3.2.1水的电离 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第三章 水溶液中的离子反应与平衡 第二节 水的电离和溶液的pH 第一课时 水的电离 1 学习目标 1．认识水的电离存在电离平衡，了解水的电离平衡的影响因素. 2．知道水的离子积常数的表达式及其应用。 3. 了解溶液酸碱性的实质。 4. 了解pH的概念，了解测量溶液pH的方法，会计算溶液的pH。 水的导电性实验 纯水大部分以H2O分子的形式存在，但其中也存在着极少量的离子。 新课导入 25°C，1L水只有10-7molH2O发生电离 1.水的电离方程式 （1）图示 （2）电离方程式：H2O + H2O ⇌ H3O+ + OH-，简写为H2O ⇌H+ + OH-。 （3）任何水溶液中，都存在H+、OH-、H2O三种微粒。 一、水的电离 购买该课件的老师，只享有课件的使用权，可以用于教学和公开课，但不可以有以下行为： （1）不得传播该课件（包括免费分享和二次贩卖） （2）不得将该课件上传到各大网站 （3）不得直接使用该课件参加课件比赛或录课 （4）不得直接在个人公众号发布该课件 【违者必究法律责任】 如发现侵权行为，欢迎联系小杨老师15521324728，不胜感激~ 4 2.水的离子积常数 (1)定义： 在一定温度下，当水的电离达到平衡时,电离产物H+和OH-浓度之积是一个常数,记作KW，叫做水的离子积常数,简称水的离子积。 (2)表达式： KW=c(H+)·c(OH-) 在25 ℃室温下，纯水中的c(H＋)＝c(OH－)＝1×10－7mol·L－1， KW=1.0×10-14  （3）影响因素 Kw只受温度影响。温度升高，水的离子积增大。 T/℃ 0 10 20 25 40 50 100 Kw/10-14 0.114 0.292 0.681 1.00 2.92 5.47 55.0 （4）适用范围 水的离子积不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。 购买该课件的老师，只享有课件的使用权，可以用于教学和公开课，但不可以有以下行为： （1）不得传播该课件（包括免费分享和二次贩卖） （2）不得将该课件上传到各大网站 （3）不得直接使用该课件参加课件比赛或录课 （4）不得直接在个人公众号发布该课件 【违者必究法律责任】 如发现侵权行为，欢迎联系小杨老师15521324728，不胜感激~ 6 【思考与讨论】 体系 纯水（常温） 加入少量盐酸（常温） 加入少量 NaOH溶液（常温） 纯水（90 ℃） 平衡移动方向 c(H＋) c(OH－) c(H＋)和c(OH－)的大小比较 溶液的酸碱性 KW 10－7 mol/L 中性 10－7 mol/L c(H＋) = c(OH－) 减小 增大 增大 减小 碱性 酸性 c(H＋) > c(OH－) c(H＋) < c(OH－) （2） 逆向移动 逆向移动 正向移动 增大 增大 c(H＋) = c(OH－) 中性 1×10－14 不变 不变 增大 （1) 酸性溶液中是否存在OH-? 碱性溶液中是否存在H+? 试解释原因。 存在 H2O ⇌ H+ + OH- 增大c(H+)，则平衡向左移动，水的电离被抑制，由于水的电离平衡仍然存在，Kw不变，则c(OH-)必然会减小。 (2)加入酸 H2O⇌H＋ ＋OH－ △H>0 (1)水电离吸热，升温将促进水的电离，故平衡右移。Kw增大 3.影响水的电离平衡的因素 (3)加入碱 增大c(OH-)，则平衡向左移动，水的电离被抑制，由于水的电离平衡仍然存在，Kw不变，则c(H+)必然会减小。 【例1】室温下，0.1 mol/L的稀盐酸中， c(H+)与c(OH-)各多少？