2018-2019年高中化学 第03章 水溶液中的离子平衡 专题3.2.1 水的电离与溶液的酸碱性导学案 新人教版选修4.doc

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3-2-1 水的电离与溶液的酸碱性（第一课时） 【学习目标】 1．熟悉水的电离，会正确书写水的电离方程式，能正确书写水的离子积常数表达式。 2．会分析外界因素对水的电离平衡的影响。 3．知道溶液酸碱性与pH的关系。 【学习重难点】 学习重点：水的离子积， pH的相关概念，pH与溶液酸碱性的关系。 学习难点：水的离子积， pH的相关概念，pH与溶液酸碱性的关系。 【自主预习】 一、溶液的pH 1．定义 pH= -lg c(H+)，广泛pH的范围为0～14。 注意：当溶液中c(H+)或c(OH-)大于1mol时，不用pH表示溶液的酸碱性。 我们先来回忆一下溶液的pH与酸碱性有什么关系 2、25℃时溶液的酸碱性，任何情况下 酸性:c(H+) ＞c(OH－) c(H+)＞10－7； 中性:c(H+) ＝c(OH－)c(H+)＝10－7；碱性:c(H+) ＜c(OH－) c(H+)＜10－7 3．pH值（一种表达溶液酸碱度的方法） pH定义：pH是c（H+）的负对数，即pH=－lg c（H+）。 如：c（H+） = 110—7mol/L， pH=－lg10—7 ＝7.0 c（H+） = 110—5mol/L， pH=－lg10—5 ＝5.0 c（H+） = 110—9mol/L， pH=－lg10—9 ＝9.0 4．（1）pH与溶液酸碱性的关系（25℃时） pH与溶液的酸碱性比较以及变化趋势 pH 溶液的酸碱性 pH<7 溶液呈 ，pH越小， pH=7 溶液呈中性 pH>7 溶液呈 pH越大， （2）改变溶液pH的常用方法 改变溶液pH的方法 pH变化 采取的措施 若pH增大 若pH减小 （当溶液中氢离子浓度很小时，为了更方便表示酸碱性，通常用pH来表示，当c（H+）>1mol/L或小于10-14时，使用pH值更不方便。所以用物质的量浓度表示更好。 pH一般表示1mol/L以下c（H+） 的浓度） 5． pH的测定方法 ：pH试纸：测定溶液的pH广泛试纸识别差值为1；试纸的使用方法：用干燥洁净的玻璃棒蘸取溶液点在试纸中央，与标准比色卡进行对照得pH 。 pH计：精确测定溶液的pH 读数到 0.01，参看教材P47 二、水的离子积 1．水的电离，水是一种弱电解质，水的电离可以表示为 H2O + H2O H3O+ + OH— 简写为H2O H+ + OH— 水的电离有以下哪几个特点： 能完全电离；②电离过程可逆，存在电离平衡；③条件改变时，电离平衡发生移动。 2．求水的电离平衡常数。 1L水的浓度为： 1000 gL—1 18 gmol—1 = 55．56 molL—1 实验证明，25℃时，1L水中只有110—7mol的水分子发生电离，由于水的浓度是一个定值，那么K电离与C(H2O)的乘积也是一个常数，称为KW。 水的离子积常数 ，在25℃时， Kw = c(H+) c(OH—) =110—14 Kw叫水的离子积常数，简称水的离子积。Kw = 110—14 (说明)在没有特别说明的情况下，水的离子积均指25℃时的数值。 （虽然c(H+) 与 c(OH—)都有单位，但水的离子积常数是没有单位的．在计算时，注意别画蛇添足。） Kw 适用于稀的酸溶液，稀的碱溶液，盐溶液 【预习检测】 1．下列说法正确的是( ) A．水的电离方程式：H2O===H＋＋OH－ B．升高温度，水的电离程度增大 C．在NaOH溶液中没有H＋ D．在HCl溶液中没有OH－ 2．现有如下各化合物：①酒精 ②氯化铵 ③氢氧化钡 ④氨水 ⑤H2SO4 ⑥铜 ⑦H3PO4 ⑧二氧化碳请用物质序号填空： （1）属于电解质的有______________。 （2）属于非电解质的有______________。 （3）属于强电解质的有__________。 （4）属于弱电解质的有__________。 合作探究 探究活动一： 水的电离 1．水是一种极弱的电解质，能够微弱的电离产生H＋和OH－，其过程是可逆过程。请你据此写出水的电离方程式 ，当水电离产生H＋和OH－的速率与H＋和OH－结合成水分子的速率 时，水的电离达到了 状态。 （1）水的电离平衡常数表达式是K电离＝ 。 （2）请你根据水的电离平衡常数表达式，推导并写出水的离子积常数的表达式 。 （3）常温下，水的离子积常数Kw＝1.010－14 mol2L－2，则纯水中[H＋]是 _ ；若某酸溶液中[H＋]＝1.010－4 molL－1，则溶液中[OH－]为 _ 。 2．分析下列条件的改变对水的电离平衡H2OH＋＋OH－的影响，并填写下表： 改变条件 电离平衡 溶液中[H＋] 溶液中[OH－] pH 溶液的酸碱性 Kw 升高温度 加入酸 加入碱 加入钠 [归纳总结] 1．水的离子积常数Kw＝ （1）Kw只与温度有关，温度升高，Kw 。 （2）常温时，Kw＝1.010－14 mol2L－2，不仅适用于纯水，还适用于 。 （3）不同溶液中，[H＋]、[OH－]可能不同，但任何溶液中由水电离出的[H＋]与[OH－]总是 的。 2．外界条件对水的电离平衡的影响 （1）因水的电离是 过程，故温度升高，会 水的电离，[H＋]、[OH－]都 ，水仍呈 。 （2）外加酸(或碱)，水中[H＋]或[OH－] ，会 水的电离，水的电离程度 ，Kw 。 【学以致用】 1．下列关于水的离子积常数的叙述中，正确的是( ) A．因为水的离子积常数的表达式是Kw＝[H＋][OH－]，所以Kw随溶液中[H＋]和[OH－]的变化而变化 B．水的离子积Kw与水的电离平衡常数K电离是同一个物理量 C．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 D．水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K电离是两个没有任何关系的物理量 2.常温下,在0.1 molL-1HCl溶液中,水的离子积常数数值是 ( ) A.1.010-14 B.1.010-13 C.1.3210-14 D.1.3210-15 探究活动二：影响水的电离因素分析 （1）温度：升高温度，水的电离平衡 ，Kw 升高温度， 水的电离，水的电离平衡 移动，使c(H+) 与 c(OH—) ， 例如在100℃时，Kw = 110—12，溶液呈中性时c(H+) = c(OH—) 110—6 molL—1 （2）改变下列条件水的电离平衡是否移动?向哪个方向移动?水的离子积常数是否改变?是增大还是减小?①升高温度 ②加入NaCI ③加NaOH ④加HCI 水中加入酸后，就成了酸溶液，此时溶液中还有OH—吗? （3）溶液的酸碱性与c(H+) 、c(OH—)的关系 在水中加酸时，水的电离平衡移动后， 减小，溶液中 增大；在水中加碱时， 增大， 减小。不论在酸或碱的稀溶液中， 的乘积始终等于水的离子积，在25℃时，为 。在稀溶液中，KW只受 影响，而与溶液的酸碱性和浓度大小无关。 在其它条件一定的情况下，温度升高，KW ，温度降低，KW ，。 （4）在0.01mol/LHCl溶液中 c(H+)= ，c (OH-)= ， c(H＋ )水= ， c(OH－)水= 。 结论：c(H＋ )水 c(OH－)水 （5）在0.01mol/LNaOH溶液中 c (OH-)= ， c(H+)= ， 由水电离出的c(H＋ )水和c(OH－)水, c(H＋ )水= ， c(OH－)水= 。 结论：c(H＋ )水 c(OH－)水 。 【学习小结】 【巩固练习】 1．25℃时,水中存在电离平衡:H2OH++OH-,下列关于水的说法不正确的是 ( ) A.水的电离是吸热过程 B.向水中加入少量稀硫酸,[H+]增大,KW不变 C.含H+的溶液显酸性,含OH-的溶液显碱性 D.水是极弱的电解质,在50℃时[H+]>10-7molL-1 2．下列溶液一定显酸性的是( ) A．溶液中[OH－]>[H＋] B．滴加紫色石蕊试液后变红色的溶液 C．溶液中[H＋]＝10－6 molL－1 D．pH<7的溶液 3．某温度下纯水中[H＋]＝210－7 molL－1，则此时[OH－]＝____________；该温度下向纯水中加盐酸使[H＋]＝510－6 molL－1，则此时[OH－]＝______________。 4． （1）25℃时,在0.01 molL-1HCl溶液中,[H+]= ,[OH-]= ,该溶液中由水电离产生的[H+]= 。 （2）80℃时(Kw=2.510-13mol2L-2),在0.01 molL-1的NaOH溶液中,[OH-]= ,[H+]= 。 【总结与反思】 通过自评、互评、师评相结合对本节学习过程进行反思感悟。 【参考答案】 二、水的离子积 1.水的电离，离有以下哪几个特点： ②③ 【预习检测】1．B 2．（1）②③⑤⑦ （2）①⑧ （3）②③⑤ （4）⑦ 【合作探究】 探究活动一： 1．H2OH＋＋OH－ （1） ； （2） Kw＝[H＋][OH－]。（3）1.010－7_molL－1；1.010－10molL－1。 2． 改变条件 电离平衡 溶液中[H＋] 溶液中[OH－] pH 溶液的酸碱性 Kw 升高温度 右移 增大 增大 减小 中性 增大 加入酸 左移 增大 减小 减小 酸性 不变 加入碱 左移 减小 增大 增大 碱性 不变 加入钠 右移 减小 增大 增大 碱性 不变 [归纳总结]1．[H＋][OH－]；（1）增大；（2）酸、碱的稀溶液；（3）相等；2．（1）吸热，促进，增大，中性；（2）增大，抑制，减小，不变 【学以致用】1．C 2.A 探究活动二 （1）正向移动，增大，促进，正向，均增大 （2） 答案：①平衡正向移动，离子积增大；②平衡不移动，离子积不变；③平衡逆向移动，离子积不变：④平衡逆向移动，离子积不变。结论：加入酸或碱，抑制水的电离，K w不变。 水中加入酸后，就成了酸溶液，此时溶液中还有OH-吗? 有 （3） OH-浓度， H+浓度； OH—浓度，H+浓度；H+浓度和OH—浓度；110—14；温度，增大，减小。 （4）0.01mol/L，110—12mol/L 由水电离出的c(H＋ )水和c(OH－)水, 均为110—12mol/L 结论：c(H＋ )水= c(OH－)水 。（5）0.01mol/L，110—12mol/L 由水电离出的c(H＋ )水和c(OH－)水, 均为110—12mol/L结论：c(H＋ )水= c(OH－)水 。 【巩固练习】 1．C 2． B 3． 210－7 molL－1 810－9 molL－1 4．（1）0.01 molL-1，10-12molL-1 10-12molL-1；（2）0.01 molL-1，2.510-11molL-1