2023学年完整公开课版水的电离

第三章水溶液中的离子反应与平衡第二节水的电离和溶液的pH第一课时水的电离【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？编号IIIIII现象原理结论灯泡亮灯泡不亮灵敏电流表指针偏转方法一：利用灵敏电流表测定水的导电性水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离正常电路纯水不导电或导电能力弱纯水能导电但导电能力弱方法二：利用手持技术测定水的电导率结论：纯水中含有少量自由移动的离子。精确的导电性实验表明，纯水大部分以H2O的形式存在，但其中也存在着极少量的H3O+和OH-。这表明水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离(如下图):一、水的电离1.水的电离25°C1L水只有10-7molH2O发生电离H2O＋H2OH3O＋

＋OH－简写为H2OH＋

＋OH－25°C，55.6×107个水分子才有1个电离.H+为裸质子，不稳定，与水结合，形成H3O+，即水合氢离子(1)定义当水的电离达到平衡时,电离产物H+和OH-浓度之积是一个常数,叫做水的离子积常数,记作KW，水的离子积常数,简称水的离子积。KW可由实验测得，也可以通过理论计算求得。(2)表达式KW=c(H+)·c(OH-),25℃时,在室温下，纯水中的c(H＋)＝c(OH－)＝10－7mol·L－1，KW=1.0×10-14。

2.水的离子积常数【思考】如何衡量水的电离的限度？表达式中的c(H＋)和c(OH－)均为该溶液中c(H＋)和c(OH－)离子的总浓度，而非仅仅由水电离出的c(H＋)和c(OH－)离子的浓度。酸溶液中：c(H＋)=c水(H+)+c酸(H＋)≈c酸(H＋)、c(OH－)=c水(OH－)碱溶液中：c(H＋)=c水(H＋)、c(OH－)=c碱(OH－)+c水(OH－)≈c碱(OH－)(3)适用范围Kw＝c(H＋)·c(OH－)不仅适用于纯水,还可适用于任何稀的电解质水溶液。例如：25℃时求0.1mol/L的盐酸中由水电离出的氢离子浓度25℃时求0.01mol/L的烧碱溶液中由水电离出的氢离子浓度c水(H＋)=c水(OH－)=c总(OH－)=c水(H＋)=c总(H+)=c水(OH－)=1.0×10-13mol/L=c水(H＋)c水(H＋)=1.0×10-13mol/L=c水(OH－)【思考于讨论】水的离子积也是一个平衡常数，和其他平衡常数一样，它受那些因素影响呢？

分析表格中的数据，有何规律，并解释之。温度越高，Kw越大。

Kw在一定温度下是个常数，水的电离是吸热过程,升高温度，促进水的电离,Kw增大。Kw只于温度有关,与浓度无关。(4)影响因素水的离子积KW只受温度的影响,与溶液的酸碱性无关；温度升高,KW增大。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－)。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。4．水的电离是吸热过程，升高温度，水的电离平衡向电离方向移动，c(H＋)和c(OH－)都增大，故Kw增大，但溶液仍呈中性；对于Kw，若未注明温度，一般认为在常温下，即25℃。思考与讨论1、酸性溶液中是否存在OH-?碱性溶液中是否存在H+?试解释原因。答:酸性溶液中存在OH-,碱性溶液中存在H+。因这些溶液中都存在弱电解质水的电离。2、一定温度下，加水稀释盐酸,溶液中的c(H+)、c(OH-)都减小,对吗?答:不对;稀释盐酸,溶液中的c(H+)减小,但因为温度不变，KW=c(H+)·c(OH-)不变,所以c(OH-)增大。3、试分析酸性溶液中c(H+)、c(OH-)的来源，在酸或碱溶液中水电离出的c(H+)与c(OH-)还相等吗？及KW的计算方法。答:c(H+)来源于酸电离和水电离,且c(H+)酸≫c(H+)水

，c(H+)水可以忽略;c(OH-)来源于水的电离,且电离程度很小。由水电离出的c(H+)与c(OH-)仍然相等；KW=[c(H+)酸+c(H+)水]·c(OH-)水≈c(H+)酸·c(OH-)水。思考：常温下，将0.1molHCl气体通入水中形成1L溶液，c(H+)与c(OH-)还相等吗？KW相变不变？为什么？c(H+)=_______________，来源于_________________

c(OH-)=_______________,来源于_________________KW=_______________。由水电离出的c(H+)水=_______________，c(OH-)水=_______________。0.1mol/L酸的电离和水的电离1.0×10-13mol/L水的电离1.0×10-141.0×10-13mol/L1.0×10-13mol/L点拨—水电离出的c(H＋)或c(OH－)的计算思路Kw表达式中c(H＋)、c(OH－)均表示整个溶液中所有H＋、OH－的总物质的量浓度，但是一般情况下有：(1)酸溶液中Kw＝c(H＋)酸·c(OH－)水(忽略水电离出的H＋的浓度)。(2)碱溶液中Kw＝c(H＋)水·c(OH－)碱(忽略水电离出的OH－的浓度)(3)外界条件改变，水的电离平衡发生移动；但由水电离出的c水(H＋)与c水(OH－)一定相等。例题．常温下，0.1mol·L－1的NaOH溶液中由水电离出的OH－的物质的量浓度为(