由水电离出的c(H+)水与c(OH-)水各多少 拓展：溶液中水电离出的c(H＋)或c(OH－)的计算方法 H2O ⇌ H+ + OH- HCl = H+ + Cl- c(H+) = c(H+) 酸+ c(H+) 水≈ c(H+) 酸= 0.1 mol/L c(OH-) = Kw /c(H+)＝ 1.0×10-13mol/L 室温下， Kw = c(H＋) • c(OH－) = 1.0×10-14 由水电离出的c(H+)水=c(OH-)水＝ 1.0×10-13 mol/L c(H+) 酸》 c(H+) 水 酸溶液中的全部c(OH-)是水电离产生的 【解析】 【例2】常温下，浓度为0.1 mol·L－1的NaOH溶液中， c(H+)与c(OH-)各多少？由水电离出的c(H+)水与c(OH-)水各多少 H2O ⇌ H+ + OH- NaOH= Na+ + OH- c(OH-) = c(OH-) 碱+ c(OH-) 水≈ c(OH-) 碱= 0.1 mol/L c(H+) = Kw / c(OH-) ＝ 1.0×10-13mol/L 室温下， Kw = c(H＋) • c(OH－) = 1.0×10-14 由水电离出的c(H+)水=c(OH-)水＝ 1.0×10-13 mol/L c(OH-) 碱》 c(OH-) 水 碱溶液中的全部c(H+)是水电离产生的 【解析】 小结：计算溶液中水电离出的c(H+)与c(OH-)时注意以下几点: （1）因为H2O ⇌H+ + OH-,所以由水电离出的c(H+)=c(OH-)。 （2）酸溶液中的OH-和碱溶液中的H+都是水电离出的。 （3）KW表达式中的c(H+)和c(OH-)是溶液中H+和OH-的总浓度。 （4）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。 （5）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。 （6） 由水电离c(H+)水＝ 1.0×10-13 mol/L，溶液可能是酸溶液，也可能是 碱溶液 1、溶液的酸碱性与c(H+)、c(OH-)的关系 溶液的酸碱性由c(H+)和c(OH-)相对大小决定 c(H+) ＝ c(OH-) c(H+) ＞ c(OH-) c(H+) ＜ c(OH-) 中性 酸性 碱性 常温时：KW＝ c(H+) · c(OH-) ＝ 1×10-14 c(H+) =1×10-7mol/L c(H+) ＞1×10-7mol/L c(H+) ＜1×10-7mol/L 二、溶液的酸碱性与pH ①某溶液中c(H＋)＝1×10－6 mol·L－1，该溶液一定呈酸性吗？如何判断溶液的酸碱性？ 提示　未指明温度，不一定呈酸性。 ②在初中化学中我们用pH表示溶液的酸碱度，那么pH与c(H＋)有什么关系呢？ 【思考与讨论】 (1)pH定义：c(H＋)的负对数 (2)计算公式：pH＝－lg c(H＋) c(H＋) =10-pH 2.溶液的pH 例：c(H＋)=1×10-7 mol/L 的中性溶液，pH= -lg10-7 = 7 c(H＋)=1×10-5 mol/L 的酸性溶液，pH= -lg10-5 = 5 c(H＋)=1×10-9 mol/L 的碱性溶液，pH= -lg10-9 = 9 (3) 溶液的pH、c(H＋)及酸碱性的关系，如下图所示25 ℃时： pH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 c(H+)/mol·L-1 100 10-7 10-14 10-2 10-4 10-10 10-12 中性 pH减小，c(H+)增大 酸性增强 pH增大，c(H+)减小 碱性增强 pH适用范围 中性溶液： c(H+)=c(OH-) pH=7 （25℃） 酸性溶液： c(H+)>c(OH-) pH<7 （25℃） 碱性溶液： c(H+)＜c(OH-) pH>7 （25℃） 讨论：当温度为100℃时，溶液的酸碱性和pH的关系？ 当c(H+)或c(OH-)＞1mol/L的溶液，其酸碱性不用pH表示，而是直接用H+浓度或OH-浓度来表示。 3 .