3.1.3 水的电离平衡-【优化探究】2025-2026学年高中化学选择性必修1同步导学案配套课件 苏教版（2019）

优化探究 专题3　水溶液中的离子反应 第一单元　弱电解质的电离平衡 第3课时　水的电离平衡 [课程标准要求]　1.认识水的电离,了解水的离子积常数。2.能运用弱电解质的电离模型分析水的电离,分析外界条件对水的电离平衡的影响。 3.会计算酸碱溶液中水电离出的c(H+)或c(OH-),能分析水的电离平衡曲线。 任务一　水的电离平衡 任务二　Kw的应用 课时作业　巩固提升 任务一　水的电离平衡 1.水的电离 (1)水是一种极弱的 　　　　。  水的电离为　　　过程,自身电离示意图如下:    电离方程式:　　　　　　　 　　　　,  简写为:　　　　　　　　　　　。  电解质 吸热 H2O+H2O⥫⥬H3O+ +OH- 　H2O⥫⥬H++OH- (2)水的电离平衡表达式:　　　　　　　　,纯水和稀溶液中c(H2O)视为常数,则c(H+)·c(OH-)=K·c(H2O)为新的　　　　　,用Kw表示。  K=　 常数 2.水的离子积常数 概念 当水的电离达到平衡时,　 　　　　　　　　　　,叫做水的离子积常数,简称　　　　　　,记作Kw  表达式 　　　　　　　　　,25 ℃时,Kw=　　　　　　  影响 因素 只与　　　　,升高温度Kw　　　,与溶液的酸碱性　　　  适用 范围 适用于 　　　和任何稀的　　　　　  电离产物H+和OH-浓度之积 水的离子积 Kw=c(H+)·c(OH-)　 1.0×10-14 温度有关　 增大　 无关 纯水 电解质溶液 3.外界条件对水的电离平衡的影响 分析下列条件的改变对水的电离平衡H2O⥫⥬H++OH-　ΔH>0的影响,并填写下表: 改变条件 平衡移 动方向 c(H+) c(OH-) 水的电 离程度 Kw 升高温度 　   　   　   　  　   加入 HCl(g) 　   　   　   　   　   加入 NaOH(s) 　   　   　   　   　   右移 增大 增大 增大 增大 左移 增大 减小 减小 不变 左移 减小 增大 减小 不变 改变条件 平衡移 动方向 c(H+) c(OH-) 水的电 离程度 Kw 加入活泼 金属(如Na) 　  　   　   　   　   加入 NaHSO4(s) 　  　   　   　   　   右移 减小 增大 增大 不变 左移 增大　 减小 减小　 不变 (1)升高温度,若Kw增大到10-12,则纯水电离出的c(H+)=10-6 mol·L-1。 (　　) (2)在纯水中加入少量酸,水的电离平衡逆向移动,c(OH-)减小,Kw减小。 (　　) (3)常温下,加水稀释稀醋酸溶液,溶液中所有的离子浓度都减小。(　　) √ × × 水的离子积常数Kw=c(H+)·c(OH-)中H+和OH-一定是水电离出来的吗? 提示:不一定。c(H+)和c(OH-)均指溶液中H+或OH-的总浓度,如盐酸中的H+包括HCl和H2O电离产生的H+,即c(H+)=c酸(H+)+c水(H+),而OH-全部来自水的电离。 1.下列关于水的离子积常数的叙述正确的是(　　) A.因为水的离子积常数的表达式是Kw=c(H+)·c(OH-),所以Kw随溶液中c(H+)和c(OH-)的变化而变化 B.水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K是同一个物理量 C.水的离子积常数是温度的函数,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是两个没有任何关系的物理量 C 水的离子积常数的表达式是Kw=c(H+)·c(OH-),但是Kw是温度的函数,不随溶液中c(H+)和c(OH-)的变化而变化,A错误,C正确;水的离子积常数Kw=K·c(H2O),B、D错误。 2.温度为T ℃时,在水中加入某物质,水的电离平衡逆向移动,体系中的c(H+)增大,且水的Kw不变,加入的这种物质可能是(　　) A.氯化钠固体　　　　　 B.氨水 C.稀硫酸 D.Na2SO4溶液 C A项,加入氯化钠固体,体系中的c(H+)不变,Kw不变,不符合题意;B项,加入氨水,NH3·H2O电离出OH-,抑制水的电离,水的电离平衡逆向移动,体系中的c(H+)减小,不符合题意;C项,加入稀硫酸,H2SO4电离出H+,抑制水的电离,电离平衡逆向移动,体系中的c(H+)增大,Kw不变,符合题意。 3.分析下列过程中H2O的电离程度的变化(25 ℃)。 (1)Zn与稀硫酸反应制H2:　　　　。  (2)氨水加水稀释时:　　　　。  (3)向NaOH溶液中滴入盐酸至过量:　　　　　　　　。  (4)向SO2水溶液中通入Cl2至恰好反应:　　　　　　。  增大 增大 先增大后减小 减小 任务二　Kw的应用 1.计算酸(或碱)溶液中水电离的c水(H+)或c水(OH-) (1)25 ℃时,0.1 mol·L-1的稀盐酸中,水电离的c水(H+)与c水(OH-)各为多少? 提示:(1)HCl===H++Cl-、H2O⥫⥬H++OH-,溶液中H+的总浓度为c(H+)=c水(H+)+cHCl(H+)=0.1 mol·L-1,由于酸溶液中水电离的H+浓度很小可忽略,溶液中H+的总浓度为c(H+) ≈c(HCl)=0.1 mol·L-1,c(OH-)= mol·L-1 =1.0×10-13 mol·L-1,酸溶液中的OH-全部由水电离产生,则c水(OH-)=c水(H+)=1.0×10-13 mol·L-1,酸电离的H+抑制水的电离。 (2)25 ℃时,0.01 mol·L-1的NaOH溶液中,水电离的c水(H+)、c水(OH-)各为多少? 提示: (2)同样的方法可计算,0.01 mol·L-1的NaOH溶液中c(OH-)≈c(NaOH)= 0.01 mol·L-1,c(H+)= mol·L-1=1.0×10-12 mol·L-1,碱溶液中的H+全部由水电离产生,则c水(H+)=c水(OH-)=1.0×10-12 mol·L-1,碱电离的OH-抑制水的电离。 酸或碱溶液中水电离H+、OH-的计算方法 (1)在酸或碱溶液中水的电离虽然受到抑制,但c水(H+)=c水(OH-)。 (2)酸溶液中c水(H+)=c水(OH-)=(忽略水电离出的H+的浓度),酸电离的H+浓度,认为是溶液中总c(H+)。 (3)碱溶液中c水(H+)=c水(OH-)=(忽略水电离出的OH-的浓度),碱电离的OH-浓度,认为是溶液中总c(OH-)。 2.水的电离平衡曲线的理解与识别 某温度下,水溶液中H+和OH-的浓度变化曲线如图: 请回答下列问题: (1)曲线上的任意点(如a,b,c)的Kw都　　　,即c(H+)·c(OH-)　　　,温度 　　　。  (2)曲线外的任意点(如d)与曲线上任意点的Kw　　　,温度　　　。  (3)实现曲线上点之间的转化需保持温度不变,改变　 　　;实现曲线上点与曲线外点之间的转化一定改变　　　。  相同　 相同 相同 不同　 不同 酸碱性　 温度　 在不同温度下的水溶液中c(H+)与c(OH-)的关系如图所示。请回答下列问题: (1)曲线Ⅰ代表的温度下,水的离子积为　　　　,曲线Ⅰ所代表的温度 　　　　(填“高于”“低于”或“等于”)曲线Ⅱ所代表的温度。你判断的依据是__________________________________________________________ 　  　　　。  (2)曲线Ⅰ所代表的温度下,0.01 mol·L-1的NaOH溶液的c(H+)为 　　　mol·L-1。  1×10-12　 高于 曲线Ⅱ所代表的水的离子积比曲线Ⅰ的小,由于水的电离过程是吸热过程,温度越高,离子积越大,故曲线Ⅱ代表的温度低 10-10 1.某温度时,水溶液中Kw=4×10-14。 (1)该温度比室温(25 ℃)高还是低?　　　　(填“高”或“低”),该温度下纯水中c(H+)=　　　　mol·L-1。  (2)若温度不变,滴入稀盐酸使c(H+)=5.0×10-6 mol·L-1,则c(OH-)= 　　　　mol·L-1,水电离的c水(H+)=　 　　　mol·L-1。  高 2×10-7 8.0×10-9 8.0×10-9 2.如图表示水中c(H+)和c(OH-)的关系,下列判断错误的是(　　) A.两条曲线间任意点均有c(H+)·c(OH-)=Kw B.M区域内(不包括边界)任意点均有c(H+)<c(OH-) C.图中T1<T2 D.XZ线上任意点的c(H+)都相等 D 只要在水溶液中,都会有c(H+)·c(OH-)=Kw,故A项正确;XZ线的斜率是1,XZ线上的点均存在c(H+)=c(OH-),在X、Z连线的上方M区域(不包括边界),c(H+)<c(OH-),故B项正确;水的电离是吸热过程,升高温度,促进水的电离,则Kw逐渐增大,因Kw:Z点>X点,所以T1<T2,故C项正确;XZ线的斜率是1,XZ线上的点均存在c(H+)=c(OH-),但每一点的c(H+)不相等,故D项错误。 课时作业　巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 1 [对点训练] 题组一　水的电离平衡及Kw 1.下列的说法正确的是(　　) A.水的离子积仅适用于纯水 B.水的电离需要通电 C.升高温度水的离子积一定增大 D.