2024-2025学年新教材高中化学第3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1课时水的电离溶液的酸碱性与pH课件新人教版选择性必修1

第三章

第二节第1课时水的电离溶液的酸碱性与pH素养目标学习要点1.认识水的电离平衡,了解水的离子积常数;能运用弱电解质的电离模型分析水的电离,发展证据推理与模型认知的核心素养。2.认识溶液的酸碱性与pH的关系,会计算溶液的pH,了解溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的应用,发展科学态度与社会责任的核心素养。两个概念:水的离子积、pH。三个因素:影响水的电离平衡的因素(温度、溶液酸碱性、化学反应)。一种依据:根据c(H+)和c(OH-)的相对大小判断溶液的酸碱性。两种方法:测定溶液pH的方法(pH试纸、pH计)。知识点一水的电离基础落实•必备知识全过关1.水的电离水是一种极弱的电解质,能发生微弱的电离,过程示意图如下:存在电离平衡

上述电离方程式为

,可简写为

。

2.水的离子积(1)定义在一定温度下,当水的电离达到平衡时,电离产生

浓度之积是一个常数,叫做水的离子积常数,简称水的离子积,记作

。

(2)表达式及影响因素H+和OH-KW

c(H+)·c(OH-)1×10-14增大

电解质3.外界条件对水的电离平衡的影响其他条件不变的情况下,改变一种条件,分析改变下列条件对水的电离平衡(H2OH++OH-

ΔH>0)的影响,填写下表空格。依据勒夏特列原理分析

改变条件平衡移动方向c(H+)c(OH-)水的电离程度KW升高温度_________

_____________增大_______

通入少量HCl(g)逆向移动_______减小_________

_______

加入少量KOH(s)_________

减小________________

不变加入少量KHSO4(s)_________

_______

_______减小_______

正向移动

增大增大增大增大减小不变逆向移动增大减小逆向移动增大减小不变名师点拨对于水的电离的理解(1)稀溶液中由水电离出的c(H+)、c(OH-)始终相等,即c(H+)水=c(OH-)水。(2)在KW=c(H+)·c(OH-)中,c(H+)、c(OH-)分别代表溶液中H+、OH-的总浓度,并非仅指由水电离产生的c(H+)、c(OH-)。(3)在酸溶液中,H+主要由酸电离产生,OH-则由水电离产生,则KW=c(H+)酸·c(OH-)水。(4)在碱溶液中,OH-主要由碱电离产生,H+则由水电离产生,则KW=c(OH-)碱·c(H+)水。名师点拨对于水的离子积的理解(1)KW反映一定温度下的溶液中c(H+)和c(OH-)的定量关系,适用于纯水及稀的电解质溶液。(2)KW只与温度有关,与溶液的酸碱性及浓度无关。(3)升高温度,KW增大,反之,KW则减小。正误判断(1)水的离子积常数KW与水的电离常数K电离是同一个物理量。(

)(2)水的离子积常数仅仅是温度的函数,随着温度的变化而变化。(

)(3)向纯水中加入少量NaOH固体,水的电离平衡逆向移动,溶液中c(OH-)和KW都减小。(

)×√×重难突破•能力素养全提升探究角度1水的电离及影响因素例1(2024·辽宁六校协作体联考)25℃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,c(H+)减小B.将水加热,水的电离程度增大,KW增大C.向水中加入少量HCl气体,平衡逆向移动,c(H+)减小,c(OH-)减小D.向水中分别加入等量的0.1mol·L-1盐酸与0.1mol·L-1NaOH溶液,两溶液中水的电离程度不相同B解析

向水中加入稀氨水,c(OH-)增大,水的电离平衡逆向移动,c(H+)减小,A错误;将水加热,促进水的电离,水的电离程度增大,c(OH-)、c(H+)均增大,KW增大,B正确;向水中加入少量HCl气体,c(H+)增大,水的电离平衡逆向移动,由于温度不变,KW不变,则c(OH-)减小,C错误;0.1

mol·L-1盐酸中c(H+)=0.1

mol·L-1,0.1

mol·L-1NaOH溶液中c(OH-)=0.1

mol·L-1,而H+和OH-均对水的电离起到抑制作用,二者浓度相同时,两溶液中水的电离程度相同,D错误。[对点训练1](2024·湖北武汉常青联合体联考)25℃时,水的电离达到平衡:H2OH++OH-,下列叙述正确的是(

