新教材适用2024-2025学年高中化学第3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第1课时水的电离溶液的酸碱性学案新人教版选择性必修1

其次节水的电离和溶液的pH第1课时水的电离溶液的酸碱性学习目标1．相识水的电离，水是一种极弱的电解质。2．结合电离常数，了解水的离子积常数，适用于任何水溶液。3．结合真实实例，能推断溶液的酸碱性及pH，驾驭检测溶液pH的方法。4．知道水的离子积常数表达式及其应用。核心素养1．能从微观角度通过c(H＋)和c(OH－)的相对大小推断溶液的酸碱性，培育宏观辨识与微观探析的实力。2．能从电离的角度理解外界条件对水的电离平衡的影响，培育变更观念与平衡思想。追求健康长寿是人类共同的愿望。人们首先要拥有健康，才有可能获得财宝、地位和华蜜。健康从哪里来呢？水是生命之源，假如没有水，就不行能有生命。风靡日本、欧美等国的活性离子水是一种高品质的饮用水。离子水比一般水分子团直径小，渗透作用快，有利于消退体内过多的自由基，能够延缓机体苍老，且对多种疾病有预防和协助治疗的作用。它的诞生，在全世界掀起了一场饮水领域的革命，善待生命，从水起先。你知道水中有哪些粒子吗？人的健康与体液的酸碱性有着很大的关系，人体处于正常状态时血液的pH是7.35～7.45，血液的pH哪怕发生极微小的变更，就会造成身体不适，当pH>7.45时会发生碱中毒，而pH<7.35时则发生酸中毒，严峻时会有生命危急。那么溶液为何会呈现不同的酸碱性？如何测定溶液的酸碱性？血液等体液又是如何维持pH恒定的呢？你知道溶液的酸碱性的强弱与c(H＋)、c(OH－)之间的关系是怎样的吗？新知预习一、水的电离1．水的电离：(1)电离方程式：H2O＋H2OH3O＋＋OH－，简写为H2OH＋＋OH－。(2)电离常数K电离＝eq\f(c(H＋)·c(OH－),c(H2O))。(3)特点：eq\x(难)—极难电离，常温下1L水只有1×10－7mol电离|eq\x(逆)—是可逆过程|eq\x(等)—电离出的c(H＋)_＝__c(OH－)|eq\x(吸)—是_吸热__过程2．水的离子积常数。二、溶液的酸碱性与pH1．溶液的酸碱性：(1)探讨探究(常温下，利用平衡移动原理分析完成下表)：体系c(H＋)变更c(OH－)变更c(H＋)与c(OH－)的关系纯水c(H＋)_＝__c(OH－)纯水中加入少量盐酸_增大___减小c(H＋)_＞__c(OH－)纯水中加入少量氢氧化钠溶液_减小___增大__c(H＋)_＜__c(OH－)(2)结论：2．溶液的pH(1)c(H＋)、pH与溶液酸碱性的关系。25℃时，溶液中c(H＋)、pH与酸碱性的关系如图所示：(2)pH(3)溶液酸碱性的测量。①pH试纸：②pH计：pH计精确度高，可干脆从仪器中读数。(4)pH的应用。应用领域实例人体健康人体的各种体液都有肯定的pH，当酸碱平衡失调时，人体就表现出病变，因而可以利用检测血液中的pH诊断疾病生活应用利用护发素爱护头发，就是通过调整头发的pH使之达到相宜的酸碱度环保领域酸性或碱性的废水，可以利用中和反应调整pH农业生产土壤的pH影响植物对养分的汲取及养分的有效性，各种作物的生长也都对土壤的pH范围有肯定的要求，因而应留意保持土壤的酸碱性科学试验工业生产溶液的pH限制经常是影响试验结果或产品质量、产量的一个关键因素预习自测1．25℃时，水的电离达到平衡：H2OH＋＋OH－。下列叙述正确的是(B)A．向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，OH－浓度减小B．