溶液酸碱性的测定方法 ①利用pH试纸测定 使用方法：取一小段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待测液点在试纸的中央，当试纸颜色变化稳定后与标准比色卡对照,读出pH。 类型：广泛pH试纸(最常用) 、精密pH试纸、 专用pH试纸。 （1）pH试纸使用前能否用蒸馏水润湿？若用湿润的pH试纸测量溶液的pH对结果有何影响？ 不能用湿润的玻璃棒蘸取待测液，也不能将pH试纸先用水润湿，否则会将溶液稀释，可能导致所测定的pH不准确，使酸性溶液的pH变大，碱性溶液的pH变小，但中性溶液不受影响。不能将试纸伸到溶液中。 若某溶液具有漂白性，则不能用酸碱指示剂测定该溶液的酸碱性，也不能用pH试纸测定其pH。 (2)某同学用pH试纸测量新制氯水的pH为1.0，他的结论正确吗？ 测溶液pH时的三注意 (3)pH试纸不能测c(H＋)或c(OH－)>1 mol·L－1的溶液的pH。 ②用pH计测定（准确读数） pH计，又叫 ，可用来精密测量溶液的pH，其量程为 。 可识别的pH差：0.01。 酸度计 0～14 ③酸碱指示剂法(只能测定溶液的pH范围) 指示剂 变色范围(颜色与pH的关系) 石蕊 <5.0 色 5.0～8.0 色 >8.0 色 酚酞 <8.2 色 8.2～10.0 色 >10.0 色 甲基橙 <3.1 色 3.1～4.4 色 >4.4 色 红 紫 蓝 无 浅红 红 红 橙 黄 工农业生产和科学实验中常常涉及溶液的酸碱性，人们的生活和健康也与溶液的酸碱性有密切关系。因此，测试和调控溶液的pH， 对工农业生产、科学研究，以及日常生活和医疗保健等都具有重要意义。 4.pH的应用 【思考】为了保证正常生理活动，人体各种体液的酸碱度都要维持在一定范围。血浆中的H2CO3/HCO3－缓冲体系对稳定体系的酸碱度发挥着重要作用。请解释H2CO3/HCO3－对体液酸碱度的缓冲作用： 当体系中增加少量强酸时，平衡向正反应方向移动而消耗H＋； 当增加少量强碱时，平衡向逆反应方向移动而消耗OH－。因此，可以防止体系的酸碱度出现较大幅度的变化。 1.下列溶液一定显酸性的是（ ） A. 溶液中c(OH-)＞ c(H+) B. 滴加紫色石蕊溶液后变红色的溶液 C. 溶液中 c(H+)=6×10-7mol/L D. pH＜7的溶液 2.常温下，下列溶液中碱性最强的是（ ） A. pH=11的溶液 B. c(OH-)=0.12mol/L C.1L中溶有 4gNaOH 的溶液 D. c(H+)=1×10-10mol/L的溶液 B B 对点训练 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 3.下表是不同温度下水的离子积数据： 试回答下列问题： （1）若25<t1<t2，则Kw_____(填“>”“<”或“=”)1×10-14，做出此判断的理由是_____。 （2）在t1℃时，测得纯水中的c(H＋)=2.4×10-7mol·L-1，则c(OH-)为_____。该温度下，测得某H2SO4溶液中c(H＋ )=1×10-5mol·L-1，该溶液中c(OH-)=_____mol·L-1。 温度/℃ 25 t1 t2 水的离子积常数 1×10-14 Kw 1×10-12 （1） > 水的电离是吸热过程，升高温度，平衡向电离方向移动，c(H＋)增大，c(OH-)增大，Kw=c(H＋)·c(OH-)，Kw增大 （2） 2.4×10-7mol·L-1 5.76×10-9 对点训练 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 1．单一溶液pH的计算 （1）酸性溶液中，先求c(H+)，再计算pH = -lgc(H+)； （2）碱性溶液中，先求c(OH-)，再由c(H+) = 求 c(H+)， 最后计算pH = -lgc(H+)。 