3.2.1 水的电离 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

在水溶液中，酸、碱和盐全部或部分以离子形式存在，那么，其中的溶剂水是全部以分子形式存在(如图3-5)，还是部分以离子形式存在呢? 怎样验证你的猜想？ H2O是一种最普通而又具有许多特性的物质，也是应用最广泛的溶剂。 课题导入 只需验证蒸馏水是否导电，导电性能如何。 1 第三章 水溶液中的离子反应与平衡 §3.2.1　水的电离 2 观察现象： (1)灵敏电流表指针_______， (2)灯泡_______。 转动 不亮 结论： 水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离。 【活动1】利用灵敏电流表测定纯水的导电性 引导探究 一、水的电离 精确的导电性实验表明，纯水大部分以H2O的形式存在，但其中也存在着极少量的H3O+（水合氢离子）和OH-。这表明水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离( 如下图): 25℃ 1L水只有10-7molH2O发生电离 H2O＋ H2O H3O＋ ＋OH－ 简写为： H2O H＋ ＋OH－ H+为裸质子，不稳定，与水结合，形成H3O+，即水合氢离子 1、水的电离 H2O H＋ ＋OH－ 电离平衡常数表达式： K电离 = c(H+) · c(OH-) c(H2O) 在室温下，1L水中有1×10-7mol水分子电离 常数 常数 10-7 10-7 平c（mol/L） c(H+) · c(OH-) c(H2O) · K电离 = 常数 Kw = 10-7mol/L · 10-7 mol/L 水的离子积: =1.0×10-14 c(H+) · c(OH-) = 【思考】如何衡量水的电离的限度？ 水的电离平衡常数 （1）定义：当水的电离H2O H+ + OH- 达到平衡时,电离产物H+和OH-浓度之积是一个常数,叫做水的离子积常数,记作KW，简称水的离子积。 （2）表达式：KW=c(H+)·c(OH-), 注意：25 ℃ 室温下时， 纯水中 KW=c(H+)·c(OH-) =10－14， 所以水电离出的c(H＋)＝c(OH－)＝10－7mol·L－1。  （3）适用范围： KW不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。 注意：c(H+)表示溶液中总的H+浓度, c(OH-)表示溶液中总的OH-浓度 2、水的离子积常数KW KW可由实验测得，也可以通过理论计算求得。 6 （4）影响因素： Kw只受温度影响。温度升高，促进水的电离，水的离子积增大。 原因： 如：室温下， Kw = 1×10-14；100℃下， Kw = 55×10-14 ≈ 1.0×10-12 水电离的c(H+)＝水电离的c(OH- )=？ 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 【思考】分析表格中的数据，有何规律，得出什么结论？并解释？ 7 1、一定温度下，加水稀释盐酸,溶液中的c(H+)、c(OH-)都减小吗? 答:不;稀释盐酸,溶液中的c(H+)减小,但因为温度不变， KW=c(H+)·c(OH-)不变,所以c(OH-)增大。(温度不变，一增一减) 【思考与讨论】 △H>0 ⑴温度： 水的电离是吸热过程，升高温度，促进水电离。故升高温度，KW增大。 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 增大 增大 增大 （促进电离） ↑ 增大 越热越电离，KW越大 3、水的电离平衡的影响因素 9 ⑵加入酸溶液或碱溶液： 改变条件 平衡移动方向 c(H+) c(OH-) 水的电离程度 Kw 加HCl 加NaOH 增大 减小 不变 （抑制电离） ↑ 减小 减小 增大 不变 （抑制电离） ↑ 减小 加酸加碱：抑制 （同离子效应） 思考：加NaHSO4固体？ ⑶加入活泼金属（Na、K）： 改变条件 平衡移动方向 c(H+) c(OH-) 水的电离程度 Kw 加Na 减小 增大 不变 （促进电离） ↑ 增大 离子反应效应：促进 外加能与H+、OH- 反应的物质 例：加入活泼金属； 25℃，0.1mol/L下列溶液 NaOH (2)氨水 (3)Ba(OH)2 水的电离程度： . （2）＞（1）＞（3） 当堂诊学 1.某温度时，水溶液中Kw＝4×10－14，那么该温度比室温(25 ℃)高还是低？该温度下纯水中c(H＋)是多少？ 【深度思考】 提示：因此时水的离子积大于常温时水的离子积，故温度高于25 ℃，此时c(H＋)＝2×10－7mol·L－1。 2.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。 【例题1】常温下， 0. 1 mol·L－1的盐酸溶液中c(H+)、c(OH-)的来源?具体数值？由水电离产生的c(H+)与c(OH-)是多少？ c(H+)=_______________，来源于_________________　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 c(OH-)=_______________,来源于_________________ KW=_______________。 由水电离出的c(H+)水=_______________， c(OH-)水=_______________。 