新教材2023-2024学年高中化学第3章物质在水溶液中的行为第1节水与水溶液第1课时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

第3章物质在水溶液中的行为第1节第1课时水的电离、电解质在水溶液中的存在形态素养目标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计算,培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。2.知道强、弱电解质的区别,理解弱电解质的电离特点,形成证据推理与模型认知的化学核心素养。3.通过不同电解质溶液的导电实验,培养科学探究与创新意识的化学核心素养。基础落实•必备知识全过关重难探究•能力素养全提升目录索引

基础落实•必备知识全过关必备知识一、水的电离1.水的电离纯水中存在少量的H+和OH-,是由水分子电离产生的:H2OH++OH-。2.水的离子积常数(1)表达式:水的电离是一个可逆过程,在一定条件下达到电离平衡,KW=c平(H+)·c平(OH-)。(2)影响因素——温度。①25℃时:KW=1.0×10-14mol2·L-2。

②水的电离是吸热的可逆过程,故温度升高,KW增大。③水的离子积常数只受温度的影响,与c(H+)、c(OH-)的变化无关。(3)应用:在一定温度下,任何稀的电解质溶液中的H+和OH-浓度的乘积都是一个常数。若知道了该温度下水的离子积常数和溶液中的c平(H+),就可以求出c平(OH-);同样,若知道了溶液中的c平(OH-),就可以求出c平(H+)。

水的离子积常数不是水的电离常数

【微思考1】常温时,水电离出的c水(H+)为1×10-13

mol·L-1时,溶液的酸碱性如何?提示水电离产生的c水(H+)=1.0×10-13

mol·L-1,说明水的电离平衡受到抑制,有两种情况:①该溶液可能显酸性,c溶液(H+)=0.1

mol·L-1;②该溶液可能显碱性,c溶液(OH-)=0.1

mol·L-1。故溶液可能呈酸性,也可能呈碱性。【微思考2】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。提示酸性溶液中存在OH-,碱性溶液存在H+。因这些溶液中都存在弱电解质水的电离平衡。二、电解质在水溶液中的存在形态1.强、弱电解质的定义强电解质:在稀的水溶液中能完全电离的电解质。弱电解质:在稀的水溶液中部分电离的电解质。2.电解质与物质类别及在水溶液中的存在形态

3.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NaCl==Na++Cl-。(2)醋酸和一水合氨的电离方程式分别为CH3COOHCH3COO-+H+,NH3·H2ON+OH-。4.溶剂化作用(1)溶剂化作用是指溶质分子或离子与溶剂分子相互吸引的作用。(2)电解质溶于水后的存在形态:由于溶剂化作用,电解质溶于水后以“水合离子”或“水合分子”的形态存在。【微思考3】导电能力强的电解质溶液中的溶质一定是强电解质吗?提示

不一定。电解质溶液的导电能力与电解质的强弱没有必然联系,溶液的导电能力主要取决于离子的浓度及离子所带电荷总数。如果强电解质溶液的浓度很小,而弱电解质溶液的浓度很大,则弱电解质溶液中自由移动离子的浓度相对于强电解质溶液中的可能更大,其导电能力就可能比强电解质溶液的导电能力强。自我检测判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)25℃时,0.1mol·L-1的NaOH溶液中KW=1×10-13mol2·L-2。(

)(2)某温度下,纯水中的c平(H+)=2×10-7mol·L-1,则c平(OH-)=。(

)(3)25℃时,0.01mol·L-1的盐酸中,c平(OH-)=1.0×10-12mol·L-1。(

)(4)强电解质都是可溶性化合物,弱电解质都是难溶性化合物。(

)(5)强电解质溶液的导电能力强,弱电解质溶液的导电能力弱。(

)××√×(6)一定温度下,向纯水中加入NaOH,由于NaOH电离出的OH-抑制H2O的电离,故KW减小。(

)(7)纯水加热时,c平(H+)和c平(OH-)均增大。(

)××√重难探究•能力素养全提升探究一外界条件对水电离平衡的影响问题探究Mg与滴有酚酞的冷水和热水的反应

1.在两支试管中你分别观察到什么现象?提示

盛冷水的试管中:镁带表面有少量气泡产生,在镁带周围溶液变为极浅的红色;盛热水的试管中:镁带表面有大量气泡产生,溶液变为红色。2.为什么镁与冷水和热水反应的剧烈程度不同?提示由于温度升高使水的电离平衡正向移动,H+浓度增大,所以热水中化学反应速率增大。归纳拓展1.影响水电离平衡的因素