向水中加入少量氢氧化钠固体，OH－浓度增大，Kw不变C．向水中加入少量冰醋酸，平衡逆向移动，H＋浓度减小D．将水加热，Kw增大，H＋浓度不变解析：向水中加入稀氨水，溶液的碱性增加，OH－浓度增大，水的电离受到抑制，平衡逆向移动；向水中加入少量冰醋酸，溶液的酸性增加，H＋浓度增大，水的电离受到抑制，平衡逆向移动；将水加热，Kw增大，H＋浓度增大。2．下列关于溶液酸碱性的说法正确的是(C)A．pH＝7的溶液呈中性B．中性溶液中肯定有c(H＋)＝1.0×10－7mol·L－1C．c(H＋)＝eq\r(Kw)mol·L－1的溶液呈中性D．在100℃时，纯水的pH<7，因此呈酸性解析：只有在25℃时pH＝7为中性溶液，A项错误；在中性溶液中，c(H＋)和c(OH－)肯定相等，但并不肯定等于1.0×10－7mol·L－1，B项错误；由于混合溶液中c(H＋)＝eq\r(Kw)，结合Kw＝c(H＋)·c(OH－)，可推断出c(H＋)＝c(OH－)，所以溶液肯定呈中性，C项正确；100℃的纯水中，虽然pH<7，但c(H＋)＝c(OH－)，还是呈中性，D项错误。3．水存在电离平衡：H2OH＋＋OH－，常温下，Kw的数值为1×10－14。下列说法不正确的是(B)A．常温下，水电离出的c(H＋)＝c(OH－)＝10－7mol·L－1B．向水中加入NaCl，H＋与Cl－结合生成HCl，使水的电离平衡向正反应方向移动C．向水中加入HCl或者NaOH，水的电离平衡都向逆反应方向移动D．变更温度，Kw也会发生变更解析：因为H2OH＋＋OH－，Kw＝c(H＋)×c(OH－)＝1×10－14，所以c(H＋)＝c(OH－)＝eq\r(Kw)＝eq\r(1×10－14)＝1×10－7mol·L－1，故A正确；向水中加入NaCl，由于Na＋与水电离出的OH－或Cl－与水电离出的H＋均不形成弱电解质，不会破坏水的电离平衡，故B错误；因为H2OH＋＋OH－，向水中加入HCl或者NaOH，增大了H＋或OH－的浓度，即增大了生成物浓度，平衡逆向移动，故C正确；因为H2OH＋＋OH－是吸热反应，上升温度，平衡正向移动，Kw增大，反之，Kw减小，故D正确。故选B。学问点1水的电离与Kw问题探究：1．甲同学认为，在水中加入H2SO4，水的电离平衡向左移动，说明是加入H2SO4后c(H＋)增大，平衡左移。乙同学认为，加入H2SO4后，水的电离平衡向右移动，说明为加入H2SO4后，c(H＋)浓度增大，H＋与OH－中和，平衡右移。你认为哪种说法正确？并说明缘由。水的电离平衡移动后，溶液中c(H＋)·c(OH－)是增大还是减小？2．在常温下，0.01mol·L－1的盐酸溶液中，c(OH－)是多少？水电离出的c(H＋)又是多少？3．请与同学探究，在常温下，酸或碱的稀溶液中，由水电离出的c(H＋)和c(OH－)还相等吗？c(H＋)·c(OH－)＝1.0×10－14还成立吗？探究提示：1．甲正确，温度不变，Kw是常数，加入H2SO4，c(H＋)增大，c(H＋)·c(OH－)>Kw，平衡左移。c(H＋)·c(OH－)不变，因为Kw仅与温度有关，温度不变，则Kw不变，与外加酸、碱、盐无关。2．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。3．在酸或碱的稀溶液中由水电离出的c(H＋)和c(OH－)肯定相等，但溶液中全部的c(H＋)和全部的c(OH－)肯定不相等。c(H＋)·c(OH－)＝1.0×10－14仍旧成立。学问归纳总结：1．