)A.向平衡体系中加入水,c(H+)增大C.将水加热,KW增大,由中性变成酸性D.向水中加入少量NaOH固体,平衡正向移动,c(H+)降低B解析

向平衡体系中加入水,温度不变,KW不变,纯水中c(H+)不变,A错误;向水中通入少量HCl气体,c(H+)增大,水的离子积常数不变,故c(OH-)减小,

增大,B正确;将水加热,促进水的电离,KW增大,但水仍呈中性,C错误;向水中加入少量NaOH固体,c(OH-)增大,平衡逆向移动,由于KW不变,则c(H+)降低,D错误。探究角度2水的电离平衡曲线及分析例2(2024·安徽滁州九校联考)如图为水的电离平衡曲线,下列说法正确的是(

)A.图中四点所对应的KW的大小关系:b>c>a>dB.25℃时NaCl溶液中c(H+)与100℃时NaCl溶液中c(H+)相等C.若d点为盐酸,稀释该溶液可由d点变化到a点D.将纯水加热,可实现a点变化到b点D解析

水的电离常数KW只与温度有关,根据图中各点温度可得KW的大小关系:b>c>a=d,A错误;温度升高,KW增大,NaCl溶液呈中性,溶液中H+均来自水的电离,故100

℃时NaCl溶液中c(H+)更大,B错误;若d点为盐酸,稀释该溶液,c(H+)减小,由于温度不变,KW不变,则c(OH-)增大,溶液呈酸性,图中a点c(H+)与c(OH-)相等,溶液呈中性,故不能由d点变化到a点,C错误;将纯水加热,促进水的电离,c(H+)、c(OH-)均增大,可实现a点变化到b点,D正确。思维建模

分析水的电离平衡曲线的“三要点”(1)曲线上任意点的KW都相同,即KW=c(H+)·c(OH-)相同,温度相同。(2)曲线外的任意点与曲线上任意点的KW不同,温度不同。(3)实现曲线上点之间的转化需保持温度不变,改变溶液的酸、碱性;实现曲线上点与曲线外点之间的转化需要改变温度。[对点训练2](2024·湖北武汉部分重点校联考)已知在T1、T2温度下水的电离平衡曲线如图所示,下列说法不正确的是(

)A.温度:T1<T2B.一定温度下,改变水溶液中c(H+)或c(OH-)的浓度,KW不会发生变化C.T2温度时,c(H+)=1×10-2mol·L-1的HCl溶液中,水电离出的c(H+)=1×10-10mol·L-1D.将T1温度下0.1mol·L-1盐酸稀释,溶液中所有离子的浓度均相应减小D解析

由图像中数据可计算出,T1温度时KW=1.0×10-14,T2温度时KW=1.0×10-12,由于水的电离是吸热过程,升高温度,KW增大,则有温度:T1<T2,A正确;KW只与水溶液的温度有关,因此改变水溶液中的c(H+)和c(OH-),KW不变化,B正确;T2温度时,c(H+)=1×10-2

mol·L-1的盐酸中,水电离的c(H+)=溶液中的c(OH-)=

mol·L-1=1×10-10

mol·L-1,C正确;T1温度下,将0.1

mol·L-1的盐酸稀释,c(H+)、c(Cl-)减小,但c(OH-)增大,D错误。知识点二溶液的酸碱性与pH基础落实•必备知识全过关1.溶液的酸碱性

判断溶液酸碱性的根本依据在常温下,溶液的酸碱性与溶液中c(H+)、c(OH-)相对大小的关系如下表,用“>”“=”或“<”填空。溶液的酸碱性c(H+)和c(OH-)的关系c(H+)与1×10-7

mol·L-1的关系酸性c(H+)

c(OH-)

c(H+)

1×10-7mol·L-1

中性c(H+)

c(OH-)

c(H+)

1×10-7mol·L-1

碱性c(H+)

c(OH-)

c(H+)

1×10-7mol·L-1

>>==<<2.溶液的pH(1)pH概述pH是c(H+)的负对数,即:pH=

。例如,某溶液中c(H+)=1×10-3mol·L-1,则该溶液的pH=-lg(1×10-3)=

。

(2)适用范围用pH表示溶液的酸碱度时,pH的范围一般在0~14之间。(3)溶液的pH、c(H+)与酸碱性的关系(常温下)-lgc(H+)

