学年高二化学人教版选修四同步导学32第1课时水的电离.docx
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学年高二化学人教版选修四同步导学32第1课时水的电离
第二节
水的电离和溶液的酸碱性
第一课时 水的电离
1.水是极弱的电解质,其电离方程式为H2OH++OH-。
2.常温下,水的离子积常数KW=c(H+)·c(OH-)=1.0×10-14。
3.KW只受温度的影响,不受溶液酸、碱性的影响,温度不变,KW不变。
4.升高温度能促进水的电离,水的离子积常数增大。
水的电离
1.水
水是一种极弱的电解质,电离方程式为H2O+H2OH3O++OH-,简写为H2OH++OH-,水的电离常数K电离=
。
2.影响水电离平衡的因素
改变条件
水的电离
平衡
溶液中
c(H+)
溶液中
c(OH-)
升高温度
右移
增大
增大
加入酸
左移
增大
减小
加入碱
左移
减小
增大
加入活泼
金属(如Na)
右移
减小
增大
1.[双选题]下列微粒中能影响水的电离平衡,且使水的电离平衡向左移动的是( )
A.HSO
B.C2H5OH
C.NaD.[
H]-
解析:
A项HSO
电离出H+使溶液显酸性抑制水的电离;B项C2H5OH是非电解质,对H2O的电离无影响;C项金属钠使H2O电离平衡向右移动;D项为OH-,抑制水的电离。
答案:
AD
水的离子积常数
[自学教材·填要点]
1.推导
由精确的实验可知,25℃时,1L纯水(55.6mol)只有1×10-7molH2O电离,则c(H2O)几乎不变,可视为常数,又因为K电离为常数,所以c(H+)·c(OH-)=K电离·c(H2O)为一常数,记为KW。
2.表达式
KW=c(H+)·c(OH-);
25℃时,KW=1.0×10-14。
3.影响因素
水的离子积KW,只受温度的影响,温度升高,KW增大。
4.适用范围
KW不仅适用于纯水,还可适用于稀的电解质水溶液。
[师生互动·解疑难]
(1)KW揭示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡,H+与OH-共存,只是相对含量不同而已。
(2)水的离子积KW只与温度有关,温度越高,KW越大,所以使用KW时,必须指明温度,如不指明,则认为是25℃。
(3)KW不仅适用于纯水,还适用于酸、碱及盐的稀溶液,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。
2.判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)升高温度,水的电离平衡右移,溶液中的c(H+)和c(OH-)均增大,但KW不变。
( )
(2)25℃时,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-)。
( )
(3)某温度下,纯水中c(H+)=2.0×10-7mol/L,则此时c(OH-)=
=5×10-8mol/L。
( )
(4)25℃时,0.1mol/L的盐酸中,由水电离出的c(H+)=1.0×10-13mol/L。
( )
答案:
(1)×
(2)× (3)× (4)√
主题1:
常温下,浓度均为0.1mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液,由水电离出的c(H+)相等吗?
如何进行计算?
甲
不相等,因为二溶液中的c(H+)是不相等的
乙
甲同学的观点是错误的,两溶液中水电离出的c(H+)是相等的,因为盐酸中,c(H+)=0.1mol/L,c(OH-)=
=10-13mol/L,由水电离的c(H+)水=c(OH-)=10-13mol/L,NaOH溶液中,c(OH-)=0.1mol/L,由水电离出的c(H+)水=
=10-13mol/L
丙
不论是在酸、碱及盐溶液中,由水电离出的c(H+)水和由水电离出的c(OH-)水是相等的
主题2:
抑制水电离的方法有哪些?
