浙江专版2023_2024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与pH课件新人教版选择性必修1

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第1课时　水的电离　溶液的酸碱性与pH课前·基础认知课堂·重难突破素养·目标定位随堂训练　素养•目标定位目 标 素 养1.认识水存在电离平衡,了解其影响因素。2.了解水的离子积常数,并能运用其进行简单计算。3.能进行溶液pH的简单计算,掌握测定溶液pH的方法及调控溶液的酸碱性的方法。能选择实例说明溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的重要作用。4.掌握酸碱中和滴定的原理、操作方法和滴定误差分析。知 识 概 览课前·基础认知一、水的电离 2.四个特点: 3.水的离子积常数。(1)含义: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,称为水的离子积常数,简称水的离子积,用KW表示。(2)表达式:KW=　c(H+)·c(OH-)　。 (3)影响因素:KW只受温度影响,由于水的电离是　吸热　过程,温度升高,KW　增大　。在常温下,一般可以认为KW=　1×10-14　。 (4)适用范围:KW适用于纯水及稀的电解质水溶液。微判断 (1)因为水是由水分子构成的,所以水中不存在离子。(　　)(2)水中加入酸或碱,水的电离受到抑制,KW变小。(　　)(3)常温下水的离子积KW=1×10-14,35 ℃时水的离子积KW=2.1×10-14,则35 ℃时水中的c(H+)>c(OH-)。(　　)(4)某温度下,纯水中c(H+)=5×10-7mol·L-1,则c(OH-)=2×10-8 mol·L-1。(　　)××××二、溶液的酸碱性与pH1.溶液酸碱性的判断标准是c(H+)与c(OH-)的相对大小。常温下,中性溶液:c(H+)　=　c(OH-)=　1.0×10-7　 mol·L-1; 酸性溶液:c(H+)　>　c(OH-),c(H+)　>　1.0×10-7 mol·L-1,且c(H+)越大,酸性越　强　; 碱性溶液:c(H+)　<　c(OH-),c(H+)　<　1.0×10-7 mol·L-1,且c(OH-)越大,碱性越　强　。 2.溶液酸碱性的表示方法。(1)当c(H+)或c(OH-)大于或等于1 mol·L-1时,通常用　c(H+)或c(OH-)　直接表示。 (2)当c(H+)或c(OH-)小于1 mol·L-1时,通常用　pH　表示。 3.溶液的pH。(1)表达式:pH=　-lg c(H+)　。 如c(H+)=1.0×10-5 mol·L-1的酸性溶液,pH= 5 。(2)意义:pH越大,溶液碱性越　强　;pH越小,溶液酸性越　强　。 (3)溶液的酸碱性与pH的关系(常温下)。 4.测定溶液pH的方法。(1)pH试纸法。取一小片pH试纸放在玻璃片上,　用玻璃棒蘸取待测液少许,点在pH试纸上,将试纸显示的颜色与标准比色卡对照,读出溶液的pH　。最常用的广泛pH试纸测得溶液的pH范围是　1~14　,且都是　整数　值。 (2)pH计法。可精密测量溶液的pH,量程0~14,可精确到0.01。微思考 用pH试纸测定溶液的pH,若将pH试纸润湿,所测pH一定会有误差吗?提示:不一定。若待测溶液为中性,则测得的pH无误差。微训练 1.将纯水加热至较高温度,下列叙述正确的是(　　)。A.水的离子积变大、pH变小、呈酸性B.水的离子积不变、pH不变、呈中性C.水的离子积变小、pH变大、呈碱性D.水的离子积变大、pH变小、呈中性答案:D解析:H2O的电离为吸热过程,将纯水加热至较高温度,水的电离平衡正向移动,c(H+)、c(OH-)增大,则水的离子积KW=c(H+)·c(OH-)增大,pH=-lg c(H+),pH减小,而c(H+)=c(OH-),仍呈中性。