影响水电离的因素：水的电离H2OH＋＋OH－ΔH>0条件变更移动方向c(H＋)c(OH－)Kw程度影响上升温度右移增大增大增大增大促进加酸左移增大减小不变减小抑制加碱左移减小增大不变减小抑制加活泼金属如Na右移减小增大不变增大促进2.理解Kw应留意的几个问题：(1)Kw揭示了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)Kw只与温度有关。因为水的电离是吸热过程，所以温度上升，有利于水的电离，Kw增大，如100℃，Kw＝1.0×10－12。但是在室温下，Kw为1.0×10－14。(3)Kw不仅适用于纯水，还适用于酸、碱的稀溶液，且由水电离的c水(H＋)＝c水(OH－)。此时，水溶液中水的离子积常数不变。典例1肯定温度下，水溶液中H＋和OH－的浓度变更曲线如图，下列说法正确的是(C)A．上升温度，可能引起由c向b的变更B．该温度下，水的离子积常数为1.0×10－13C．该温度下，加入稀盐酸可能引起由b向a的变更D．该温度下，稀释溶液可能引起由c向d的变更解析：上升温度促进水的电离，c(H＋)和c(OH－)都增大，A错误；该温度下Kw＝c(OH－)·c(H＋)＝1×10－14，B错误；加入HCl，溶液中c(H＋)增大，c(OH－)减小，C正确；稀释时，若c(OH－)减小，则c(H＋)应变大，不行能由c向d变更，D错误。规律方法指导：解答本题需留意以下两点(1)外界因素对水的电离平衡的影响。(2)温度肯定时，c(OH－)·c(H＋)是个常数。变式训练❶下列有关水电离状况的说法正确的是(D)A．25℃时，pH＝12的烧碱溶液与纯碱溶液，水的电离程度相同B．其他条件不变，稀释醋酸钠溶液，水的电离程度增大C．其他条件不变，稀释氢氧化钠溶液，水的电离程度减小D．其他条件不变，温度上升，水的电离程度增大，Kw增大解析：NaOH抑制H2O的电离，Na2CO3促进H2O的电离；其他条件不变，稀释醋酸钠溶液，醋酸钠的水解程度增大，但水解后的溶液中c(OH－)减小，所以水的电离程度减小；其他条件不变，NaOH溶液的浓度越大，水的电离程度越小，所以其他条件不变，稀释氢氧化钠溶液，水的电离程度增大；水的电离是吸热过程，上升温度促进水的电离，溶液中氢离子、氢氧根离子浓度均增大，则水的离子积常数增大，故D项正确。学问点2溶液的酸碱性问题探究：1．常温下，将pH＝5的盐酸稀释到体积为原来的100倍所得的溶液是否呈中性？2．常温下，由水电离出的c(H＋)＝10－10mol·L－1，该溶液呈什么性？3．某溶液中c(H＋)＝10－6mol·L－1，该溶液肯定呈酸性吗？某溶液的pH＝7，该溶液肯定呈中性吗？探究提示：1．常温下，将酸溶液无限稀释，其pH无限接近7但不会等于7，溶液呈酸性。2．可能呈酸性也可能呈碱性。3．因为温度不确定，故不能确定溶液的酸碱性。学问归纳总结：推断溶液酸碱性的标准(1)判定溶液酸碱性的依据是c(H＋)与c(OH－)的相对大小，假如c(H＋)>c(OH－)，溶液显酸性；假如c(H＋)<c(OH－)，溶液显碱性；假如c(H＋)＝c(OH－)，溶液显中性。(2)用pH推断溶液酸碱性时，要留意的条件是温度，不能简洁地认为pH＝7的溶液肯定呈中性，如100℃时，纯水的pH<7，所以运用pH推断溶液酸碱性时需注明温度。(3)用酸碱指示剂推断溶液酸碱性时，要留意指示剂的变色范围。典例2下列有关溶液的酸碱性与pH的说法错误的是(D)A．溶液pH越小，酸性越强，反之，碱性越强B．pH<7的溶液，可能呈酸性C．