三、pH的计算 最终版有配套例子 24 例1：常温下，计算0.1mol/L的HCl溶液的pH值 解 ∵ c (H+) ＝0.1×1＝0.1mol/L ∴ pH ＝ － lg 0.1 ＝ 1 例2：常温下，0.005 mol/L Ba(OH)2 溶液的pH值 ∵ c(OH－) ＝0.005×2＝0.01mol/L ∴ pH ＝ － lg 10－12 ＝ 12 解 25 1、试计算常温下的： ① 0.005 mol/L H2SO4溶液； ② 将0.4g NaOH固体溶于水得到1L溶液，求溶液pH。 解、①∵ c (H+) ＝0.005×2＝0.01mol/L ∴ pH ＝ － lg 0.01 ＝ 2 ② ∵ c(OH－) ＝0.01 mol/L ∴ pH ＝ － lg 10－12 ＝ 12 练 习 2．混合溶液pH的计算 （1）强酸混合，先求 ，再计算pH = -lgc(H+) 例3：求算25℃时pH=3的盐酸与pH=5的硫酸等体积混合后的pH。 c(H＋) ＝ mol/L ＝5×10－4 mol/L 10－3＋10－5 2 pH＝－lgc(H＋)＝－lg(5×10－4)＝3.3 最终版有配套例子 27 2、常温下，pH=2的盐酸和pH=4的盐酸，若按1:10的体积比混合，则pH为多少？若等体积比混合，则pH为多少？ 练 习 解： pH = -lg[H+] = -lg（1×10-2+10×10-4）/（1+10） = -lg10-3 = 3 1:10 混合 等体积混合 pH = -lg[H+] = -lg（1×10-2+1×10-4）/（1+1） = 2 + lg2 = 2. 3 规律：等于最小pH加上0.3 2．混合溶液pH的计算 （2）强碱混合，先求 ，再求c(H+) ， 最后计算pH = -lgc(H+) 例4：求算25℃时pH=10与pH=12的氢氧化钠等体积混合后的pH。 c(OH－) ＝ mol/L ＝5×10－3 mol/L 10－4 + 10－2 2 c(H＋) ＝ ＝ ＝ 2 ×10－12 mol/L KW c(OH－) 10－14 5×10－3 pH＝－lgc(H＋) ＝－lg(2×10－12)＝11.7 版权归【杨sir化学】公众号（小杨老师15521324728）所有，任何侵权、倒卖、牟利行为，必定诉诸法庭追究法律责任！ 29 3、常温下，pH=13的氢氧化钠和pH=10的氢氧化钠，若按1:10的体积比混合，则pH为多少？若等体积比混合，则pH为多少？ 练 习 解： pH = -lg[H+] = 10-2 mol/L 1:10 混合 COH- = （10-1+10×10-4）/（1+10） = 10-12 mol/L 等体积混合 pH= 12.7 = 12 CH+ = 10-14/ 10-2 规律：等于最大 pH 减去 0.3 （3）强酸强碱混合 ① 恰好完全反应，pH=7(25℃)； ② 酸过量，先求 ，再计算pH = -lgc(H+)； ③ 碱过量，先求 ，再求c(H+) = ， 最后计算pH = -lgc(H+)。 最终版有配套例子 31 例5：常温下，求算pH=4的盐酸与pH=12的氢氧化钠等体积混合后的pH。 据题意可知碱过量，计算过量的氢氧根离子浓度： c(OH－)＝ mol/L＝5×10－3mol/L 10－2－10－4 2 c(H＋) ＝ ＝ ＝2×10－12 mol/L KW c(OH－) 10－14 5×10－3 pH＝－lgc(H＋)＝－ lg(2×10－12)＝11.7 获得该课件的老师，只享有课件的使用权，可以用于教学和公开课，但不可以有以下行为： （1）不得传播该课件（包括免费分享和二次贩卖） （2）不得将该课件上传到各大网站 （3）不得直接使用该课件参加课件比赛或录课 （4）不得直接在个人公众号发布该课件 【违者必究法律责任】 做课件不容易，知识产权应当得到保护，如发现侵权行为，欢迎联系18288733534，不胜感激~ 4、在25℃时，100 mL 0.6mol/L的盐酸与等体积0.4 mol/L 的氢氧化钠溶液混合后，溶液的 pH 值等于多少？ 练 习 5、在25℃时，100 ml 0.4 mol/L的盐酸与等体积0.6 mol/L的氢氧化钠溶液混合后，溶液的pH值等于多少？ 