加入电解质一定会破坏水的电离平衡 9 10 C 11 12 13 14 水的离子积适用于稀的电解质溶液及纯水,A项错误;水的电离不需要通电,B项错误;水的电离是吸热过程,升高温度,促进水的电离,水的离子积增大,C项正确;不是所有的电解质都能破坏水的电离平衡,如NaCl,D项错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 2.25 ℃时,纯水的Kw=1.0×10-14,100 ℃时,纯水的Kw=1.0×10-12,这说明 (　　) A.100 ℃时水的电离常数较小 B.前者c(H+)比后者大 C.水的电离过程是一个吸热过程 D.Kw和温度无直接关系 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 14 由题意知,温度升高Kw增大,即c(H+)·c(OH-)增大,说明H2O⥫⥬H++OH-向右移动,水的电离过程是吸热过程。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 3.已知25 ℃时0.01 mol·L-1 CH3COOH溶液中c(H+)=4.32×10-4 mol·L-1,则该CH3COOH溶液中水的离子积常数(　　) A.小于1×10-14　　　　 B.大于1×10-14 C.等于1×10-14 D.无法确定 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 14 25 ℃时,任何电解质的稀溶液中水的离子积常数都是1×10-14。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 题组二　外界条件对水的电离平衡的影响 4.在25 ℃时,水中存在电离平衡:H2O⥫⥬H++OH-,下列说法正确的是 (　　) A.水是极弱的电解质,水的电离是吸热过程,升温促进水的电离 B.任何条件下水溶液中的c(H+)和c(OH-)的乘积均为1×10-14 C.向水中加入盐类物质,水溶液一定呈中性 D.向水中加入少量稀硫酸,c(H+)增大,Kw不变,促进水的电离 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 12 13 14 只有在25 ℃时水溶液中的c(H+)和c(OH-)的乘积等于1×10-14,B错误;向水中加入少量稀硫酸,c(H+)增大,Kw不变,对水的电离平衡起抑制作用,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 5.下列微粒中能使水的电离平衡向左移动且溶液中的c(H+)增大的是 (　　) A.HS B.Cl- C.Na+ D.[︰︰H]- 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 12 13 14 A项HS电离出H+使溶液显酸性,抑制水的电离;B项中Cl-、C项中Na+对水的电离均无影响;D项为OH-,抑制水的电离,使溶液中的c(H+)减小。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 6.在100 ℃时,100 mL蒸馏水中c(OH-)=1×10-6 mol·L-1,当改变下列条件之一时,c(OH-)仍然等于1×10-6 mol·L-1的是(　　) ①温度降低到25 ℃ ②加入10-6 mol烧碱固体,保持100 ℃ ③加入10-6 mol氯化钠,保持100 ℃ ④蒸发掉50 mL水,保持100 ℃ A.①② B.③④ C.①③ D.②④ 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 12 13 14 c(OH-)不变,Kw不变,表明温度不变(100 ℃),且无酸、碱加入。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 7.25 ℃时,相同物质的量浓度的下列物质的溶液:①NaCl、②NaOH、 ③H2SO4,其中水的电离程度按由大到小顺序排列的一组是(　　) A.③>②>① B.②>③>① C.①>②>③ D.③>①>② 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 14 分析三种物质可知②③抑制水的电离,①不影响水的电离平衡,H2SO4为二元强酸,产生的c(H+)大于NaOH产生的c(OH-),抑制程度更大,故顺序为①>②>③。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 题组三　Kw的应用 8.