甲
降低溶液的温度能使水的电离平衡左移
乙
往水中加入酸,增大c(H+),可抑制水的电离
丙
往水中加入碱,增大c(OH-),可抑制水的电离
外界条件对水的电离平衡的影响
[例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.向水中加入少量固体CH3COOH,平衡逆向移动,c(H+)降低
D.将水加热,KW增大,pH不变
[解析] A项,NH3·H2ONH
+OH-,使c(OH-)增大,平衡逆向移动;B项,NaHSO4===Na++H++SO
,使c(H+)增大,但温度不变,KW不变;C项,CH3COOHCH3COO-+H+,使c(H+)增大,平衡逆向移动;D项,升温,KW增大,c(H+)增大,pH减小。
[答案] B
(1)抑制水电离平衡的方法:
①外加酸或碱;②加入强酸的酸式盐固体(如NaHSO4);③通入酸性气体(如CO2)或碱性气体(如NH3);④降温。
(2)促进水电离平衡的方法:
①升温;②加入活泼金属(如Na、K等)。
1.下列因素能影响水的电离平衡,且能使水的电离平衡向右移动的是( )
A.CH3COOH B.[∶
∶H]-
C.升高温度D.bX-○ +b
解析:
水的电离是吸热的,升温,电离平衡向右移动。
答案:
C
水电离出c(H+)或c(OH-)的计算
[例2] (2011·四川高考改造)25℃时,在等体积的
①0.5mol/L的H2SO4溶液中 ②0.05mol/LBa(OH)2溶液中 ③1mol/LNaCl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/LH2SO4溶液中c(H+)=1mol/L,由水电离出的c(H+)水=10-14mol/L,0.05mol/LBa(OH)2溶液中,c(OH-)=0.1mol/L,由水电离出的c(H+)水=10-13mol/L,NaCl和纯水中由水电离出的c(H+)水均为10-7mol/L。
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
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)。
(2)碱溶液中KW=c(H+)水·c(OH-)碱(忽略水电离出的OH-的浓度)。
(3)水电离出的c(H+)与水电离出的c(OH-)一定相等。
2.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-1B.1.0×10-13mol·L-1
C.1.0×10-7mol·L-1D.无法确定
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+)=
=
=1.0×10-13(mol·L-1)。
答案:
B
[随堂基础巩固]
1.下列说法正确的是( )
A.HCl溶液中无OH-
B.NaOH溶液中无H+
C.NaCl溶液中既无OH-也无H+
D.常温下,任何物质的水溶液中都有H+和OH-,且KW=1×10-14
解析:
任何水溶液中均存在H+和OH-,且常温下,溶液中c(H+)·c(OH-)=1×10-14。
答案:
D
2.常温下,在0.1mol·L-1CH3COOH溶液中,水的离子积是( )
A.1.0×10-14B.1.0×10-13
C.1.32×10-14D.1.32×10-15
解析:
水的离子积只与温度有关,与溶液的酸、碱性无关。
常温下,KW=1.0×10-14。
答案:
A
3.某温度时,测得纯水中c(H+)=2.4×10-7mol·L-1,则c(OH-)为( )
A.2.4×10-7mol·L-1B.1.0×10-7mol·L-1
C.
mol·L-1D.无法确定
解析:
纯水电离出的c(H+)和c(OH-)是相等的,即c(OH-)水=c(H+)水=2.4×10-7mol/L。
答案:
A
4.关于水的离子积常数,下列说法不正确的是( )
A.蒸馏水中,c(H+)·c(OH-)=1×10-14
B.纯水中,25℃时,c(H+)·c(OH-)=1×10-14
C.25℃时,任何以水为溶剂的稀溶液中,
c(H+)·c(OH-)=1×10-14
D.KW值随温度升高而增大
解析:
KW只与温度有关,升高温度,KW增大,25℃时,纯水和任何物质的水溶液中KW=c(H+)·c(OH-)=1×10-14。
答案:
A
5.某温度下,纯水中的c(H+)=2×10-7mol/L,则此时c(OH-)=________。