)A．0.1mol·L－1B．1.0×10－13mol·L－1C．1.0×10－7mol·L－1D．1.0×10－6mol·L－1B碱溶液中Kw=c(H+)水

·

c(OH-)碱c(OH-)水=c(H+)水=Kwc(OH-)碱=1×10-141×10-1mol/L

=1×10-13mol/L解析:1.在25℃0.01mol/L盐酸溶液中：c(H+)=

，c(OH-)=

；c(H+)水=

，c(OH-)水=

。2.在25℃0.01mol/LNaOH溶液中：c(H+)=

，c(OH-)=

；c(H+)水=

，c(OH-)水=

。0.01mol/L10-12mol/L10-12mol/L10-12mol/L10-12mol/L0.01mol/L10-12mol/L10-12mol/L■加酸后Kw=1×10-14酸溶液中Kw=c(H+)酸

·

c(OH-)水=c(H+)水■加碱后Kw=1×10-14碱溶液中Kw=c(OH-)碱·c(H+)水=c(OH-)水3.影响水的电离平衡的因素H2OH＋

＋OH－△H＞0(1)水电离吸热，升温将促进水的电离，故平衡右移(2)加入酸增大c(H+)，则平衡向左移动，水的电离被抑制，由于水的电离平衡仍然存在，Kw不变，则c(OH-)必然会减小。(3)加入碱增大c(OH-)，则平衡向左移动，水的电离被抑制，由于水的电离平衡仍然存在，Kw不变，则c(H+)必然会减小。c(H＋)↑、c(OH－)↑（4）其它因素：

如向水中加入活泼金属，由于与水电离出的H+直接作用，因而促进了水的电离。

注意：KW是一个温度函数只随温度的升高而增大影响因素水的电离平衡移动影响结果方向原因KWc(H+)变化c(OH-)变化c(H+)与c(OH-)的关系温度升温右移水的电离过程吸热增大增大增大c(H+)=c(OH-)降温左移减小减小减小c(H+)=c(OH-)加酸左移增大了c(H+)不变增大减小c(H+)>c(OH-)加碱左移增大了c(OH-)不变减小增大c(H+)<c(OH-)外加活泼金属右移金属消耗水电离出的H+不变减小增大c(H+)<c(OH-)外界条件对水电离平衡的具体影响加入强酸增大[OH-]增大[H+]

减小[H+]：加入强碱弱酸盐

减小[OH-]：加入强酸弱碱盐升高温度降低温度加入强酸及中强酸的酸式盐。抑制水电离促进水电离加入弱酸加入强碱加入弱碱【总结】练习.温度125℃时,水的电离达到平衡:H2OH++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(OH-)减小B.向水中加入少量固体硫酸氢钠,c(H+)增大,KW不变C.向水中加入少量固体钠,平衡逆向移动,c(H+)减小D.将水加热,KW增大,c(H+)不变B解析:向水中加入稀氨水,OH-浓度增大,水的电离平衡逆向移动,A项错误;硫酸氢钠是强酸酸式盐,向水中加入少量固体硫酸氢钠,其在水溶液中完全电离:c(H+)增大,相当于加酸；由于KW只与温度有关,所以KW不变,B项正确;向水中加入少量固体钠,由于金属钠非常活泼,可与水电离出的H+直接发生置换反应,产生H2,故促进了水的电离,使平衡正向移动,C项错误;将水加热,KW增大,c(H+)、c(OH-)同等倍数增大,D项错误。Kw表达式中，c(H＋)、c(OH－)均表示整个溶液中总物质的量浓度，但是一般情况下有：(1)酸溶液中Kw＝c(H＋)酸·c(OH－)水(忽略水电离出的H＋的浓度)，即c(H＋)水＝c(OH－)水＝Kw/c(H＋)酸。(2)碱溶液中Kw＝c(H＋)水·c(OH－)碱(忽略水电离出的OH－的浓度)，即c(H＋)水＝Kw/c(OH－)碱。(3)纯水中，水电离出的c(H＋)与水电离出的c(OH－)一定相等，即c(H＋)＝c(OH－)＝。4.水电离出的c(H＋)或c(OH－)的计算(1)计算溶液中水电离出的c(H+)与c(OH-)时注意以下几点:①因为H2OH++OH-,所以由水电离出的c(H+)=c(OH-)。②酸溶液中的OH-和碱溶液中的H+都是水电离出的。(2)计算溶液中水电离出的c(H+)与c(OH-)的方法:①计算酸溶液中水电离出的c(H+)时,首先根据已知条件计算溶液中的c(H+)再根据KW=c(H+)·c(OH-)计算出溶液中的c(OH-),然后根据水电离出的c(H+)=c(OH-),确定由水电离出的c(H+)。②计算碱溶液中水电离出的c(OH-)时,首先根据已知条件计算溶液中的c(OH-),再根据KW=c(H+)·c(OH-)计算出溶液中的c(H+),然后根据水电离出的c(OH-)=c(H+),确定由水电离出的c(OH-)。【例题1】常温下，浓度为1×10－5mol/L的盐酸溶液中，由水电离产生的c(H＋)是多少？【解析】Kw＝c(H＋)

