高中化学人教版选修4教案第3章 第2节 第1课时 水的电离+溶液的酸碱性与pH附答案.docx

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高中化学人教版选修4教案第3章第2节第1课时水的电离+溶液的酸碱性与pH附答案

第二节　水的电离和溶液的酸碱性

第1课时　水的电离　溶液的酸碱性与pH

1．了解水的电离平衡以及影响因素。

（重点）

2．了解水的离子积并能运用其进行简单计算。

（难点）

3．了解溶液的酸碱性与pH的关系和溶液酸碱性的判断依据与方法。

（重难点）

水的电离

[基础·初探]

教材整理　

1．水的电离

水是一种极弱的电解质，电离方程式为2H2OH3O＋＋OH－，也可简写为H2OH＋＋OH－。

2．水的离子积常数

（1）水的电离常数：

K电离＝。

（2）水的离子积常数

KW＝c（H＋）·c（OH－）。

随着温度的升高，水的离子积增大。

在室温下，纯水中的c（H＋）＝c（OH－）＝10－7mol·L－1，KW＝1.0×10－14。

（3）适用范围

KW不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质溶液。

[探究·升华]

[思考探究]

用电导仪测定水的电导率，如下图。

接通直流电源，发现纯水的电导率不为零，说明纯水中含有自由移动的离子，说明纯水中部分水发生了电离。

问题思考：

（1）写出水的电离方程式。

据此判断水分子电离出的H＋和OH－数目相等吗？

【提示】　H2OH＋＋OH－。

水分子电离出H＋和OH－数目相等。

（2）结合弱电解质电离平衡的影响因素，完成下表。

水的电离平衡：

H2OH＋＋OH－　ΔH>0

影响因素

移动方向

c（H＋）

c（OH－）

Kw

升温

______

增大

增大

增大

加酸

左移

______

减小

不变

加碱

左移

______

增大

不变

【提示】　右移　增大　减小

（3）升高温度，水的平衡常数如何变化？

【提示】　升高温度，水的平衡常数增大。

[认知升华]

水的电离

1．水极难电离，通常只有极少量的水分子发生电离；由水分子电离出的

H＋和OH－数目相等；水的电离是可逆的吸热反应。

2．影响水的电离平衡的因素

水的电离：

H2OH＋＋OH－　ΔH>0

条件变化

移动方向

c（H＋）

c（OH－）

KW

电离程度

影响

升高温度

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

3.水电离出的c（H＋）或c（OH－）的计算

KW表达式中，c（H＋）、c（OH－）均表示整个溶液中总物质的量浓度，但是一般情况下有：

（1）酸溶液中KW＝c（H＋）酸·c（OH－）水（忽略水电离出的H＋的浓度），即c（H＋）水＝c（OH－）水＝KW/c（H＋）酸。

（2）碱溶液中KW＝c（H＋）水·c（OH－）碱（忽略水电离出的OH－的浓度），即c（H＋）水＝KW/c（OH－）碱。

（3）纯水中，水电离出的c（H＋）与水电离出的c（OH－）一定相等，即c（H＋）＝

c（OH－）＝。

[题组·冲关]

题组1　影响水的电离平衡的因素

1．25℃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－）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

【解析】　本题考查外界条件对水的电离平衡的影响。

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＋＋SO，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，c（H＋）增大，但仍呈中性，D项不正确。

【答案】　B

2．已知水在25℃和100℃时，电离平衡曲线如图所示：

（1）25℃时水的电离平衡曲线应为________（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－）＝________。

【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曲线变化情况及

c（H＋）、c（OH－）可以判断25℃时水的电离平衡曲线应为A。

（2）A点KW＝10－14，B点KW＝10－12，故由A点变为B点须进行升温。

（3）c（H＋）＝＝mol·L－1

＝10－8mol·L－1。

c（OH－）＝＝mol·L－1＝10－8mol·L－1。

【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100℃　（3）10－8mol·L－1　10－8mol·L－1

题组2　水电离的c（H＋）或c（OH－）的计算

3．常温下，0.1mol·L－1的NaOH溶液中由水电离出的OH－的物质的量浓度为（　　）

A．0.1mol·L－1　　　　　B．1.0×10－13mol·L－1

C．1.0×10－7mol·L－1D．1.0×10－6mol·L－1

【解析】　NaOH为强碱，在水溶液中完全电离为Na＋和OH－，水电离出的OH－很少，可以忽略不计，所以0.1mol·L－1的NaOH溶液中c（OH－）＝

0.1mol·L－1，则由水电离出的OH－的物质的量浓度＝c（H＋）＝＝＝1.0×10－13mol·L－1。

【答案】　B

4．25℃时，下列四种溶液中，由水电离生成的氢离子浓度之比是（　　）

①1mol·L－1的盐酸　②0.1mol·L－1的盐酸　③0.01mol·L－1的NaOH溶液　④1mol·L－1的NaOH溶液

A．1∶10∶100∶1B．1∶10－1∶10－12∶10－14

C．14∶13∶12∶14D．14∶13∶2∶1

【解析】　25℃时，KW＝1×10－14。

酸溶液中由水电离出的c（H＋）等于该溶液中由水电离出的c（OH－），所以①c（H＋）＝1mol·L－1，由水电离出的c（H＋）与溶液中c（OH－）相等，等于10－14mol·L－1；②c（H＋）＝0.1mol·L－1，则由水电离出的c（H＋）＝10－13mol·L－1。

