高中化学苏教版 (2019)选择性必修1第一单元 弱电解质的电离平衡第三课时导学案

这是一份高中化学苏教版 (2019)选择性必修1第一单元 弱电解质的电离平衡第三课时导学案，共8页。

实验表明，水是一种极弱的电解质。水分子之间相互作用，按下图方式发生电离：
[问题探讨]
1．水的电离方程式可简写为什么？并写出水的电离平衡常数表达式。
提示：H2OH＋＋OH－；
K＝ eq \f(c（H＋）·c（OH－）,c（H2O）) 。
2．水的离子积常数是如何推导的？
提示：在一定温度下，纯水和稀溶液中c(H2O)可视为一定值，则有Kw＝K·c(H2O)＝c(H＋)·c(OH－)。
3．已知在25 ℃，水的离子积常数Kw＝1.0×10－14，0.1 ml·L－1盐酸中水电离出的c(H＋)是多少？将盐酸换为NaOH溶液，又该如何计算？
提示：稀的强酸中，H＋主要来源于强酸的电离，而OH－则全部来自于水的电离；稀的强碱中，OH－主要来源于强碱的电离，而H＋则全部来自于水的电离。0.1 ml·L－1盐酸中，水电离出的c(H＋)＝1×10－13 ml·L－1。换为NaOH溶液，则水电离出的c(H＋)＝1×10－13 ml·L－1。
4．温度越高，水的离子积常数越大，为什么？
提示：水的电离是吸热过程，升高温度，有利于平衡正向移动，故Kw增大。
1．水的离子积常数
(1)含义：在一定温度下，纯水和稀溶液中的c(H2O)可视为一定值，因此有：Kw＝K·c(H2O)＝c(H＋)·c(OH－)，Kw称为水的离子积常数，简称水的离子积。
(2)表达式与数值：表达式Kw＝c(H＋)·c(OH－)，
室温时，Kw＝1.0×10－14。
(3)影响因素：Kw只受温度影响，由于水的电离是吸热过程，故温度升高，Kw增大。
2．水电离出的c(H＋)和c(OH－)的计算(25 ℃时)
(1)中性溶液：c(H＋)＝c(OH－)＝1.0×10－7 ml·L－1。
(2)溶质为酸的溶液：H＋来源于酸的电离和水的电离，而OH－只来源于水的电离。如计算0.01 ml·L－1盐酸中由水电离出的c(H＋)，方法是先求出溶液中的c(OH－)＝10－12 ml·L－1，则由水电离出的c(H＋)＝c(OH－)＝10－12 ml·L－1。即：c(OH－)H2O＝c(H＋)H2O＝c(OH－)＝ eq \f(Kw,c（H＋）) 。
(3)溶质为碱的溶液：OH－来源于碱的电离和水的电离，而H＋只来源于水的电离。如计算0.01 ml·L－1 NaOH溶液中由水电离出的c(OH－)，方法是先求出溶液中c(H＋)＝10－12 ml·L－1，则由水电离出的c(OH－)＝c(H＋)＝10－12 ml·L－1。即：c(H＋)H2O＝c(OH－)H2O＝c(H＋)＝ eq \f(Kw,c（OH－）) 。
[名师点拨]
(1)Kw揭示了任何溶液中均存在水的电离平衡，H＋与OH－共存，只是相对含量不同。
(2)Kw＝c(H＋)·c(OH－)不仅适用于纯水(或其他中性溶液)，也适用于一切酸、碱、盐的稀溶液。Kw不随溶液中c(H＋)和c(OH－)的改变而改变。
(3)在Kw＝c(H＋)·c(OH－)表达式中，c(H＋)、c(OH－)均分别表示整个溶液中H＋、OH－的物质的量浓度。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。
1．下列说法正确的是( )
A．水的电离方程式为H2O===H＋＋OH－
B．升高温度，水的电离程度增大
C．NaOH溶液中不存在H＋
D．HCl溶液中不存在OH－
解析：选B 水是弱电解质，只有少部分电离，应用“”表示，故A项错误；水的电离是吸热过程，所以升高温度，水的电离程度增大，故B项正确；在NaOH溶液中，c(OH－)>c(H＋)，在HCl溶液中，c(OH－)2．回答下列问题：
(1)某温度(t ℃)时，水的Kw＝1×10－12，则该温度________25 ℃(填“>”“<”或“＝”)，其理由是___________________________________________________________________。