·

c(OH－)c(OH－)水＝c(H＋)水＝Kwc(H＋)

＝1×10－9mol/L＝1×10－141×10－5mol/LHCl＝H＋＋Cl－H2OH＋＋OH－c(OH－)水c(OH－)＝c(H＋)水＋c(Cl－)c(H＋)＝【例题2】常温下，浓度为1×10－5mol/L的NaOH溶液中，由水电离产生的c(OH－)是多少？【解析】Kw＝c(H＋)

·

c(OH－)c(OH－)水＝c(H＋)水＝Kwc(OH－)

＝1×10－9mol/L＝1×10－141×10－5mol/LNaOH＝Na＋＋OH－H2OH＋＋OH－c(OH－)水c(OH－)＝c(Na＋)＋c(H＋)水c(H＋)＝解题通法在任何水溶液中，c(H＋)、c(OH－)

可能不同，但是任何水溶液中水电离的c水(H＋)、c水(OH－)

总是相等。任何水溶液中都存在Kw＝c(H＋).c(OH－)，c(H＋)、c(OH－)

表示溶液中总物质的量浓度。（2）0.1mol/L的NaOH溶液中，c(OH－)＝

，c(H＋)＝

；由水电离出的c(OH－)水＝

，c(H＋)水＝

。（1）0.1mol/L的盐酸溶液中，c(H＋)＝

，c(OH－)＝

；由水电离出的c(OH－)水＝

，c(H＋)水＝

。（3）0.1mol/L的NaCl溶液中，c(OH－)＝

，c(H＋)＝

。【例】计算：10－7mol/L10－13mol/L0.1mol/L0.1mol/L10－13mol/L10－13mol/L10－13mol/L10－13mol/L10－13mol/L10－7mol/L课堂小结水的电离影响因素水的离子积：KW＝c(OH－)·c(H＋)(25℃时，KW＝1.0×10－14)温度：酸：碱：T↑，KW↑抑制水的电离，KW不变抑制水的电离，KW不变加入Cu2＋、CH3COO－等消耗OH－或H＋，促进水的电离H2OH＋＋OH－(1)在蒸馏水中滴加浓硫酸,KW不变。

(

)(2)25℃与60℃时,水的pH相等。

(

)(3)25℃时NH4Cl溶液的KW大于100℃时NaCl溶液的KW。

(

)(4)任何水溶液中均存在H+和OH-,且水电离出的c(H+)和c(OH-)相等。

(

)(5)室温下,0.1mol·L-1的HCl溶液与0.1mol·L-1的NaOH溶液中水的电离程度相同。

(

)(6)向水中加入少量硫酸氢钠固体,促进了水的电离,c(H+)增大,KW不变。

(

)××××√√1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)2．下列叙述正确的是(

)A.某温度下,蒸馏水中的c(H+)=2.0×10-7mol·L-1,则该温度一定高于25℃B.25℃时,某液体中c(H+)和c(OH-)的乘积为1×10-14,该液体一定为纯水C.25℃时,向水中加入氢氧化钠固体,水的电离平衡逆向移动,水的离子积减小D.25℃时,0.1mol·L-1的盐酸与0.1mol·L-1的NaOH溶液中,水的电离程度不同

解析:某温度下,蒸馏水中的c(H+)=2.0×10-7

mol·L-1,水的离子积为4×10-14,比25

℃时的水的离子积大,因为水的电离吸热,则该温度必然高于25

℃;25

℃时,任何水溶液中c(H+)和c(OH-)的乘积均为1×10-14;水中加入氢氧化钠固体,水的电离平衡逆向