水的电离和溶液的酸碱性

人教版选择性必修1网科学【备课无忧】2021-2022学年高二化学同步优质课件人教版选择性必修1网科学第三章水溶液中的离子反应与平衡第2节水的电离和溶液的PH学习目标3.2.1水的电离和溶液的酸碱性1.了解水的电离平衡及其影响因素。2.掌握水的离子积——Kw。3.知道溶液的酸碱性与pH的关系。【思考与讨论】在水溶液中，酸、碱和盐全部或部分以离子形式存在，那么，其中的溶剂水是全部以分子形式存在(如图3-5)，还是部分以离子形式存在呢?怎样验证你的猜想？任务探究·深度学习学习任务一水的电离自主学习活动1利用灵敏电流表测定水的导电性编号IIIIII现象原理结论灯泡亮正常电路灯泡不亮纯水不导电或导电能力弱灵敏电流表指针偏转纯水能导电但导电能力弱水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离H2O＋H2OH3O＋＋OH－H2OH＋＋OH－H+为裸质子，不稳定，与水结合，形成H3O+，即水合氢离子水的电离精确的导电性实验表明：1.电离方程式2.水的电离特点（1）微弱实验数据：25℃时1L水约等于55.6mol约有10-7molH2O分子发生电离25°C1L水只有10-7molH2O发生电离电离程度≈≈2×10-910-755.6（2）△H＞0（3）c(H+)水=c(OH-)水提炼归纳3.水的离子积常数KW=c(H+)·c(OH-)K电离.c(H2O)=c(H+).c(OH-)表达式：已知25℃时，1L纯水电离出的n(H+)=n(OH-)=1×10-7mol则Kw=c(H+)×c(OH-)=1×10-14问题探究(1)水的离子积常数Kw=c(H+)·c(OH-)中H+和OH-一定是水电离出来的吗?提示:不一定。c(H+)和c(OH-)均指溶液中H+或OH-的总浓度,如盐酸中的H+包括HCl和H2O电离产出的H+,即c(H+)=c(H+)酸+c(H+)水,而OH-全部来自水的电离。Kw注：c(H2O)=1L1000g18g·mol-1H2OH＋＋OH－室温下55.6molH2O中有1×10-7molH2O电离，因此c(H2O)可视为常数。提示:由于c(H+)溶液=0.01mol·L-1,溶液中c(OH-)=Kw÷c(H+)溶液=(1.0×10-14÷0.01)mol·L-1=1.0×10-12mol·L-1。由于溶液中的OH-只来源于水的电离,所以水电离出的c(H+)=1.0×10-12mol·L-1。（2）在25℃0.01mol/L盐酸溶液中：c(H+)=，c(OH-)=；c(H+)水=，c(OH-)水=。0.01mol/L10-12mol/L10-12mol/L10-12mol/L（3）在25℃0.01mol/LNaOH溶液中：c(H+)=，c(OH-)=；c(H+)水=，c(OH-)水=。10-12mol/L10-12mol/L10-12mol/L0.01mol/L易错提醒：1．水的离子积常数Kw＝c(H＋)·c(OH－)，不仅适用于纯水，也适用于一切酸、碱、盐的稀溶液。在任何酸、碱、盐的稀溶液中，只要温度一定，Kw就一定。2．在不同溶液中，c(H＋)、c(OH－)可能不同，但任何溶液中由水电离产生的c(H＋)、c(OH－)总是相等的。在Kw的表达式中，c(H＋)、c(OH－)均表示整个溶液中H＋、OH－总的物质的量浓度而不是单指由水电离出的c(H＋)、c(OH－)。酸溶液中Kw＝c(H＋)酸·c(OH－)水(忽略水电离出的H＋的浓度)。碱溶液中Kw＝c(H＋)水·c(OH－)碱(忽略水电离出的OH－的浓度)3．水的离子积常数显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。酸溶液中：c(H＋)≈c酸(H＋)、c(OH－)=c水(OH－)碱溶液中：c(H＋)=c水(H＋)、c(OH－)=c碱(OH－)思考：室温下，0.1mol/L的醋酸溶液，c(H+)=0.001mol/L水电离的c(H+)=___________1.0×10-11mol/L水醋酸溶液冰醋酸酸性溶液c(H+)水=c(OH－)水H+OH－酸电离的＋水电离的水电离的溶液中c(H+)增大，抑制水的电离，使水电离出来的c(OH-)减小c(H+)〉c(OH－)≈0.001mol/LKw=c(H+)×c(OH-)=1×10-14水电离的c(OH-)1.0×10-11mol/L体系纯水（常温）向纯水中加入少量盐酸（常温）向纯水中加入少量NaOH溶液（常温）纯水（90℃）c(H+)