常温下,在0.01 mol·L-1 H2SO4溶液中,由水电离出的氢离子浓度是(　　) A.5×10-13 mol·L-1 B.0.02 mol·L-1 C.1×10-7 mol·L-1 D.1×10-12 mol·L-1 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 12 13 14 H2SO4电离出的c(H+)=0.02 mol·L-1,由Kw=1.0×10-14可知c(OH-)=5× 10-13 mol·L-1,OH-是由水电离产生的,则水电离产生的c(H+)= c(OH-)=5×10-13 mol·L-1。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 9.下列四种溶液中,室温下由水电离生成的H+浓度之比(①∶②∶③∶④)是(　　) ①c(H+)=1.0 mol·L-1的盐酸　②0.1 mol·L-1的盐酸　③0.01 mol·L-1的NaOH溶液　④0.001 mol·L-1的NaOH溶液 A.1∶10∶100∶1 000 B.0∶1∶12∶11 C.14∶13∶12∶11 D.14∶13∶2∶3 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 12 13 14 ①中c(H+)=1 mol·L-1,由水电离出的c(H+)与溶液中c(OH-)相等,等于1.0×10-14 mol·L-1;②中c(H+)=0.1 mol·L-1,由水电离出的c(H+)=1.0× 10-13 mol·L-1;③中c(OH-)=1.0×10-2 mol·L-1,由水电离出的c(H+)与溶液中c(H+)相等,等于1.0×10-12 mol·L-1;④中由水电离出的c(H+)=1.0× 10-11 mol·L-1。即(1.0×10-14)∶(1.0×10-13)∶(1.0×10-12)∶(1.0× 10-11)=1∶10∶100∶1 000。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 [综合强化] 10.室温下,若溶液中由水电离产生的c(OH-)=1×10-14 mol·L-1,满足此条件的溶液中一定可以大量共存的离子组是(　　) A.Al3+、Na+、N、Cl- B.K+、Na+、Cl-、N C.K+、Na+、Cl-、Al D.K+、N 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 12 13 14 溶液中由水电离产生的c(OH-)=1×10-14 mol·L-1,溶液呈酸性或碱性。A项,Al3+与OH-不能大量共存;C项,Al与H+不能大量共存;D项,N与OH-不能大量共存。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 11.水的电离常数如图所示,曲线上的点都符合c(H+)·c(OH-)=Kw,下列说法错误的是(　　) A.图中温度:T1>T2 B.图中五点Kw间的关系:B>C>A=D=E C.曲线a、b均代表纯水的电离情况 D.若处在B点时,将0.005 mol·L-1的硫酸与由 水电离的c(H+)=1.0×10-12 mol·L-1的KOH溶液等体积混合后,溶液显碱性 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 C 由图像可知,A点在T2时的曲线上,而B点在T1时的曲线上,因为A、B点溶液中的氢离子与氢氧根离子的浓度分别相等,所以是纯水的电离,B点的电离程度大于A点,所以温度:T1>T2,故A正确;由图像可知,A、E、D都是T2时曲线上的点,Kw只与温度有关,温度相同时Kw相同,温度升高,促进水的电离,Kw增大,则Kw:B>C>A=D=E,故B正确;由E和D点的c(H+)≠c(OH-)可知其不是纯水的电离,故C错误;B点时,Kw=1×10-12,0.005 mol·L-1的硫酸中c(H+)=0.01 mol·L-1,由水电离的c(H+)=1.0×10-12 mol·L-1的KOH溶液中c(OH-)=1 mol·L-1,两溶液等体积混合后,溶液显碱性,故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 12.已知NaHSO4在水中的电离方程式为NaHSO4===Na++H++S。某温度下,向c(H+)=1×10-6 mol·L-1的蒸馏水中加入NaHSO4晶体,保持温度不变,测得溶液中c(H+)=1×10-2 mol·L-1。下列对该溶液的叙述不正确的是 (　　) A.该温度高于25 ℃ B.由水电离出来的H+的浓度为1×10-10 mol·L-1 C.加入NaHSO4晶体抑制水的电离 D.