若温度不变,滴入稀H2SO4使c(H+)=5×10-6mol/L,则c(OH-)=________,由水电离出的c(H+)为________。
解析:
纯水中,c(H+)一定与c(OH-)相等,
存在H2OH++OH-,
所以c(OH-)=2×10-7mol/L。
温度不变,KW=2×10-7×2×10-7=4×10-14不变,
当c(H+)=5×10-6mol/L时,
c(OH-)=
mol/L=8×10-9mol/L。
由H2OH++OH-知,
由水电离出的c(H+)=c(OH-)=8×10-9mol/L。
答案:
2×10-7mol/L 8×10-9mol/L
8×10-9mol/L
[课时跟踪训练]
(时间45分钟 满分60分)
一、选择题(本题包括7小题,每小题3分,共21分)
1.如果25℃时KW=1×10-14,t℃(t>25)时KW=1×10-12,这说明( )
A.t℃时水的电离程度较大
B.前者c(H+)较后者大
C.水的电离过程是一个放热过程
D.KW和T(温度)无直接关系
解析:
t℃的KW大于25℃的KW,说明升高温度,水的电离程度增大,KW增大,即水的电离是一个吸热过程。
答案:
A
2.常温下,下列三种溶液中,由水电离出的氢离子浓度之比为( )
①1mol/L的盐酸 ②0.1mol·L-1的盐酸
③0.01mol·L-1的NaOH
A.1∶10∶100B.0∶1∶12
C.14∶13∶12D.14∶13∶2
解析:
①1mol/L盐酸中c(H+)=1mol/L,
由水电离出的c(H+)水=10-14mol/L,
②0.1mol/L盐酸中,c(H+)=0.1mol/L,
由水电离出的c(H+)水=10-13mol/L,
③0.01mol/LNaOH溶液中,c(OH-)=0.01mol/L,
由水电离出的c(H+)水=10-12mol/L,
则三者由水电离出的氢离子浓度之比为:
10-14∶10-13∶10-12=1∶10∶100。
答案:
A
3.[双选题]给蒸馏水中滴入少量盐酸后,下列说法中错误的是( )
A.c(H+)·c(OH-)乘积不变
B.pH增大了
C.c(OH-)降低了
D.水电离出的c(H+)增加了
解析:
无论溶液是酸性还是碱性,只要温度不变,溶液中c(H+)与c(OH-)的乘积就不变;加入少量盐酸,溶液为酸性溶液,c(H+)增大,pH减小,c(OH-)降低,水电离出的c(H+)等于水电离出的c(OH-),应该也减小。
答案:
BD
4.由水电离出的c(OH-)=1×10-13mol·L-1的无色溶液中,一定能大量共存的离子组是( )
A.Cl-、AlO
、Na+、K+B.Fe3+、NO
、K+、H+
C.NO
、Ba2+、K+、Cl-D.Al3+、SO
、NH
、Cl-
解析:
水电离出的c(OH-)=1×10-13mol·L-1时,溶液可能呈酸性,也可能呈碱性。
A项中AlO
在酸性条件下不能大量共存;B项中Fe3+在碱性条件下不能大量共存,且Fe3+溶液有颜色,H+不能在碱性条件下大量存在;C项在酸性或碱性条件下都能大量共存;D项中Al3+、NH
在碱性条件下不能大量共存。
答案:
C
5.(2012·潍坊模拟)25℃时,水的电离达到平衡:
H2OH++OH-。
下列叙述错误的是( )
A.向水中通入氨气,平衡逆向移动,c(OH-)增大
B.向水中加入少量稀硫酸,c(H+)增大,KW不变
C.将水加热平衡正向移动,KW变大
D.升高温度,平衡正向移动,c(H+)增大,pH不变
解析:
向水中通入NH3,c(OH-)增大,平衡左移,A正确;向水中加入少量稀H2SO4,c(H+)增大,但温度不变,KW不变,B正确;将水加热,水的电离平衡正向移动,KW变大,C正确;升高温度,能促进水的电离,c(H+)增大,pH减小,D错误。
答案:
D
6.[双选题]常温下,某溶液中由水电离出来的c(H+)=1.0×10-13mol·L-1,该溶液可能是( )
A.二氧化硫水溶液B.氯化钠水溶液
C.硝酸钠水溶液D.氢氧化钠水溶液
解析:
c(H+)水=1.0×10-13mol/L<1.0×10-7mol/L,
说明水的电离受到抑制,溶液既可能呈酸性,也有可能呈碱性。
A项,SO2+H2OH2SO3,H2SO3HSO
+H+,HSO
SO
+H+,溶液呈酸性;D项,NaOH===Na++OH-,溶液呈碱性。
答案:
AD
7.(2011·莆田模拟)一定温度下,用水稀释0.1mol/L的一元弱酸HA,随稀释进行,下列数值一定增大的是(KW表示水的离子积,Ka表示HA的电离常数)( )
A.KWB.