2.某温度下,纯水中的c(H+)=5.0×10-7 mol·L-1,此时c(OH-)=　　　　　 mol·L-1,这种水显　　　(填“酸”“碱”或“中”)性,其理由是　　　　　　　　　;若温度不变,向水中滴入稀盐酸,用pH试纸测得溶液的pH=3,则溶液中c(OH-)=　　　　 mol·L-1。 答案:5.0×10-7　中　c(H+)=c(OH-) 2.5×10-103.常温下,0.1 mol·L-1的NaOH溶液中,c(OH-)=　　　　　　, c(H+)=　　　　　　, (OH-)=　　　　。 答案:0.1 mol·L-1　1×10-13 mol·L-11×10-13 mol·L-1课堂·重难突破一、影响水的电离平衡的因素重难归纳影响水的电离平衡的因素。(1)不同的溶液中,c(H+)与c(OH-)不一定相等,但由水电离产生的c(H+)与c(OH-)一定相等。(2)在纯水中加酸或加碱,都会抑制水的电离。判断溶液中水的电离程度时,酸溶液看c(OH-),碱溶液看c(H+),常温下酸溶液中的c(OH-)和碱溶液中的c(H+)都小于1.0×10-7 mol·L-1。(3)任何稀的电解质水溶液中都有关系c(H+)·c(OH-)=KW,常温下KW=1.0×10-14。保持温度不变,改变其他条件使c(H+)增大时,c(OH-)必然减小,但不会变为0。我们知道,水是由水分子构成的,一般情况下,纯水不导电。用精密的仪器测定纯水的导电性,发现指针发生偏转,说明纯水中存在浓度极小的离子,纯水能发生微弱的电离。水电离程度的大小与温度有关。在水中加入酸、碱或其他物质也会影响水的电离程度。1.与纯水相比,稀盐酸和稀NaOH溶液中,水的电离程度发生了怎样的变化?提示:稀盐酸和稀NaOH溶液中,增大了c(H+)或c(OH-),对水的电离起抑制作用。2.KW=c(H+)·c(OH-)中的c(H+)和c(OH-)一定是水电离出的c(H+)和c(OH-)吗 ?提示:不是。表达式中的c(H+)和c(OH-)均表示整个溶液中的c(H+)和c(OH-)。典例剖析水的电离常数如图所示,曲线上的点都符合c(H+)·c(OH-)=常数,下列说法错误的是(　　)。A.图中温度:T1>T2B.图中五点KW间的关系:B>C>A=D=EC.曲线a、b均代表纯水的电离情况D.若处在B点时,将0.005 mol·L-1的H2SO4溶液与由水电离的c(H+)=1.0×10-12 mol·L-1的KOH溶液等体积混合后,溶液显碱性C解析:由图像可知,A点在T2时的曲线上,而B点在T1时的曲线上,因为A、B点溶液中的氢离子与氢氧根离子的浓度相等,所以是纯水的电离,B点的电离程度大于A点,所以温度T1>T2,A项正确;由图像可知,A、E、D都是T2时曲线上的点,KW只与温度有关,温度相同时KW相同,温度升高,促进水的电离,KW增大,则B>A=D=E,由C点c(OH-)·c(H+)可知,C点的KW大于A点,则KW:B>C>A=D=E,B项正确;由E点和D点c(H+)≠c(OH-)可知其不是纯水的电离,C项错误;B点时,KW=1×10-12,0.005 mol·L-1的H2SO4中c(H+)=0.01 mol·L-1,由水电离的c(H+)=1.0×10-12 mol·L-1的KOH溶液中c(OH-)=1 mol·L-1,两溶液等体积混合后,溶液显碱性,D项正确。学以致用1.一定温度下,测得纯水中c(OH-)=2.5×10-7 mol·L-1,则c(H+)为(　　)。A.2.5×10-7 mol·L-1 B.0.1×10-7 mol·L-1 D.无法确定c(H+)答案:A解析:在纯水中,c(H+)=c(OH-)。一定温度下,测得纯水中c(OH-)=2.5×10-7 mol·L-1,则c(H+)=2.5×10-7 mol·L-1,A项正确。2.