影响因素水的电离平衡移动H2OH++OH-影响结果方向原因KWc平(H+)变化c平(OH-)变化c平(H+)与c平(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平(H+)=c平(OH-)降温左移减小减小减小c平(H+)=c平(OH-)外加酸碱加酸左移增大H+浓度不变增大减小c平(H+)>c平(OH-)加碱左移增大OH-浓度不变减小增大c平(H+)<c平(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平(H+)<c平(OH-)【微点拨】①水的电离平衡遵循化学平衡的一般规律,归纳为:②KW的适用范围:不仅适用于纯水,也适用于酸、碱、盐的稀溶液。③任何水溶液中,由水电离出的OH-和H+的浓度都是相等的。2.水电离出的c水(H+)和c水(OH-)的计算(25

℃)(1)中性溶液:c平(H+)=c平(OH-)=1×10-7mol·L-1。(2)溶质为酸的溶液:H+来源于酸和水的电离,而OH-只来源于水。c水(H+)=c平(OH-)。如0.1mol·L-1的HCl溶液中c水(H+)=c平(OH-)=1×10-13mol·L-1。(3)溶质为碱的溶液:OH-来源于碱和水的电离,而H+只来源于水。c水(OH-)=c平(H+)。如0.1mol·L-1的NaOH溶液中c水(OH-)=c平(H+)=1×10-13mol·L-1。应用体验视角1水的电离平衡及KW1.水是最宝贵的资源之一。下列表述正确的是(

)A.4℃时,纯水中c平(H+)=1×10-7mol·L-1B.温度升高,纯水中的c平(H+)增大,c平(OH-)减小C.水的电离程度很小,纯水中主要存在形态是水分子D.在纯水中加入少量硫酸,可抑制水的电离,使水的离子积减小C解析

25

℃时,纯水中c平(H+)=1×10-7

mol·L-1,4

℃时,纯水的电离程度减小,c平(H+)<1×10-7

mol·L-1,A错误;温度升高,水的电离平衡向右移动,c平(H+)与c平(OH-)均增大,B错误;水是一种极弱的电解质,电离程度很小,25

℃时,纯水电离出的H+浓度只有1.0×10-7

mol·L-1,所以纯水中主要存在形态是水分子,C正确;水的离子积不受溶液酸碱性的影响,温度不变,水的离子积不变,D错误。易错警示

水的电离是吸热过程,升高温度,水的电离程度增大,KW增大,即加热可促进水的电离,但水电离产生的H+浓度和OH-浓度一定相等;酸和碱会抑制水的电离,温度不变,KW不变。2.下列说法中正确的是(

)A.水是极弱的电解质,它能微弱电离出H+,所以严格地说纯水呈微酸性B.向水中加入稀氨水,水的电离平衡逆向移动,c平(OH-)降低C.25℃纯水中c平(OH-)·c平(H+)=KW,稀酸、稀碱溶液中KW=c平(OH-)·c平(H+)≠10-14mol2·L-2D.H2O

H++OH-是吸热过程,所以温度升高,平衡向电离方向移动,KW随之增大D解析

水是极弱的电解质,它能微弱电离出等量的H+和OH-,故纯水呈中性,A项错误;向水中加入稀氨水,一水合氨能电离出

和OH-,则溶液中c平(OH-)增大,B项错误;25

℃时,纯水中c平(OH-)·c平(H+)=KW=10-14

mol2·L-2,KW只与温度有关,温度不变,KW不变,故稀酸、稀碱溶液中KW=c平(OH-)·c平(H+)=10-14

mol2·L-2,C项错误;水的电离是吸热过程,温度升高,平衡向电离方向移动,H+和OH-浓度增大,故KW增大,D项正确。3.25℃时,在0.1mol·L-1CH3COOH溶液中,水的离子积常数是(

)A.1.0×10-14mol2·L-2B.1.0×10-13mol2·L-2C.1.32×10-14mol2·L-2D.1.32×10-15mol2·L-2A解析

水的离子积只与温度有关,与溶液的酸、碱性无关。25

℃时,水的离子积常数KW=1.0×10-14

mol2·L-2。视角2影响水的电离平衡的因素4.水的电离平衡曲线如图所示,下列说法不正确的是(

)A.A、C两点可能为纯水B.从A点到C点,可采用的方法:升高温度,同时在水中加入少量氯化钠固体C.从C点到D点,可采用的方法:降低温度,同时在水中加入少量硫酸氢钠固体D.从A点到D点,可采用的方法:温度不变,同时在水中加入少量碱D解析

A、C两点c平(OH-)=c平(H+),所以A、C两点可能为纯水,A项正确;从A点到C点,可采用的方法是升高温度,同时在水中加入少量氯化钠固体,氯化钠不影响溶液的酸碱性,B项正确;从C点到D点,可采用的方法是降低温度到A点,KW减小,然后在水中加入少量硫酸氢钠固体,NaHSO4为强电解质,其电离方程式为NaHSO4═H++Na++