c(OH-)c(H+)和c(OH-)的大小比较c(H+)＞c(OH-)1×10-7mol/L1×10-7mol/L减小增大c(H+)＝c(OH-)c(H+)＜c(OH-)增大减小c(H+)＝c(OH-)增大增大不同温度下的水的离子积常数：Kw的影响因素Kw只与温度有关，与溶液的酸碱性无关；温度升高，Kw增大探究影响水电离平衡的因素。H2OH＋＋OH－1.现有下列物质①100℃纯水;②25℃0.1mol·L-1盐酸;③25℃0.1mol·L-1KOH溶液;④25℃0.1mol·L-1Ba(OH)2溶液。(1)这些物质与25℃纯水相比,能促进水电离的是__________(填序号,下同),能抑制水的电离的是__________,水电离的c(OH-)等于溶液中c(OH-)的是__________,水电离的c(H+)等于溶液中c(H+)的是__________。

(2)从②和③溶液中水的电离度相等,进而可推出的结论是同一温度下,__________时,水的电离度相等。

2.如图中三条曲线表示不同温度下水的离子积常数,下列说法不正确的是 ()A.图中温度:T3>T2>T1B.图中pH关系:pH(B)=pH(D)=pH(E)C.图中五点Kw间的关系:E>D>A=B=CD.C点的溶液可能显酸性①②③④①②①③④酸溶液中的c(H+)等于碱溶液中的c(OH-)D【解析】选。升高温度促进水的电离,根据图象知,离子积常数KW3>KW2>KW1,所以温度T3>T2>T1,A正确;根据图象知,B、D、E三点溶液的c(H+)相等,则pH相等,B正确;温度越高,离子积常数越大,KW间的关系:E>D>A=B=C,C正确;C点时,Kw=1×10-14,c(OH-)=1×10-6,溶液的pH=8,显碱性,D错误。碱性溶液：c(H+)<c(OH-)酸性溶液：c(H+)>c(OH-)中性溶液：c(H+)=c(OH-)1.溶液的酸碱性由c(H+)和c(OH-)相对大小决定学习任务二溶液的酸碱性与pH自主学习2.溶液pH：H+的物质的量浓度的负对数。表达式为pH=﹣lgc(H+)。溶液的酸碱性与pH的关系（25℃）pH越小，溶液的酸性越强，碱性越弱，pH的适用范围是0~14。pH的适用范围：c(H+)和c(OH-)都较小的稀溶液（小于1mol/L）c(H+)pH溶液的酸碱性pH＜7溶液呈酸性，pH越小，酸性越强pH＝7溶液呈中性pH＞7溶液呈碱性，pH越大，碱性越强(1)有H+的溶液一定是酸性溶液吗?有OH-的溶液一定是碱性溶液吗?提示:不一定。在任何水溶液中,都既有H+又有OH-,所以有H+的溶液不一定是酸性溶液,有OH-的溶液不一定是碱性溶液。(2)试讨论pH分别为6、7、8的三种溶液一定分别呈酸性、中性、碱性吗?提示:都不一定。因为pH只能表示c(H+)的大小,而无法确切知道c(OH-)的大小。溶液的酸碱性不只取决于c(H+)的大小,而是取决于c(H+)和c(OH-)的相对大小。在室温下,pH分别为6、7、8的三种溶液一定分别呈酸性、中性、碱性,但不是室温就不一定了。问题探究(3)25℃和60℃的水的pH哪个大?25℃的水呈中性,则60℃的水呈什么性?提示:25℃的水的pH大;60℃的水呈中性。(4)常温下由水电离出的c(H+)=1.0×10-13mol·L-1的溶液一定呈碱性吗?提示:可能呈酸性也可能呈碱性。水电离出的c(H+)=1.0×10-13mol·L-1,则溶液中c(H+)=1.0×10-1mol·L-1或c(OH-)=1.0×10-1mol·L-1,可能呈酸性也可能呈碱性。t℃KWc(H+)(mol·L-1)c(OH-)(mol·L-1)c(H+)和c(OH-)的大小比较溶液的酸碱性2510901×10-141×10-71×10-7c(H+)＝c(OH-)中性＜1×10-141×10-7＜1×10-7c(H+)＞c(OH-)酸性＞1×10-141×10-7＞1×10-7c(H+)＜c(OH-)碱性t℃时，某溶液中c(H+)＝1×10-7mol/L，分析该溶液的酸碱性。[追加条件]若该溶液是在25℃时，10℃时，90℃时，溶液的酸碱性又如何？【探究总结】1.溶液酸碱性的判断:2.溶液呈中性的依据:溶液中的c(H+)=c(OH-)或溶液中c(H+)=或pH=pOH。溶液pH的测定方法1.酸碱指示剂法(只能粗略测定溶液的pH范围，不能准确测定出pH的具体值)2.pH试纸法广泛pH试纸精密pH试纸pH计又叫酸度计，可用来精密测量溶液的pH，其量程为0~14。3.pH计法(1)pH=2的HCl溶液和pH=2的H2SO4溶液中c(H+)相等吗?它们混合后c(H+)如何变化?提示:只要两溶液中的pH相等,则它们的c(H+)一定相等;c(H+)相等的两强酸溶液混合后,c(H+)不会发生变化。(2)在一定温度下,强碱的pH一定比弱碱的pH大吗?提示:不一定。pH的大小,取决于溶液中c(OH-)的大小。强碱溶液中c(OH-)不一定大,弱碱溶液中c(OH-)不一定小。(3)常温常压时,pH=11的NaOH溶液与pH=3的醋酸溶液等体积混合后,滴入石蕊溶液,溶液的颜色如何变化?提示:溶液呈红色。pH=3的CH3COOH中已电离出的H+,与pH=11的NaOH电离出的OH-完全中和,因CH3COOH是弱酸,还会继续电离,即醋酸过量,反应后溶液显酸性。(4)pH试纸使用前能否用蒸馏水润湿?若用湿润的pH试纸测量溶液的pH对结果有何影响?提示:使用pH试纸不能用蒸馏水润湿,润湿后相当于稀释了溶液。若是酸性溶液,则润湿后测得pH偏大;若为碱性溶液,则润湿后测得pH偏小;若为中性溶液,则无影响。(5)某同学用pH试纸测量新制氯水的pH为1.0,他的结论正确吗?提示:新制氯水具有漂白性,不能使用pH试纸进行测定,其结论错误。(6)现欲测定100℃沸水的pH及酸碱性,甲同学使用pH试纸测定,请推测pH试纸呈什么颜色,溶液的酸碱性如何?提示:pH试纸呈黄色,沸水呈中性。(7)同样测定100℃沸水的pH及酸碱性,乙同学选择了pH计,请分析pH计的读数等于7吗?水溶液还呈中性吗?提示:由于沸水电离程度增大,溶液中c(H+)增大,所以测定的pH<7,但由于c(H+)=c(OH-),所以溶液呈中性。1.在水的电离平衡中,c(H+)和c(OH-)的关系如图所示:(1)A点水的离子积为________,B点水的离子积为________。造成水的离子积变化的原因是________。