碱溶液中由水电离出的c（H＋）等于

该溶液中的c（H＋），所以，③c（OH－）＝0.01mol·L－1，由水电离出的c（H＋）＝10－12mol·L－1，④由水电离出的c（H＋）＝10－14mol·L－1。

即四种溶液中由水电离出的c（H＋）之比为10－14∶10－13∶10－12∶10－14＝1∶10∶100∶1。

【答案】　A

5．25℃时，在等体积的①0.5mol·L－1的H2SO4溶液中

②0.05mol·L－1Ba（OH）2溶液中　③1mol·L－1NaCl溶液中　④纯水中，发生电离的水的物质的量之比是（　　）

A．1∶10∶107∶107B．107∶107∶1∶1

C．107∶106∶2∶2D．107∶106∶2×107∶2

【解析】　25℃时，0.5mol·L－1H2SO4溶液中c（H＋）＝1mol·L－1，由水电离出的c（H＋）水＝10－14mol·L－1，0.05mol·L－1Ba（OH）2溶液中，c（OH－）＝0.1mol·L－1，由水电离出的c（H＋）水＝10－13mol·L－1，NaCl和纯水中由水电离出的c（H＋）水均为10－7mol·L－1。

则等体积的上述四种溶液中由水电离出的n（H＋）（即电离水的物质的量）之比为10－14∶10－13∶10－7∶10－7＝1∶10∶107∶107。

【答案】　A

溶液的酸碱性与pH

[基础·初探]

教材整理1　溶液的酸碱性

1．溶液的酸碱性与c（H＋）、c（OH－）的关系

c（H＋）与c（OH－）的关系

c（H＋）的范围（25℃）

中性溶液

c（OH－）＝c（H＋）

c（H＋）＝1.0×10－7

酸性溶液

c（OH－）

c（H＋）>1.0×10－7

碱性溶液

c（OH－）>c（H＋）

c（H＋）<1.0×10－7

2.溶液的酸碱性与pH

（1）pH

（2）溶液的酸碱性与pH的关系（常温下）

教材整理2　溶液酸碱性的测定方法

1．酸碱指示剂法

该法只能测其酸碱性，即pH的大致范围，不能测出具体数值，常见的酸碱指示剂的变色范围（pH）：

2．pH试纸法

（1）种类

①广范pH试纸：

其pH范围是1～14（最常用）。

②精密pH试纸：

其pH范围较窄，可判别0.2或0.3的pH差值。

③专用pH试纸：

用于酸性、中性或碱性溶液的专用pH试纸。

（2）使用方法：

把小块pH试纸放在玻璃片上，用蘸有待测液的玻璃棒点在试纸的中央，试纸变色后，与标准比色卡比较来确定溶液的pH。

（3）pH计测定法。

[探究·升华]

[思考探究]

中学化学实验中，淡黄色的pH试纸常用于测定溶液的酸碱性。

在25℃时，若溶液的pH＝7，试纸不变色；若pH<7，试纸变红色；若pH>7，试纸变蓝色。

而要精确测定溶液的pH，需用pH计。

pH计主要通过测定溶液中H＋浓度来测定溶液的pH。

问题思考：

（1）现欲测定100℃沸水的pH及酸碱性，甲同学使用pH试纸测定，请推测pH试纸呈什么颜色，溶液的酸碱性如何？

【提示】　试纸呈淡黄色，沸水呈中性。

（2）同样测定100℃沸水的pH及酸碱性，乙同学选择了pH计，请分析pH计的读数等于7吗？

水溶液还呈中性吗？

【提示】　由于沸水电离程度增大，溶液中c（H＋）增大，所以测定的pH<7，但由于c（H＋）＝c（OH－），溶液呈中性。

（3）由2的实验结果分析pH<7的溶液一定是酸性溶液吗？

那么pH等于大于7的溶液一定分别是中性溶液和碱性溶液吗？

【提示】　不一定。

只有在常温下才能满足。

当在100℃的时候，水的离子积为1.0×10－12，此时中性溶液的pH为6，pH<6的为酸性溶液，pH>6的为碱性溶液。

（4）丙同学测定溶液pH时先将pH试纸润湿后再进行测定。

分析这样测定的pH会有怎样的误差？

【提示】　可能变大，可能变小，也可能不变。

因为用水润湿以后再测定溶液的酸碱性时就相当于稀释溶液，当溶液为酸性时，酸性减弱，pH变大；当溶液为碱性时，碱性减弱，pH变小；当溶液呈中性时，用水润湿，没有影响，所以pH不变。

[认知升华]

1．溶液酸碱性与c（H＋）、c（OH－）、pH的关系

任意温度

常温（25℃）

溶液酸

碱性

c（H＋）与c（OH－）的相

对大小

c（H＋）与c（OH－）的相对大小

pH

c（H＋）>c（OH－）

c（H＋