6、常温下pH=12的氢氧化钠和pH=2的硫酸，若等体积比混合，则pH为多少？若按9:11的体积比混合，则pH为多少？若按11:9 的体积比混合，则pH为多少？ 3.若强酸、强碱溶液等体积混合后，pH的变化规律 a.pH酸+pH碱 = 14 b.pH酸+pH碱 < 14 c.pH酸+pH碱 > 14 混合后为中性 pH=7 混合后为酸性 pH=pH酸 +0.3 混合后为碱性 pH=pH碱-0.3 速算规律（常温下，pH相差2以上） 1.若两强酸溶液等体积混合：混合后pH = 混合前pH小+ 0.3 2.若两强碱溶液等体积混合：混合后pH = 混合前pH大- 0.3 7、常温下pH=12的强碱和pH=2的强酸混合，若所得混合溶液的pH=11，则强碱和强酸的体积比为多少？ 练习 8、常温下pH=3的硫酸和pH=10的氢氧化钠溶液混合，两者恰好反应，则酸碱的体积比为多少？ 答案：11:9 答案：1:10 9、（1）常温下pH为12 的NaOH溶液和pH为2的醋酸溶液等体积相混合，则混合液呈_____性 （2）常温下pH为12的氨水和pH为2的盐酸等体积相混合，则混合液呈 ______性 酸 碱 3.稀释溶液 例6：取1mL pH=3的硫酸溶液加水稀释到100mL，溶液的pH变为多少？ c(H+) = pH = - lgc(H+) = - lg10-5 = 5 10-3 mol/L×10-3 L =10-5 mol/L 10-1 L [思考] 若稀释到体积为原来的103倍，则溶液的pH变为多少？ 若稀释到体积为原来的105倍，则溶液的pH变为多少？ pH＝6 pH＝8 pH 会无限接近于7 思考：将pH=3的醋酸稀释100倍后，溶液的pH等于5 吗？ pH<5 获得该课件的老师，只享有课件的使用权，可以用于教学和公开课，但不可以有以下行为： （1）不得传播该课件（包括免费分享和二次贩卖） （2）不得将该课件上传到各大网站 （3）不得直接使用该课件参加课件比赛或录课 （4）不得直接在个人公众号发布该课件 【违者必究法律责任】 做课件不容易，知识产权应当得到保护，如发现侵权行为，欢迎联系18288733534，不胜感激~ [思考] 若稀释到体积为原来的103倍，则溶液的pH变为多少？ 若稀释到体积为原来的105倍，则溶液的pH变为多少？ pH＝8 pH＝6 例7：在25℃时，pH=11的NaOH溶液稀释到原来的100倍，pH 等于多少？ c(OH-) = pH = - lgc(H+) = - lg10-9 = 9 10-3 mol/L×10-3 L =10-5 mol/L 10-1 L c(H+) =Kw/c(OH-)=10-9 mol/L pH 会无限接近于7 思考：将pH=11的氨水稀释100倍后，溶液的pH是否等于9？ pH>9 获得该课件的老师，只享有课件的使用权，可以用于教学和公开课，但不可以有以下行为： （1）不得传播该课件（包括免费分享和二次贩卖） （2）不得将该课件上传到各大网站 （3）不得直接使用该课件参加课件比赛或录课 （4）不得直接在个人公众号发布该课件 【违者必究法律责任】 做课件不容易，知识产权应当得到保护，如发现侵权行为，欢迎联系18288733534，不胜感激~ 【总结】酸、碱稀释时 pH 变化规律 （1）pH = a 的强酸溶液，稀释10m 倍，pH = a + m pH = a 的弱酸溶液，稀释10m 倍，a＜pH＜a + m （2）pH = b 的强碱溶液，稀释10n 倍，pH = b - n pH = b 的弱碱溶液，稀释10n 倍，b - n＜pH＜b （3）酸碱无限稀释，pH只能接近于7，酸不可能大于7，碱不可能小于7。 38 （4）变化趋势 相同体积、相同pH的盐酸、醋酸 pH=m时都加水稀释10n倍 强酸 pH=m+n 弱酸 m＜pH＜m+n pH=m时加水稀释到相同的pH 醋酸加入的水多 V1＜V2 1.有关常温下pH均为3的硫酸和醋酸溶液的说法正确的是(　　) A．