3.2.1 水的电离 课件 -2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第三章 水溶液中的离子反应与电离平衡 第二节 水的电离和溶液的pH 课时1 水的电离 2025/9/10 2 核心素养 宏观辨识与微观探析： 认识水的电离，知道水的离子积常数,能从宏观和微观相结合的视角，理解水的电离存在电离平衡。 证据推理与模型认知： 通过分析、推理等方法知道溶液pH的概念、溶液酸碱性与pH的关系，建立溶液酸碱性判断的思维模型。 科学探究与创新意识 能运用电离平衡描述和解释化学现象，并预测可能的结果，树立对立统一、联系发展和动态平衡的观点。 2025/9/10 3 课堂导入 在水溶液中，酸、碱和盐全部或部分以离子形式存在： CH3COOH CH3COO− H3O+ Cl− 那么，其中的溶剂——水是全部以分子形式存在，还是部分以离子形式存在呢？ 2025/9/10 4 课堂导入 2025/9/10 5 课堂导入 水的导电性实验 定性分析：精确的电导性实验表明，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 电导率仪 实验结论：纯水能发生微弱的电离 2025/9/10 6 课堂导入 定量分析：利用精密pH试纸测定：常温下，纯水的pH=7 pH试纸如何使用呢？ 将pH试纸放在玻璃片上，用干燥、洁净的玻璃棒蘸待测液点在pH试纸上，然后与标准比色卡进行对照，读出所测溶液的pH 实验测定结果：pH＝7 2025/9/10 7 (3)水的电离度α c(H+)＝c(OH-)＝1×10-7 mol/L n(H2O)＝55.56 mol 1 LH2O中，只有1×10-7 mol发生电离，α=1.8×109 (1)1 L 水的物质的量 n(H2O)＝1000 g ÷18 g‧mol-1 (2)水中H+和OH-浓度 pH＝7 实验结论：纯水能发生微弱的电离 课堂导入 定量分析：利用精密pH试纸测定：常温下，纯水的pH=7 2025/9/10 8 一、水的电离 1. 水的电离过程 水的电离方程式可简写： H2O H3O+ H2O OH- 水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离 水分子电离过程示意图 2025/9/10 9 一、水的电离 2. 水的电离限度表示——水的离子积 )=55.6mol/L是一个常数 常数： 水的离子积常数，简称水的离子积 2025/9/10 10 一、水的电离 2. 水的离子积 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 但是，无论什么水溶液，由水电离出的c水(H＋)=c水(OH) 水的离子积常数中H＋和OH－一定是水电离出来的吗？ 2025/9/10 11 一、水的电离 3. 水的离子积的影响因素 随着温度的升高，水的离子积增大 不同温度下水的离子积常数 t/℃ 0 10 20 25 40 50 90 100 Kw/10-14 0.115 0.296 0.687 1.01 2.87 5.31 37.1 54.5 2025/9/10 12 二、水的电离平衡移动 根据25 ℃时，水的电离平衡，运用平衡移动原理分析：酸性溶液中是否存在OH？碱性溶液中是否存在H ？溶液中，c(H)和c(OH)的变化趋势？ 2025/9/10 13 二、水的电离平衡移动 1. 实验探究水电离平衡移动的影响因素 >> >> 实验 方案 实验 现象 实验 结论 影响水电离平衡的因素 2025/9/10 14 二、水的电离平衡移动 1. 实验探究水电离平衡移动的影响因素 实验 改变c(OH) 改变c(H) 改变温度 实验 方案 加入NaOH固体，冷却后测溶液的pH 通入HCl气体，测溶液的pH 升高温度、降低温度，分别测水的pH 实验 现象 实验 结论 方案一：取适量NaOH固体于烧杯中，向其中加入适量的水，分别配制成0.001 mol/L和0.1 mol/L NaOH溶液，用pH计测量两溶液的pH(25 ℃) 2025/9/10 15 二、水的电离平衡移动 1. 实验探究水电离平衡移动的影响因素 pH计 NaOH溶液 pH(25 ℃) 0.001 mol/L 11.0 0.1 mol/L 13.0 微粒的来源及种类 微粒间的相互作用 H2O ⇌H + OH NaOH==Na + OH Na+ H2O H OH OH 加NaOH，瞬间溶液中c(OH)增大，水的电离平衡逆向移动，c(H)减小，pH增大 结论：向水中加入碱，c(OH)增大，水的电离平衡逆向移动 25 ℃，上述所配NaOH溶液中的H＋浓度与OH－浓度 c(NaOH) pH 溶液中 c总(H＋) 水电离出的 c(H＋) 溶液中 c总(OH－) c(H＋)·c(OH－) 0.001 11.0 1.0×10－11 1.0×10－11 0.001 1.0×10－14 0.1 13.0 1.0×10－13 1.0×10－13 0.1 1.0×10－14 2025/9/10 16 二、水的电离平衡移动 1. 