(2)该温度下，c(H＋)＝1×10－7 ml·L－1的溶液呈________(填“酸性”“碱性”或“中性”)；若该溶液中只存在NaOH溶质，则由H2O电离出来的c(OH－)＝______ml·L－1。
解析：(1)升高温度，Kw增大，现Kw＝1×10－12>1×10－14，因此该温度大于25 ℃。
(2)该温度下该溶液中c(OH－)＝ eq \f(1×10－12,1×10－7) ml·L－1＝1×10－5 ml·L－1，因为c(OH－)>c(H＋)，所以溶液呈碱性；NaOH溶液中由水电离出来的c(OH－)等于溶液中的c(H＋)，即为1×10－7 ml·L－1。
答案：(1)> 升温促进水电离，Kw增大
(2)碱性 1×10－7
eq \a\vs4\al(水的电离平衡的影响因素)
在水的电离平衡中，c(H＋)和c(OH－)的关系如图所示：H2OH＋＋OH－
[问题探讨]
1．水由25 ℃升到100 ℃，水中c(H＋)、c(OH－)均增大，为什么？
提示：水的电离是吸热过程，温度升高，平衡正向移动。
2．25 ℃时，若向溶液中滴加盐酸，水的电离平衡如何移动，在图像上怎样体现？
提示：外加酸(或碱)会抑制水的电离，平衡逆向移动，图像过A点沿曲线向下(或向上)移动。
1．外界条件对水的电离平衡的影响
2.水的电离平衡规律
(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水(H＋)与c水(OH－)一定相等，判断溶液中水的电离程度时，看H＋或OH－哪一个完全来源于水的电离：酸溶液中的c(OH－)或碱溶液中的c(H＋)完全来源于水的电离。
(2)若水电离产生c水(H＋)＝10－a ml·L－1(常温下，a>7)，说明水的电离受到了抑制，溶液可显酸性，也可显碱性。
1．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(H＋)＝10－7 ml·L－1
B．升高温度，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，可抑制水的电离，使水的离子积减小
解析：选C 水的电离是吸热过程，常温下纯水中c(H＋)＝10－7 ml·L－1，A错误；升高温度促进水的电离，氢离子和氢氧根离子浓度均增大，B错误；水在常温下电离出氢离子和氢氧根离子的浓度为10－7 ml·L－1，纯水中主要以水分子形式存在，C正确；向水中加入酸或碱，可抑制水的电离，但水的离子积只随温度的变化而变化，D错误。
2．下列措施能影响水的电离平衡，并使溶液中的c(H＋)>c(OH－)的是( )
A．向纯水中投入少量Na2O2
B．将水加热煮沸
C．向水中通入CO2
D．向水中加入NaCl
解析：选C 生成NaOH，溶液中c(OH－)>c(H＋)；加热可促进水的电离，但c(H＋)＝c(OH－)；CO2可与水反应生成H2CO3，H2CO3可抑制水的电离，但H2CO3电离产生氢离子使溶液中c(H＋)>c(OH－)；NaCl对水的电离无影响。
eq \a\vs4\al(归纳与论证能力)
一定温度下，水溶液中H＋和OH－的浓度变化曲线如图，下列说法正确的是( )
A．升高温度，可能引起由c向b的变化
B．该温度下，水的离子积常数为1.0×10－13
C．该温度下，加入稀盐酸可能引起由b向a的变化
D．该温度下，稀释溶液可能引起由c向d的变化
提示：升高温度促进水的电离，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，不可能由c向d变化，D错误。
1．如图表示水中c(H＋)和c(OH－)的关系，下列判断错误的是( )
A．两条曲线上任意点均有c(H＋)·c(OH－)＝Kw
B．M区域内任意点均有c(H＋)C．图中T1D．XZ线上任意点均有pH＝7
解析：选D 由图像知，两曲线上的任意点均是平衡点，且温度一定，所以其水的离子积是一个常数，A正确；由图像可知，XZ线上任意点均有c(H＋)＝c(OH－)，而M区域在XZ线上面，故M区域内任意点均有c(H＋)2．在水的电离平衡中，c(H＋)和c(OH－)的关系如图所示：