取该溶液加水稀释至100倍,溶液中的c(OH-)减小 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 D 某温度下,蒸馏水中c(H+)=1×10-6 mol·L-1,则该蒸馏水中c(OH-)=1× 10-6 mol·L-1,该温度下水的离子积Kw=c(H+)·c(OH-)=1×10-12>10-14,则该温度高于25 ℃,A正确;该温度下水的离子积Kw=1×10-12,c(H+)=1× 10-2 mol·L-1的溶液中c(OH-)= mol·L-1=1×10-10 mol·L-1, NaHSO4电离产生H+,其溶液中的OH-全部来自水的电离,所以水电离出来的H+的浓度等于OH-浓度为1×10-10 mol·L-1,B正确;向蒸馏水中加入NaHSO4,NaHSO4===Na++H++S,电离产生的H+抑制水的电离,C正确;取该溶液加水稀释至100倍,c(H+)减小,促进了水的电离,溶液中c(OH-)增大,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 13.现有下列物质①100 ℃纯水;②25 ℃ 0.1 mol·L-1 HCl溶液;③25 ℃ 0.1 mol·L-1 KOH溶液;④25 ℃ 0.1 mol·L-1 Ba(OH)2溶液。 这些物质与25 ℃纯水相比,能促进水电离的是　　　(填序号,下同),能抑制水电离的是　　　　,水电离的c(OH-)等于溶液中c(OH-)的是　　　　,水电离的c(H+)等于溶液中c(H+)的是　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 ①　 ②③④　 ①②　 ①③④ 水的电离过程吸热,升温,促进水的电离,酸或碱抑制水的电离;强酸溶液中,由于酸电离出的c(H+)远大于水电离出的c(H+),酸电离的c(H+)可看成溶液中的c(H+),强碱溶液中,由于碱电离的c(OH-)远大于水电离的c(OH-),碱电离的c(OH-)可看成溶液中的c(OH-)。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 14.(1)某温度时,水的Kw=1×10-12,则该温度　　(填“>”“<”或“=”)25 ℃,其理由是　　　　　 　　　　 　。  (2)该温度下,c(H+)=1×10-7 mol·L-1的溶液中的溶质只有NaOH,则由H2O电离出来的c(OH-)=　　　　mol·L-1。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 > 升温促进水的电离,Kw增大 1×10-7 (2)NaOH溶液中由水电离出来的c(OH-)等于溶液中的c(H+), 即为1×10-7 mol·L-1。 (3)实验室用Zn和稀硫酸制取H2,反应时溶液中水的电离平衡　　　　(填“向左”“向右”或“不”,下同)移动。在新制氯水中加入少量NaCl固体,水的电离平衡　　　　移动。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 向右 向右 (3)Zn与稀硫酸反应过程中,溶液中c(H+)减小,水的电离平衡向右移动。新制氯水中加入少量NaCl固体,平衡Cl2+H2O⥫⥬H++Cl-+HClO向左移动,溶液中c(H+)减小,水的电离平衡向右移动。 (4)25 ℃时,下列0.1 mol·L-1的6种物质的溶液,水电离出的c(H+)由大到小的顺序是　　　　　　　　　　　　　　(填序号)。  ①HCl　②H2SO4　③CH3COOH(Ka=1.8×10-5)　④NH3·H2O(Kb=1.8× 10-5)　⑤NaOH　⑥Ba(OH)2 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 ③=④>①=⑤>②=⑥ (4)25 ℃时,0.1 mol·L-1的盐酸中c(H+)与0.1 mol·L-1 NaOH溶液中 c(OH-)相等,故两溶液中水的电离程度相等。同理0.1 mol·L-1 H2SO4和0.1 mol·L-1 Ba(OH)2溶液中水的电离程度相等,0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液和0.1 mol·L-1氨水中水的电离程度几乎相等,酸溶液中c(H+)越大或碱溶液中c(OH-)越大,水电离出的c(H+)就越小,故6种 溶液中水电离出的c(H+)由大到小的顺序为③=④>①=⑤>②=⑥。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 $$