实验探究水电离平衡移动的影响因素 注：表中浓度单位均为mol/L ≈c(OH－)NaOH c(H＋)水 c(OH－)水 c(OH－)NaOH＋c(OH－)水 常温时，两溶液中c(H＋)·c(OH－)相等，这是巧合吗？ 任何时候，由H2O电离出的H+和OH永远相等 2025/9/10 17 二、水的电离平衡移动 1. 实验探究水电离平衡移动的影响因素 注：表中浓度单位均为mol/L 25 ℃，不同浓度NaOH溶液中的H＋浓度与OH－浓度 编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ c(NaOH) 1×103 5×10 1×102 2×102 5×102 1×101 c(OH-) pH 11.0 11.7 12.0 12.3 12.7 13.0 c(H+) c(H+)·c(OH-) 1×103 5×103 1×102 2×102 5×102 1×101 1×1011 1×1012 1×1013 2×1012 5×1013 2×1013 1×10－14 结论：25 ℃时，稀NaOH溶液中c(H＋)·c(OH－)为常数 1×10－14 1×10－14 1×10－14 1×10－14 1×10－14 2025/9/10 18 二、水的电离平衡移动 KW＝c(H)·c(OH) KW 叫做水的离子积常数，简称水的离子积 25 ℃时，c(H+)＝c(OH)＝1×107 KW 为常数，无单位 ( KW＝1×1014 ) KW 不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液 Kw表达式中c(H＋)、c(OH－)均表示整个溶液中总物质的量浓度，一般情况下有： Kw＝c酸(H＋)·c水(OH－) (忽略水电离出的H＋的浓度) Kw＝c水(H＋)·c碱(OH－) (忽略水电离出的OH－的浓度) 酸溶液中 碱溶液中 对于水溶液，外加酸碱会抑制水的电离 1. 实验探究水电离平衡移动的影响因素 2025/9/10 19 二、水的电离平衡移动 外界条件改变，水的电离平衡发生移动；但由水电离出的c(H＋)与水电离出的c(OH－)一定相等 25 ℃时，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 25 ℃时，KW＝1×10-14，若改变温度，水的电离平衡如何移动呢？ KW又如何变化呢？ 1. 实验探究水电离平衡移动的影响因素 用pH计测定不同温度下纯水的pH，计算Kw t/℃ 10 25 90 pH 7.3 7.0 6.2 Kw/10-14 数据处理 2025/9/10 20 二、水的电离平衡移动 1. 实验探究水电离平衡移动的影响因素 实验：将水分别升高温度、降低温度，测量水的pH H2O ⇌H+ + OH ∆H ＞0 0.296 1.01 37.1 结论：升高温度，水的电离平衡正向移动，Kw 增大 2025/9/10 21 二、水的电离平衡移动 1. 实验探究水电离平衡移动的影响因素 体系 加入活泼金属 (25 ℃) 加入少量盐酸 (25 ℃) 加入少量NaOH(25 ℃) 纯水 (90 ℃) c(H+) c(OH-) c(H+)和c(OH-) 的大小比较 平衡移动方向 溶液酸碱性 c(H)＞c(OH) 减小 增大 c(H)＜c(OH) 增大 减小 c(H)＝c(OH) 增大 增大 根据水的电离平衡，思考下列情况中，c(H+)和c(OH-)的如何变化？ 右移 左移 左移 c(H)＜c(OH) 减小 增大 右移 中性 酸性 碱性 碱性 2025/9/10 22 二、水的电离平衡移动 1. 实验探究水电离平衡移动的影响因素 体系 c(H) c(OH) c(H+)和c(OH-) 的大小比较 平衡移动 方向 Kw 加入活泼金属Na 假如NaHSO4(s) 减小 根据水的电离平衡，思考下列情况中，c(H+)和c(OH-)的如何变化？ 增大 c(H)＜c(OH) 正向 不变 增大 减小 c(H)＞c(OH) 逆向 不变 2025/9/10 23 二、水的电离平衡移动 2. 水的电离平衡曲线 曲线外的任意点(如d)与曲线上任意点的Kw_____，温度______。 曲线上的任意点(如a，b，c)的Kw都_______，即c(H＋)·c(OH－)______，温度______。 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 例1 水的电离过程为H2O ⇌H++OH-。在25 ℃、35 ℃时水的离子积常数分别为1.0×10-14、2.1×10-14。下列叙述正确的是(　) A.