内容正文:
第二节 水的电离和溶液的pH
基础课时10 水的电离 溶液的酸碱性与pH
1.认识水的电离,了解水的离子积常数,培养证据推理与模型认知的化学核心素养。
2.认识溶液的酸碱性及pH,掌握检测溶液pH的方法,培养科学探究与创新意识的化学核心素养。
3.能进行溶液pH的简单计算,能调控溶液的酸碱性。能选择实例说明pH的调控在工农业生产和科学研究中的重要作用。
一、水的电离
1.水的电离
水是一种极弱的电解质,电离方程式为H2O+H2OH3O++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-)=10-7 mol·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。
微点拨:①Kw只与温度有关,温度升高,Kw增大。②常温时,Kw=c(H+)aq·c(OH-)aq=1.0×10-14,不仅适用于纯水,还适用于酸、碱的稀溶液。③不同溶液中,c(H+)、c(OH-)可能不同,但任何溶液中由水电离出的c(H+)与c(OH-)总是相等的。
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,平衡向左移动,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,平衡向左移动,c(H+)降低
D.将水加热,Kw增大,c(H+)不变
B [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,平衡向左移动,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,使水的电离平衡向左移动,c(OH-)减小,c(H+)增大,C项不正确;将水加热,水的电离平衡向右移动,c(H+)、c(OH-)均增大,Kw增大,D项不正确。]
二、溶液的酸碱性与pH
1.比较常温时下列情况中,c(H+)和c(OH-)的值或变化趋势(选填“增大”或“减小”“1×10-7 mol·L-1”“相等”)
体系
纯水
向纯水中加入少量盐酸
向纯水中加入少量氢氧化钠溶液
c(H+)
1×10-7mol·L-1
增大
减小
c(OH-)
1×10-7mol·L-1
减小
增大
c(H+)和c(OH-)的大小比较
相等
c(H+)>
c(OH-)
c(H+)<
c(OH-)
2.溶液的酸碱性与c(H+)、c(OH-)的关系(选填“>”“<”或“=”)
c(H+)与c(OH-)的关系
c(H+)的范围(25 ℃)/(mol·L-1)
中性溶液
c(OH-)=c(H+)
c(H+)=1.0×10-7
酸性溶液
c(OH-)<c(H+)
c(H+)>1.0×10-7
碱性溶液
c(OH-)>c(H+)
c(H+)<1.0×10-7
3.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)
(3)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利用pH试纸测定。使用pH试纸的正确操作为取一小块pH试纸于干燥洁净的玻璃片或表面皿上,用干燥洁净的玻璃棒蘸取试液点在试纸上,当试纸颜色变化稳定后迅速与标准比色卡对照,读出pH。
③利用pH计测定。pH计可精确测定试液的pH(读至小数点后2位)。
(4)pH的应用
①医学上血液的pH是诊断疾病的一个重要参数。
②人体健康调节:如洗发时人们用的护发素主要功能是调节头发的pH使之达到适宜的酸碱度。
③环保领域中测定酸性或碱性废水的pH,利用中和反应进行处理。
④在农业生产中调节土壤的pH,更适宜农作物生长。
⑤在科学实验和工业生产中,溶液的pH是影响实验结果或产品质量、产量的一个关键因素。
某溶液的pH=6,则该溶液一定显酸性吗?同样,某溶液的pH=7,则该溶液一定显中性吗?
[提示] pH=6的溶液不一定显酸性,如100 ℃时蒸馏水的pH=6,但呈中性;pH=7的溶液不一定显中性,如100 ℃时pH=7的溶液呈碱性。
水的电离
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1] 由以上实验判断水是不是电解质?若是,请写出水的电离方程式,并判断由水分子电离出的OH-和H+