【解析】(1)A点,水的离子积Kw=c(H+)·c(OH-)=1×10-7mol·L-1×1×10-7mol·L-1=1×10-14;B点水的离子积Kw=c(H+)·c(OH-)=1×10-6mol·L-1×1×10-6mol·L-1=1×10-12;温度升高,促进了水的电离,c(H+)、c(OH-)均增大,水的离子积Kw增大。【解题指南】解答本题需注意以下三点:(1)Kw=c(H+)·c(OH-),Kw的值与温度有关;(2)判断溶液的酸碱性要根据c(H+)和c(OH-)的相对大小;(3)水电离产生的c(H+)=水电离产生的c(OH-)。1×10-141×10-12水的电离要吸热,温度升高,水的电离程度增大,即离子积增大【解析】(2)B点c(H+)=c(OH-),溶液为中性,盐酸显酸性,c(H+)>c(OH-),故体系不可能处于B点位置。(3)100℃时,c(H+)=5×10-4mol·L-1,c(OH-)=2×10-9mol·L-1,水电离产生的c(H+)=c(OH-)=2×10-9mol·L-1。(2)100℃时,若向溶液中滴加盐酸,能否使体系处于B点位置?为什么?

____________________________________________。

(3)100℃时,若盐酸中c(H+)=5×10-4mol·L-1,则由水电离产生的c(H+)=________。

【延伸探究】(1)25℃时的氢氧化钠溶液升温到100℃时,溶液的pH________(填“减小”“不变”或“增大”)。

提示:减小。25℃时pH=12的氢氧化钠溶液中,c(H+)=1×10-12mol·L-1,c(OH-)=1×10-2mol·L-1,升温到100℃时,c(OH-)不变,升高温度时,Kw增大,但c(OH-)不变,故c(H+)增大,pH减小。(2)若C点处于直线AB上,则C点溶液显________(填“酸性”“中性”“碱性”或“不确定”)。

提示:中性。直线AB上的点均符合c(H+)=c(OH-),故为中性。否,在盐酸中c(H+)≠c(OH-),所以不可能处于B点2×10-9mol·L-1影响因素水的电离平衡移动影