某温度下纯水中c(H+)=6×10-7 mol·L-1,则0.01 mol·L-1的盐酸中由水电离出的c(H+)=　　　　　　　。 答案:3.6×10-11 mol·L-1解析:KW=6×10-7×6×10-7=3.6×10-13,0.01 mol·L-1的盐酸中c(H+)=0.01 mol·L-1,故c(OH-)= mol·L-1=3.6×10-11 mol·L-1,所以由水电离出的c(H+)=3.6×10-11 mol·L-1。方法归纳 溶液中由水电离出的c(H+)或c(OH-)的求算模板。二、溶液的酸碱性与pH重难归纳1.溶液酸碱性的判断依据。2.溶液的酸碱性与c(H+)、pH的关系。溶液中c(H+)越小,c(OH-)越大,溶液的酸性越弱,碱性越强,pH越大。不同的电解质溶液会呈现不同的酸碱性。判断溶液的酸碱性,可根据溶液中c(H+)和c(OH-)的相对大小。当c(H+)或c(OH-)都很小时,使用起来不方便,可以使用与c(H+)有直接关系的pH表示溶液的酸碱性,或者比较两种溶液的酸碱性强弱。1.使用pH判断溶液的酸碱性要注意什么问题?提示:水的电离受温度影响,不同温度下纯水或中性溶液的pH不同。使用pH判断溶液的酸碱性时要指明溶液的温度。2.一定温度下,强碱溶液的pH一定比弱碱溶液的pH大吗?提示:不一定,pH的大小取决于溶液中c(OH-)的大小,强碱溶液中的c(OH-)不一定大,弱碱溶液中的c(OH-)不一定小。典例剖析下列说法不正确的是(　　)。A.pH<7的溶液不一定呈酸性B.在相同温度下,物质的量浓度相等的氨水、NaOH溶液, c(OH-)相等C.在相同温度下,pH相等的盐酸、CH3COOH溶液,c(Cl-)=c(CH3COO-)D.氨水与盐酸反应后的溶液,若c(Cl-)=c( ),则溶液呈中性答案:B解析:pH<7的溶液不一定呈酸性,如100 ℃时,pH<7的溶液可能呈碱性,A项正确;NH3·H2O是弱碱,在相同温度下,物质的量浓度相等的氨水、NaOH溶液,氢氧化钠溶液中的c(OH-)大于氨水中的c(OH-),B项错误;在相同温度下,pH相等的盐酸、CH3COOH溶液,c(H+)和c(OH-)分别相等,根据电荷守恒,分别有c(Cl-)+c(OH-)=c(H+),c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+),因此c(Cl-) =c(CH3COO-),C项正确;氨水与盐酸反应后的溶液中存在电荷守恒c(Cl-)+c(OH-)=c( )+c(H+),若c(Cl-)=c( ),则c(OH-)=c(H+),溶液呈中性,D项正确。【拓展延伸】 pH=2的盐酸、CH3COOH溶液各0.5 L与足量锌反应,产生的气体哪个多?答案:CH3COOH溶液产生的气体多。pH=2的盐酸, c(HCl)=0.01 mol·L-1,pH=2的CH3COOH溶液, c(CH3COOH)>0.01 mol·L-1,等体积的两种溶液与足量锌反应,CH3COOH溶液产生的气体多。学以致用1.下列说法正确的是(　　)。A.pH=7的溶液一定显中性B.常温下由水电离的c(OH-)为1×10-8 mol·L-1的溶液一定呈酸性C.c(H+)1×10-7 mol·L-1的溶液一定呈碱性答案:C解析:常温下由水电离的c(OH-)为1×10-8 mol·L-1,可能溶液中c(OH-)=1×10-8 mol·L-1,c(H+)=1×10-6 mol·L-1,溶液呈酸性,也可能溶液中c(H+)=1×10-8 mol·L-1,c(OH-)=1×10-6 mol·L-1,溶液呈碱性。2.t ℃时,某NaOH稀溶液中c(H+)=10-a mol·L-1,c(OH-)=10-b mol·L-1,请回答下列问题。(1)该温度下水的离子积常数KW=　　　　。 (2)该NaOH溶液中NaOH的物质的量浓度为　　　　　　,该NaOH溶液中由水电离出的c(OH-)为　　　　　　。 (3)给该NaOH溶液加热,pH　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。 答案:(1)10-(a+b) (2)10-b mol·L-1　10-a mol·L-1 (3)变小解析:(1)KW=c(H+)·c(OH-)=10-a·10-b=10-(a+b)。(2)c(NaOH)=c(OH-)=10-b mol·L-1;该溶液中c(H+)=10-a mol·L-1,NaOH溶液中H+全是水电离的,随堂训练1.常温下,水的电离达到平衡:H2O H++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-)降低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CH3COOH,平衡逆向移动,c(H+)降低D.将水加热,KW增大,c(H+)不变答案:B解析:解答时要先分析水的电离平衡的移动方向,再讨论c(H+)、c(OH-)或KW的变化。向水中加入稀氨水,c(OH-)增大,平衡逆向移动,c(H+)减小,A项不正确;向水中加入少量固体NaHSO4:NaHSO4══Na++H++ ,c(H+)增大,但KW不变,B项正确;向水中加入少量CH3COOH后,使水的电离平衡逆向移动,c(OH-)减小,c(H+)增大,C项不正确;将水加热,水的电离平衡正向移动,c(H+)、c(OH-)均增大,KW增大,但仍呈中性,D项不正确。2.在相同温度下,0.01 mol·L-1的NaOH溶液和0.01 mol·L-1的盐酸相比,下列说法正确的是(　　)。A.由水电离出的c(H+)相等B.由水电离出的c(H+)都是1.0×10-12 mol·L-1C.由水电离出的c(OH-)都是0.01 mol·L-1D.两者都促进了水的电离答案:A3.下列溶液一定显酸性的是(　　)。A.溶液中c(OH-)>c(H+)B.滴加紫色石蕊溶液后变红色的溶液C.溶液中c(H+)=6×10-7 mol·L-1D.pH<7的溶液答案:B解析:没有指明温度,C、D两项均不能确定酸碱性;A项中溶液呈碱性。4.常温下,下列溶液中碱性最强的是(　　)。A.pH=11的溶液B.c(OH-)=0.12 mol·L-1C.1 L中溶有4 g NaOH的溶液D.c(H+)=1×10-10 mol·L-1的溶液答案:B解析:常温下,可以根据pH或c(H+)比较溶液的酸碱性,同样也可以根据c(OH-)的大小来比较。A、C、D三个选项中溶液的c(OH-)依次为1×10-3 mol·L-1、0.1 mol·L-1、1×10-4 mol·L-1,所以B中溶液的c(OH-)最大,碱性最强。5.常温下,某溶液中由水电离出来的c(H+)=1.0×10-13 mol·L-1,该溶液可能是(　　)。①二氧化硫的水溶液　②氯化钠水溶液　③硝酸钠水溶液　④氢氧化钠水溶液A.①④ B.①②C.②③ D.③④答案:A6.已知25 ℃和t ℃时,水的电离平衡曲线如图所示。 (1)25 ℃时表示纯水的电离平衡的点应为　　　　　(填“A”或“B”),请说明理由:　 。 (2)将A点变为B点,采取的措施是　　　　　　　　。 (3)C点c(H+)=　　　　　　,D点c(OH-)=　　　　　。 答案:(1)A　水的电离是吸热过程,温度低时,电离程度小, c(H+)、c(OH-)小(2)升高温度至t ℃(3)10-8 mol·L-1　10-8 mol·L-1解析:(1)水的电离是吸热过程,当温度升高时,促进水的电离,水的离子积增大,水中c(H+)、c(OH-)都增大,结合图像中A、B两点的情况及c(H+)、c(OH-)可以判断表示25 ℃时纯水的电离平衡的点应为A。(2)A点的KW=10-14,B点的KW=10-12,故由A点变为B点需进行升温。