分别加水稀释100倍后，硫酸溶液的pH变化比醋酸溶液小 B．两种溶液中，由水电离出的c(H＋)＝1×10－11 mol·L－1 C．与pH＝11的NaOH溶液等体积混合后，都恰好中和 D．分别加入足量锌片充分反应后，两溶液中产生的氢气的量一样多 2.将体积为10 mL、pH为3的乙酸溶液和盐酸分别加水稀释至a mL和b mL,测得稀释后pH均为5,则稀释后溶液的体积(　　) A.a=b=100 mL B.a>b C.a=b=1 000 mL D.a<b B B 练习 明辨是非 (1)如果c(H＋)≠c(OH-)，则溶液一定呈一定的酸碱性________； (2)任何水溶液中都有c(H＋)和c(OH-)________； (3)c(H＋)等于10-6 mol·L-1的溶液一定呈现酸性________； (4)25 ℃时，纯水和烧碱溶液中水的离子积常数不相等________； (5)在100 ℃时，纯水的pH>7________； (6)如果c(H＋)/ c(OH-)的值越大，则酸性越强 ________； 正确 正确 错误 错误 错误 正确 对点训练 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 明辨是非 (7)升高温度，水的电离程度增大，酸性增强 ________； (8)25 ℃时，0.01 mol·L-1的KOH溶液的pH=12________； (9)pH减小，溶液的酸性一定增强________； (10)100 ℃时，0.01 mol·L-1盐酸的pH=2，0.01 mol·L-1的NaOH溶液的pH=10_____； (11)1.0×10-3 mol·L-1盐酸的pH=3，1.0×10-8 mol·L-1盐酸的pH=8 ______； (12)pH=a的醋酸溶液稀释一倍后，溶液的pH=b，则a>b________。 错误 正确 错误 正确 错误 错误 对点训练 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 版权归【杨sir化学】公众号（小杨老师15521324728）所有，任何侵权、倒卖、牟利行为，必定诉诸法庭追究法律责任！ 42 1.90 ℃时，水的离子积Kw=3.8×10-13，则此温度时纯水的pH是（ ） A．等于7 B．大于7 C．小于7 D．等于8 C 2.常温下，将pH=12的NaOH溶液Va L与pH=1的稀盐酸Vb L混合，所得溶液呈中性，则Va ∶Vb 为（ ） A．1 : 1 B．1 : 10 C．10 : 1 D．1 : 100 C 对点训练 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 3.常温下，pH=10的X、Y两种碱溶液各1mL，分别加水稀释到100mL，其pH与溶液体积(V)的关系如图所示，下列说法正确的是（ ） A．稀释前，两种碱溶液中溶质的物质的量浓度 一定相等 B．稀释后，X溶液的碱性比Y溶液的碱性强 C．完全中和X、Y溶液时，消耗同浓度盐酸的 体积：VX>VY D．若8<a<10，则X、Y都是弱碱 D 对点训练 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 4.在25 ℃时,有pH为a的HCl溶液和pH为b的NaOH溶液,取Va L该HCl溶液用该NaOH溶液中和,需Vb L NaOH溶液。请回答下列问题: (1)若a+b=14,则Va∶Vb=　　　　　　　　。  (2)若a+b=13,则Va∶Vb=　　　　　　　　。  (3)若a+b>14,则Va∶Vb=　　　　　　　　,且Va　　　(填“>”“<”或“=”)Vb。  答案:(1)1∶1　(2)1∶10 (3)10a+b-14　> 对点训练 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 $$