,c平(H+)增大,从而可由A点到D点,C项正确;在A点,温度不变,在水中加入少量碱,c平(OH-)增大,c平(H+)减小,不能到D点,故D项错误。【变式设问】(1)根据图像计算T

℃时水的离子积常数。(2)A、B、C三点对应水的电离度由大到小的顺序为

。

提示

KW=10-6

mol·L-1×10-6

mol·L-1=10-12

mol2·L-2。

提示

B>C>A5.常温下,某溶液中由水电离出的c水(H+)=1.0×10-13mol·L-1,该溶液可能是(

)A.二氧化硫水溶液B.氯化钠水溶液C.硝酸钠水溶液D.硫酸钠水溶液A6.能影响水的电离平衡,并使溶液中的c平(H+)>c平(OH-)的操作是(

)A.向水中投入一小块金属钠B.将水加热煮沸C.向水中通入CO2气体D.向水中加食盐晶体C视角3水的电离平衡的计算7.(1)向水中加入0.1mol·L-1的盐酸,水的电离平衡向

方向移动。

(2)25℃时,0.01mol·L-1的盐酸中,c平(H+)=

mol·L-1,c平(OH-)=

mol·L-1,水电离出来的c水(H+)=

mol·L-1。

逆

解析

向水中加酸会抑制水的电离。

0.011.0×10-121.0×10-12解析

加入盐酸,抑制水的电离,水电离出的H+可忽略不计,溶液中c平(H+)=0.01

mol·L-1,溶液中的c平(OH-)=

=1.0×10-12

mol·L-1,水电离出来的c水(H+)=c平(OH-)=1.0×10-12

mol·L-1。(3)某温度下测得纯水中c平(H+)=2×10-7mol·L-1,则此时c平(OH-)=

;该温度下向纯水中加盐酸使c平(H+)=5×10-6mol·L-1,则此时c平(OH-)=

。

2×10-7

mol·L-18×10-9

mol·L-1解析

纯水中c平(H+)=c平(OH-),则c平(OH-)=2×10-7

mol·L-1,则该温度下KW=4×10-14

mol2·L-2,加入盐酸后,c平(OH-)=

mol·L-1=8×10-9

mol·L-1。8.25℃时,把1mL0.1mol·L-1的稀硫酸加水稀释至溶液体积变为2L,在此溶液中,由水电离产生的H+的浓度接近于(

)A.1×10-4mol·L-1B.1×10-8mol·L-1C.1×10-11mol·L-1D.1×10-10mol·L-1D归纳总结

计算酸碱溶液中由水电离产生的H+或OH-浓度的方法(1)酸溶液中H+主要来自酸的电离,因此可根据溶液中c平(H+)和KW计算溶液中的c平(OH-),由水电离产生的H+或OH-的浓度等于溶液中的c平(OH-)。(2)碱溶液中OH-主要来自碱的电离,因此根据溶液中c平(OH-)和KW计算溶液中的c平(H+),由水电离产生的H+或OH-浓度等于溶液中的c平(H+)。探究二电解质的分类与电离问题探究强弱电解质导电性实验

上述装置①~④中分别盛有浓度均为0.1mol·L-1的NaOH溶液、氨水、HCl溶液、CH3COOH溶液,⑤中盛有1mol·L-1的NaOH溶液。1.根据①~④灯泡的明亮程度你能对电解质进行分类吗?依据是什么?提示能。依据电解质在水溶液中是否完全电离可分为强电解质和弱电解质。2.对比①、⑤灯泡的明亮程度,你认为电解质溶液导电能力与什么因素有关?提示与电解质溶液中离子的浓度有关。归纳拓展1.强电解质与弱电解质的比较

类别强电解质弱电解质电离程度完全电离部分电离化学键类型离子键、共价键共价键电离过程不可逆,用“═”表示可逆,用“”表示溶液中的存在形式水合离子分子、水合离子实例绝大多数的盐(包括难溶性盐);强酸:H2SO4、HCl、HClO4、HBr、HI等;强碱:Ba(OH)2、Ca(OH)2、NaOH、KOH等弱酸:H2CO3、CH3COOH、H2S、HF、HClO等;弱碱:NH3·H2O、Cu(OH)2、Fe(OH)3等水及极少数盐等应用体验视角1电解质的分类1.下列各组物质中都是弱电解质的是(

)A.NH4Cl、HCl、CaCO3B.HF、NH3·H2O、H2SC.NaOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2D.HClO、NH4F、Na2SO3B解析

NH4Cl、HCl、CaCO3均为强电解质,故A不符合题意;HF、NH3·H2O、H2S均为弱电解质,故B符合题意;NaOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2都是强碱,是强电解质,故C不符合题意;HClO是弱电解质,NH4F、Na2SO3是强电解质,故D不符合题意。2.现有以下物质:a.NaCl晶体b.液态SO2

c.液态醋酸d.汞e