33.溶液pH的测量(1)利用pH试纸测量①pH试纸的类型pH试纸不能直接伸入待测液中

②操作方法:取一小块pH试纸置于干燥、洁净的玻璃片或

上,用干燥、洁净的玻璃棒蘸取待测液点在pH试纸中央,当颜色变化稳定后,迅速与

对照,读取pH。

1~1410.2或0.3表面皿标准比色卡(2)利用pH计测量pH计又叫

,可用来精密测量溶液的pH,其量程为

。

不受溶液的酸碱性、强氧化性等影响

酸度计0~14误区警示误区1:c(H+)>1×10-7

mol·L-1的溶液呈酸性,c(H+)<1×10-7

mol·L-1的溶液呈碱性。分析:不一定。根据c(H+)与1×10-7

mol·L-1的相对大小判断溶液的酸碱性时,要注意溶液的温度是否为常温(25

℃)。误区2:pH<7的溶液呈酸性,pH>7的溶液呈碱性。分析:不一定。根据pH与7的大小判断溶液的酸碱性时,要注意溶液的温度是否为常温(25

℃)。如100

℃时纯水的pH=6,但仍呈中性。名师点拨(1)测量溶液的pH,不能将pH试纸预先用蒸馏水润湿,否则会将待测液稀释,可能引起误差。(2)pH试纸不能用于测量某些具有漂白性溶液的pH,如NaClO、HClO溶液等。易错警示(1)根据pH确定溶液中c(H+):c(H+)=10-pH

mol·L-1;(2)根据pH确定溶液中c(OH―),常温下,溶液中c(OH―)=10pH-14

mol·L-1。正误判断(1)pH=6的酸溶液中c(H+)=1×10-6

mol·L-1。(

)(2)pH=8的碱溶液中c(OH-)=1×10-6

mol·L-1。(

)(3)常温下,使酚酞溶液显红色的溶液呈碱性。(

)(4)25

℃时,由水电离产生的c(H+)和c(OH-)的乘积为1×10-18的溶液,该溶液的pH可能是5或9。(

)√×√√重难突破•能力素养全提升探究角度1溶液的酸碱性及判断例1(2024·浙江台州山海协作体联考)已知温度T

℃时水的离子积常数为KW,该温度下,将浓度为amol·L-1的一元强酸HA溶液与bmol·L-1的一元强碱BOH溶液混合,可判定该溶液呈中性的依据是(

)A.a=bB.混合溶液的pH=7D.混合溶液中c(H+)+c(B+)=c(OH-)+c(A-)C解析

题目未指明具体的温度和酸(HA)、碱(BOH)溶液的体积,不能判断其反应情况及溶液的酸碱性,A错误;题目未指明温度是否为25

℃,混合溶液的pH=7,溶液不一定呈中性,B错误;由于KW=c(H+)·c(OH-),若c(H+)=mol·L-1,可得c2(H+)=c(H+)·c(OH-),则有c(H+)=c(OH-),故溶液呈中性,C正确;酸(HA)与碱(BOH)溶液反应后,溶液呈电中性,阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数,则有c(H+)+c(B+)=c(OH-)+c(A-),不能据此判断溶液的酸碱性,D错误。[对点训练1](2024·陕西西安模拟)下列关于溶液酸碱性的说法正确的是(

)A.c(OH-)很小的溶液不可能呈碱性C.pH=6.5的溶液一定呈酸性D.不能使酚酞溶液变红的溶液一定呈中性B解析

c(OH-)很小的溶液可能呈碱性,只要满足c(H+)<c(OH-)溶液就显碱性,A错误;由于KW=c(H+)·c(OH-),若c(OH-)=mol·L-1,可得c2(OH-)=c(H+)·c(OH-),则有c(H+)=c(OH-),故溶液呈中性,B正确;题目未指明溶液的温度,且pH=6.5的溶液可能呈酸性、中性或碱性,C错误;不能使酚酞溶液变红的溶液不一定呈中性,因为酚酞的变色范围是8.2~10.0,D错误。探究角度2溶液pH的计算及估算例2(2024·辽宁六校协作体联考)下列叙述正确的是(