当溶液中的c(H＋)或c(OH－)较小时，用pH表示其酸碱性更为便利D．把pH试纸干脆插入待测溶液中，测其pH解析：因pH＝－lgc(H＋)，所以pH越小，c(H＋)越大，酸性越强，pH越大，c(H＋)越小，则c(OH－)越大，碱性越强，A项正确；在室温下，pH<7的溶液呈酸性，B项正确；当c(H＋)或c(OH－)小于1mol·L－1时，运用pH表示其酸碱性更为便利，故C项正确；用pH试纸测溶液pH时，不能把pH试纸干脆插入待测溶液中测pH，正确的做法为取一小片pH试纸，放在干净的表面皿上或玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液点于试纸中心，然后与标准比色卡比照读取数据，所以D项错误。规律方法指导：溶液酸碱性与c(H＋)、c(OH－)及pH的关系溶液性质c(H＋)与c(OH－)c(H＋)/(mol·L－1)pH(25℃)随意温度25℃中性c(H＋)＝c(OH－)c(H＋)＝eq\r(Kw)c(H＋)＝1×10－7pH＝7酸性c(H＋)＞c(OH－)c(H＋)>eq\r(Kw)c(H＋)>1×10－7pH<7碱性c(H＋)＜c(OH－)c(H＋)<eq\r(Kw)c(H＋)＜1×10－7pH>7变式训练❷下列溶液肯定呈中性的是(B)A．使石蕊溶液呈紫色的溶液B．c(H＋)＝c(OH－)的溶液C．由强酸、强碱等物质的量反应得到的溶液D．非电解质溶于水得到的溶液解析：使石蕊溶液呈紫色的溶液，可能显酸性、中性或碱性，故A错误；等物质的量的强酸与强碱，由于它们所含H＋和OH－的物质的量未知，因此无法推断它们混合后溶液的酸碱性，故C错误；非电解质溶于水，可以使溶液显酸性、碱性或中性，如SO2溶于水生成H2SO3，溶液显酸性，NH3溶于水生成NH3·H2O，溶液显碱性，乙醇、蔗糖等溶于水，溶液显中性，故D错误。“不当心”与科学发觉闻名的化学家波义耳有一次倾倒浓盐酸时，不当心把酸溅到了紫罗兰的花瓣上。为了洗掉花瓣上的酸，他把花浸在盛水的杯子里。结果他发觉蓝色的花竟变成了红色。受到这一现象的启发，他从各种花、地衣以及树皮和植物的根里制取了不同颜色的浸出液，用这些浸出液去检验各种溶液是酸还是碱，这就是最早的酸碱指示剂。红椰菜除了可供食用外，它的色素对酸碱特别敏感，只要用热水作为溶剂把红椰菜的色素提炼出来，它的色素便会在不同的酸碱值(pH)呈现不同的颜色：pH＝1，深红；pH＝2～3，紫红；pH＝4～6，浅红；pH＝7～9，蓝色；pH＝10，绿色；pH＝11，黄绿；pH＝12～14，黄色。1．水是最珍贵的资源之一。下列表述正确的是(C)A．4℃时，纯水的pH＝7B．温度上升，纯水中的c(H＋)增大，c(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．向水中加入酸或碱，都可抑制水的电离，使水的离子积减小解析：25℃时，纯水的pH＝7,4℃时，纯水的电离程度减小，pH稍大于7，A错误；温度上升，水的电离平衡向右移动，c(H＋)与c(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1.0×10－7mol·L－1，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，D错误。2．已知常温下0.01mol·L－1的CH3COOH溶液中，c(H＋)＝4.32×10－4mol·L－1，则该CH3COOH溶液中水的离子积常数(C)A．小于1×10－14 B．大于1×10－14C．等于1×10－14 D