C.
D.c(OH-)
解析:
温度不变,KW不变,A不合题意;根据Ka=
,推出
=
=
,加水稀释时,HA电离程度增大,n(HA)减小,n(A-)增大,则
减小,B、C不合题意;加水稀释HA电离程度增大,但是c(H+)减小,由KW不变,可知c(OH-)增大,D符合题意。
答案:
D
二、非选择题(本题包括4小题,共39分)
8.(6分)
(1)某温度(t℃)时,水的KW=1×10-12,则该温度(填“>”、“<”或“=”)________25℃,其理由是______________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)该温度下,在c(H+)=1×10-7mol/L的NaOH溶液中,由水电离出的c(OH-)=________mol/L。
解析:
(1)升高温度,KW增大,现KW=1×10-12>1×10-14,因此温度高于25℃。
(2)NaOH溶液中由水电离出来的c(OH-)等于溶液中c(H+),即为1×10-7mol·L-1。
答案:
(1)> 升温促进水电离,KW增大
(2)1×10-7
9.(6分)在某温度下的水溶液中,c(H+)=10xmol/L,c(OH-)=10ymol/L,x与y的关系如图所示:
(1)该温度下,水的离子积为________。
(2)该温度下,0.01mol/LNaOH溶液中c(H+)为________。
解析:
(1)选取图像中的一点,如当x=-5时,y=-10,故水的Kw=10-5·10-10=10-15。
(2)0.01mol/LNaOH溶液中c(OH-)=10-2mol/L,故c(H+)=
=
=10-13(mol/L)。
答案:
(1)10-15
(2)10-13mol/L
10.(8分)
(1)25℃时,10L水中含OH-的物质的量为________mol,含H+的个数为________个(设阿伏加德罗常数为NA,下同。
)
(2)25℃时,1g水中含H+的个数为________个。
解析:
(1)常温下,KW=1×10-14,c(H+)水=c(OH-)水=1×10-7mol/L。
1L水中含n(OH-)=1×10-7mol,n(H+)=1×10-7mol,故10L水中含OH-的物质的量为1×10-6mol,含H+的个数为10-6NA个。
(2)1L水即1000g水中含H+的物质的量为1×10-7mol,故1g水中含H+的物质的量为1×10-10mol,即含H+的个数为10-10NA个。
答案:
(1)10-6 10-6
A
(2)10-10NA
11.(19分)某同学为探究KW的影响因素,做了以下实验:
(1)查阅资料,不同温度下水的离子积常数。
t/℃
0
10
20
25
40
50
90
100
KW/10-14
0.134
0.292
0.681
1.01
2.92
5.47
38.0
55.0
由此推出:
随着温度的升高,KW的值________;水的电离程度________;水的电离平衡向________移动,水的电离过程是________过程。
(2)取三支烧杯A、B、C,分别加入适量水,再向B、C烧杯中分别加入适量盐酸和NaOH,并分析下表:
纯水
加少量盐酸
加少量NaOH
c(H+)
1.0×10-7
mol/L
增大
c(OH-)
1.0×10-7
mol/L
增大
c(H+)和c(OH-)大小比较
c(H+)
=c(OH-)
c(H+)____
c(OH-)
c(H+)________
c(OH-)
水的电离平衡移动方向
不移动
KW值
1.0×10-14
综上所述,可得出如下结论:
①温度、________、________均能影响水的电离平衡。
②KW只受________的影响,而与其他因素无关。
解析:
水的电离是吸热的,在升高温度时,KW增大,在向水中加入酸或碱时,c(H+)或c(OH-)增大,抑制水的电离,但溶液中只要温度不变,KW不变。
答案:
(1)增大 增大 右 吸热
(2)减小 减小 > < 向左 向左 1.0×10-14
1.0×10-14 ①酸 碱 ②温度
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