)A.常温下,pH=2的盐酸与pH=12的氨水等体积混合后pH>7B.pH=4的盐酸,稀释到体积为原来的10倍后pH>5C.90℃时,将pH=2的盐酸与pH=12的NaOH溶液等体积混合,溶液显中性D.常温下,将pH=9的NaOH溶液和pH=13的Ba(OH)2溶液等体积混合,所得溶液的pH=11A解析

常温下,pH=2的盐酸中c(H+)=10-2

mol·L-1,pH=12的氨水中c(OH-)=10-2

mol·L-1,但NH3·H2O是弱电解质,氨水的浓度大于10-2

mol·L-1,二者等体积混合反应后,氨水剩余,混合液呈碱性,pH>7,A正确;pH=4的盐酸中c(H+)=10-4

90

℃时,KW>1×10-14,pH=12的NaOH溶液中c(OH-)>10-2

mol·L-1,二者等体积混合反应后,NaOH溶液剩余,所得混合液呈碱性,C错误;常温下,pH=9的NaOH溶液和pH=13的Ba(OH)2溶液中c(OH-)分别为10-5

mol·L-1、0.1

mol·L-1,【变式设问】将B项pH=4的盐酸加水稀释到体积为原来的1000倍,其pH是否等于7?为什么?提示

不能;pH=4的盐酸加水稀释到体积为原来的1

000倍,溶液中c(H+)较小,但不能忽略水电离产生的c(H+),溶液的pH稍小于7。思维建模

酸、碱溶液加水稀释时pH的变化及分析(1)相同体积、相同pH的盐酸和醋酸加水稀释加水稀释至相同的倍数,盐酸的pH大加水稀释至相同的pH,醋酸加入的水多(2)相同pH的酸、碱溶液稀释时pH的变化

稀释过程酸(pH=a)碱(pH=b)弱酸强酸弱碱强碱稀释10n倍pH<a+npH=a+npH>b-npH=b-n无限稀释常温下pH趋向于7[对点训练2](2024·湖南长沙实验中学模拟)常温下,关于溶液的稀释下列说法正确的是(

)A.pH=3的醋酸稀释到体积为原来的100倍,pH=5B.若1mLpH=1的盐酸与100mLNaOH溶液混合后,溶液pH=7,则NaOH溶液的pH=11C.将1L0.1mol·L-1的Ba(OH)2溶液稀释为2L,pH=12D.pH=8的NaOH溶液稀释到体积为原来的100倍,其pH=6B解析

pH=3的醋酸在稀释过程中,醋酸的电离平衡正向移动,稀释到体积为原来的100倍时,溶液的pH范围:3<pH<5,A错误;常温下混合后溶液pH=7,说明酸碱恰好完全反应,溶液呈中性,则有n(H+)=n(OH-),即1×10-3

L×0.1

mol·L-1=0.1

L×c(OH-),解得c(OH-)=1×10-3

mol·L-1,故NaOH溶液的pH=11,B正确;将1

L

0.1

mol·L-1的Ba(OH)2溶液稀释为2

L,c(OH-)=0.2

mol·L-1×=0.1

mol·L-1,此时溶液pH=13,C错误;pH=8的NaOH溶液稀释到体积为原来的100倍,溶液的pH减小,只能无限接近于7,但不可能小于7,D错误。学以致用·随堂检测全达标1234题组1水的电离和水的离子积1.(2024·山西太原第21中检测)水是最宝贵的资源之一,其中存在电离平衡:H2OH++OH-,下列表述正确的是(

)A.pH=6的水一定呈酸性B.温度升高,纯水中c(H+)增大,c(OH-)减小C.在50℃时,水的pH<7,此时c(H+)=c(OH-)D.一定温度下,向水中加入少量稀硫酸,c(H+)增大,水的离子积KW增大C1234解析

纯水的pH随温度的升高而降低,但c(H+)=c(OH-),pH=6的水仍呈中性,A错误;温度升高,纯水电离产生的c(H+)、c(OH-)均增大,仍存在c(H+)=c(OH-),B错误;在50

℃时,水的离子积增大,水的pH<7,但仍是中性,此时c(H+)=c(OH-),C正确;水的离子积只与温度有关,加入少量稀硫酸,由于温度不变,则水的离子积不变,D错误。1