(1)A点水的离子积为1.0×10－14，B点水的离子积为________。造成水的离子积变化的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)下列说法正确的是________(填字母)。
a．图中A、B、D三点处Kw的大小关系：B>A>D
b．AB线上任意点的溶液均显中性
c．B点溶液的pH＝6，显酸性
d．图中温度T1>T2
(3)T2时，若向溶液中滴加盐酸，能否使体系处于B点位置？为什么？________________________________________________________________________。
(4)T2时，若盐酸中c(H＋)＝5×10－4 ml·L－1，则由水电离产生的c(H＋)＝________________。
答案：(1)1.0×10－12 水的电离是吸热过程，温度升高，水的电离程度增大，即离子积增大 (2)b
(3)否，加入盐酸，c(H＋)>c(OH－)，所以体系不可能处于B点位置 (4)2×10－9 ml·L－1
[分级训练·课课过关]________________________________________________________
1．下列说法正确的是( )
A．c(H＋)＝ eq \r(Kw) 的溶液一定呈中性
B．将水加热，Kw增大，pH不变，仍呈中性
C．向水中加入少量碳酸氢钠固体，溶液中c(H＋)增大，Kw不变
D．向0.1 ml·L－1醋酸溶液中加水，溶液中水电离产生的c(H＋)将减小
解析：选A Kw＝c(H＋)·c(OH－)，若c(H＋)＝ eq \r(Kw) ，说明c(H＋)＝c(OH－)，所以溶液一定呈中性，A正确；水的电离为吸热过程，加热促进水的电离，Kw增大，c(H＋)增大，则pH减小，但仍呈中性，B错误；碳酸氢钠溶于水使溶液显碱性，溶液中c(OH－)增大，c(H＋)减小，Kw不变，C错误；向0.1 ml·L－1醋酸溶液中加水，c(H＋)减小，Kw＝c(H＋)·c水(OH－)，c水(OH－)增大，c水(OH－)＝c水(H＋)，则溶液中水电离产生的c(H＋)增大，D错误。
2．一定温度下，向蒸馏水中滴入少量盐酸后，下列说法错误的是( )
A．c(H＋)·c(OH－)不变 B．pH减小
C．c(OH－)减小 D．水电离出的c(H＋)增大
解析：选D 无论溶液呈酸性、中性还是碱性，只要温度不变，溶液中c(H＋)与c(OH－)的乘积就不变，A项正确；加入少量盐酸，溶液呈酸性，c(H＋)增大，pH减小，B项正确；加酸抑制水的电离，使水电离出的c(OH－)和c(H＋)都减小，C项正确，D项错误。
3．某温度下，纯水中c(H＋)＝2.0×10－7 ml·L－1，则此时c(OH－)＝______________，保持温度不变，向水中逐滴滴入盐酸，使c(H＋)＝5.0 ml·L－1，则此时溶液中 c(OH－)＝______________。
解析：纯水中c(H＋)＝c(OH－)，据此先求出c(OH－)＝2.0×10－7 ml·L－1，再确定此温度下Kw＝4.0×10－14。根据“温度不变，Kw不变”，则滴入盐酸后，溶液中c(OH－)＝ eq \f(4.0×10－14,5.0) ml·L－1＝8.0×10－15 ml·L－1。
答案：2.0×10－7 ml·L－1 8.0×10－15 ml·L－1
明课程标准
扣核心素养
1.认识水的电离。
2.了解水的离子积常数，并能应用水的离子积常数进行相关计算。
变化观念与平衡思想：认识水的电离存在电离平衡，理解水的电离平衡的影响因素，会分析水的电离平衡的移动。了解水的离子积常数，并能用其进行相关计算。
影响
因素
水的电离平衡移动H2O
H＋＋OH－
影响结果
方向
原因
Kw
c(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－)
外加酸、碱
加酸
左移
增大
c(H＋)
不变
增大
减小
c(H＋)>
c(OH－)
加碱
左移
增大
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－)