0.1 mol/L 酸的电离和水的电离 1.0×10-13 mol/L 水的电离 1.0×10-14 1.0×10-13 mol/L 1.0×10-13 mol/L 二、水电离出的c(H＋)或者c(OH-)的计算 引导探究 解： c(H+) = 由Kw = c(H+)· c(OH-)，得 c(OH-)= c(HCl)=1×10-3 mol/L Kw c(H+) = 1×10-14 =1×10-11 mol/L 1×10-3 mol/L 解： c(0H-)= 2c[Ba(OH)2]=0.1 mol/L 例1：计算常温下列溶液中c(H+)与c(OH-) (1)1×10-3mol/LHCl溶液 (2)0.05mol/LBa(OH)2溶液 由Kw = c(H+)· c(OH-)，得 c(H+)= Kw c(OH-) = 1×10-14 =1×10-13 mol/L 0.1mol/L c(H+)水=c(OH-) =1×10-11 mol/L c(OH-)水=c(H+) =1×10-13 mol/L =c(H+)水 1. 在25℃ 0.01mol/L盐酸溶液中： c(H+) = ， c(OH-) = ； c(H+)水= ， c(OH-)水= 。 2. 在25℃ 0.01mol/L NaOH溶液中： c(H+)= ，c(OH-)= ； c(H+)水= ， c(OH-)水= 。 0.01mol/L 10-12mol/L 10-12mol/L 10-12mol/L 加酸后Kw =1×10-14酸溶液中Kw =c(H+)酸 · c(OH-)水 =c(OH-)水 10-12mol/L 10-12mol/L 10-12mol/L 0.01mol/L 加碱后Kw =1×10-14碱溶液中Kw =c(OH-)碱·c(H+)水 当堂诊学 16 【总结】Kw＝c(H＋)·c(OH－)中c(H＋)、c(OH－)均表示整个溶液中所有H＋、OH－的总物质的量浓度，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)外界条件改变，水的电离平衡发生移动；但由水电离出的c水(H＋)与c水(OH－)一定相等。 （4）室温下，由水电离出的c(H＋)＝1×10－13 mol·L－1的溶液可能呈酸性，也可能呈碱性。 水的电离平衡曲线 01 02 曲线上的任意点(如a，b，c)的Kw都相同，即c(H＋)·c(OH－)相同，温度相同。 曲线外的任意点(如d)与曲线上任意点的Kw不同，温度不同。 三、Kw的应用 引导探究 水的电离平衡曲线 实现曲线上点之间的转化需保持温度不变，改变酸碱性； 实现曲线上点与曲线外点之间的转化一定改变温度。 03 (1)A点水的离子积为________, E点水的离子积为________。 造成A、E点水的离子积变化的原因是： ____________________________________________________。  1×10-14　 1×10-12　 水的电离要吸热,温度升高,水的电离程度增大,即离子积增大 (2)25℃时,若向溶液中滴加盐酸,能否使体系处于A点位置? 为什么?  ____________________________________________。  否,在盐酸中c(H+)≠c(OH-),所以不可能处于A点 在水的电离平衡中,c(H+)和c(OH-)的关系如图所示: 当堂诊学 (3)100 ℃时,若盐酸中c(H+)=5×10-4 mol·L-1,则由水电离产生的c(H+)=______________。  2×10-9 mol·L-1 (4)图中五点Kw间的大小关系: E>D>A=B=C 易错提醒： 1．水的离子积常数Kw＝c(H＋)·c(OH－)，不仅适用于纯水，也适用于一切酸、碱、盐的稀溶液。在任何酸、碱、盐的稀溶液中，只要温度一定，Kw就一定。 2．在不同溶液中，c(H＋)、c(OH－)可能不同，但任何溶液中由由水电离产生的c(H+)＝由水电离产生的c(OH- )。在Kw的表达式中，c(H＋)、c(OH－)均表示整个溶液中H＋、OH－总的物质的量浓度而不是单指由水电离出的c(H＋)、c(OH－)。 目标升华 易错提醒： 3．水的离子积常数显示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡，都有H＋和OH－共存，只是相对含量不同而已。 4．水的电离是吸热过程，升高温度，水的电离平衡向电离方向移动，c(H＋)和c(OH－)都增大，故Kw增大，但溶液仍呈中性；对于Kw，若未注明温度，一般认为在常温下，即25 ℃。 目标升华 1、(1)常温下，某溶液中由水电离出来的c(H＋)＝1.0×10－11 mol·L－1，该溶液可能是________。 ①二氧化硫的水溶液　②氯化钠水溶液　③硝酸钠水溶液　④氢氧化钠水溶液 ①④ (2)某温度下，纯水的c(H＋)＝2×10－7 mol·L－1，则此时纯水的c(OH－)为__________________。若温度不变，滴入稀盐酸使c(H＋)＝5×10－4 mol·L－1，则溶液中c(OH－)为________________，此时温度______(填“高于”“低于”或“等于”)25 ℃。 2×10－7 mol·L－1 8×10－11 mol·L－1 高于 当堂诊学 2、常温下，在由水电离产生的H＋浓度为1×10－13mol·L－1的溶液中，一定能大量共存的离子组是（ ） ① K＋、Cl－、NO3－、S2－ ② K＋、Fe2＋、I－、SO42－ ③ Na＋、Cl－、NO3－、SO42－ ④Na＋、Ca2＋、Cl－、HCO3－ ⑤ K＋、Ba2＋、Cl－、NO3－ A．①③ B．③⑤ C．③④ D．②⑤ 酸性条件不能共存 碱性条件不能共存 能共存 酸、碱性条件都不能共存 能共存 B 25 $$