO沉淀，

243244

H＋并不参加反应，对于变化实际上是溶液稀释问题。根据稀释定律，pH改变１个单位，[H

＋]改变10倍，那么应该符合下列关系：[H＋]V＝[H＋](V+V)，即10－１V＝10－２(V＋V)，

11212112

V：V＝１：９。

12

【变式训练2】某强酸溶液的pH＝a，强碱溶液的pH＝b，且a－b＝13，酸、碱溶液混合后

混合溶液的pH＝７，则酸溶液的体积V与碱溶液的体积V之间的正确关系是（）

１２

A.V＝102VB.V＝10V

１221

C.V＝2VD.V＝2V

１221

【例3】求25℃时，0.005mol/L的HSO溶液的pH。

24

『答案』2

『解析』0.005mol/L的HSO溶液中c(H+)=1×10-2故pH=-lg110-2=2

24

【变式训练3】求25℃时，10-5mol/L的NaOH溶液的pH。

变式训练解析及答案

【变式训练1】

答案：C

解析：由于为“酸雨”，因而[OH－]可忽略不计，依据离子电子电荷守恒有下列关系：［H＋］

＋［Na＋］＋［NH＋］≈２［SO２－］＋［NO－］。将已知的离子浓度代入，则［H＋］≈１×

443

10－５mol•L－１，pH＝－lg[H＋]＝lg10－５＝５。

【变式训练2】

答案：B

解析：最终溶液的pH＝７，恰好中和，10－aV＝10b－14V，则V/V＝10a＋b－１４，所以V＝10V。

121221

【变式训练3】

答案：9

解析：10-5mol/L的NaOH溶液中c(OH-)=1×10-5mol/L,则

c(H+)=Kw/c(OH-)=(1×10-14)/1×10-5mol/L=1×10-9mol/L,故pH=9

■备选例题

1.在甲烧杯中放入盐酸，乙烧杯中放入醋酸，两种溶液的体积和pH都相等，向两烧杯中同

时加入质量不等的锌粒，反应结束后得到等量的氢气。下列说法正确的是（）

A、甲比乙放入的锌的质量大

B、甲中的酸过量

C、两烧杯中参加反应的锌等量

D、反应开始后乙中的H+浓度始终比甲中H+浓度小

【答案】AC

【解析】乙烧杯中CHCOOH的物质的量大于甲烧杯中盐酸的物质的量，完全反应时产生的氢

3

气必然是乙烧杯中多，因此，若乙烧杯中锌有剩余，就不可能出现氢气体积相等的情况。所

以，只能是甲烧杯中锌有剩余，而根据氢气相等，实际消耗的锌相等，现在甲还有锌剩余，

故甲中放入的锌要多，A正确；由于甲中有锌剩余，故酸不足，B错误；据“反应结束后得

到等量的氢气”说明两个烧杯中实际反应的锌质量相等，C正确；乙中的氢离子浓度不变，

因为随着氢离子的消耗，醋酸电离出新的氢离子。而盐酸的氢离子是一只消耗的，所以D

错误。

2．求25℃时，某浓度的HA溶液中，由水电离的c(H+)=1×10-12mol/L,求该溶液的pH

C

【答案】2

【解析】由题中水电离的c(H+)=1×10-12mol/L可得c(OH-)=1×10-12mol/L，则溶液中的

c(H+)=1×10-14/1×10-12mol/L=1×10-2mol/L，故pH=2

3．甲、乙两种溶液，已知甲溶液的pH是乙溶液pH的２倍，甲溶液中[H＋]一定是乙溶液中

[H＋]的（）

A.1/2B.1/10C.1/100