水的电离是放热过程 B.水的电离度:α(25 ℃)>α(35 ℃) C.在35 ℃时,纯水中c(H+)>c(OH-) D.纯水中c(H+)随着温度的升高而增大 D 2025/9/10 24 课堂练习 24 例2 已知水的电离平衡曲线如图所示,下列说法正确的是 (　) A.图中A、B、C、D、E五点的KW间的大小关系 是B>C>E>A>D B.若从A点到D点,可采用的措施是加入少量的 NaOH固体 C.B点对应温度条件下,某溶液中c(H+)=1×10-7 mol· L-1,此时溶液中c(OH-)为1×10-5 mol·L-1 D.若处在A点温度时,将c(H+)=1.0×10-2 mol·L-1的醋酸溶液与c(OH-)=1.0×10-2 mol·L-1的氢氧化钾溶液等体积混合后,溶液显中性 C 2025/9/10 25 课堂练习 25 2025/9/10 26 三、溶液的酸碱性与pH 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 常温时：KW＝ c(H) · c(OH) ＝ 1×1014 c(H) ＝ c(OH) c(H) ＞ c(OH) c(H) ＜ c(OH) 中性 酸性 碱性 c(H+) =1×10-7 c(H+) ＞1×10-7 c(H+) ＜1×10-7 2025/9/10 27 三、溶液的酸碱性与pH 2. 溶液的pH pH=﹣lgc(H) c(H) = 10-pH 适用范围 稀溶液(当c(H)或c(OH)<1 mol/L时用pH表示酸碱性) 常温时：KW＝ c(H) · c(OH) ＝ 1×1014 c(H) =1×107 pH=﹣lgc(H)＝7 2025/9/10 28 三、溶液的酸碱性与pH 3. 溶液的酸碱性与pH的关系 常温时：KW＝ c(H+) · c(OH-) ＝ 1×10-14 pH 溶液的酸碱性 pH＜7 溶液呈酸性，pH越小，酸性越强 pH＝7 溶液呈中性 pH＞7 溶液呈碱性，pH越大，碱性越强 c(H+) 2025/9/10 29 三、溶液的酸碱性与pH 3. 溶液的酸碱性与pH的关系 请你说说！pH＜7的溶液一定显酸性吗？ 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 H2O H＋ ＋OH－ KW＝1×1014 c(H+) =1×107 pH=﹣lgc(H)＝7 Kw = 55×1014≈ 1.0×1012 c(H+) =1×106 pH=﹣lgc(H)＝6 溶液的pH一定要注意温度 2025/9/10 30 三、溶液的酸碱性与pH 4. 溶液的pH一定要注意温度 H2O H＋ ＋OH－ KW＝1×1014 c(H+) =1×107 pH=﹣lgc(H)＝7 Kw = 55×1014≈ 1.0×1012 c(H+) =1×106 pH=﹣lgc(H)＝6 已知水在25 ℃和100 ℃时的电离平衡曲线如图所示 25 ℃ 100 ℃ 例3 下列溶液肯定显酸性的是 (　) A.c(OH-)<c(H+)的溶液 B.含H+的溶液 C.pH<7的溶液 D.加酚酞显无色的溶液 A 例4 常温下,由水电离出的c水(H+)=10-13 mol·L-1的溶液中,下列离子组在该溶液中一定能大量共存的是(　) A.Na+、K+、C、Cl- B.Na+、K+、Cl-、N C.Cu2+、Fe2+、Cl-、N D.Na+、Mg2+、S、HC B 2025/9/10 31 课堂练习 31 例5 [2023·河南郑州期中] 现有常温下由水电离出的c水(H+)均为1×10-12 mol·L-1的4种溶液: ①HCl溶液、②CH3COOH溶液、③NaOH溶液、④氨水。 有关上述溶液的比较中不正确的是 (　) A.等体积的①②溶液分别与足量镁条反应,生成H2的量①多 B.向等体积溶液中分别加水稀释100倍后,溶液的pH:④>③>①>② C.①③溶液等体积混合后,溶液显中性 D.等体积的四种溶液导电能力几乎相等 A 2025/9/10 32 课堂练习 32 2025/9/10 33 课堂总结 一、水的电离 定性 定量 H2O H+ + OH- KW＝c(H+)·c(OH-) 温度 浓度 升温，平衡正向移动 降温，平衡逆向移动 c(H+)或c(OH-)增大， 平衡逆向移动 常温时，pH＝7 二、溶液的酸碱性与pH c(H+) ＝ c(H+) c(H+) ＞ c(H+) c(H+) ＜ c(H+) 中性 酸性 碱性 常温时，KW＝1×10-14 pH＜7 pH＞7 pH＝－lgc(H+) 1. 判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)水是生命之源,纯水由25 ℃升温至80 ℃时,c(H+)增大,溶液呈酸性 (　) (2)某温度下,纯水中c(H+)=2.0×10-7 mol·L-1,则此时c(OH-)= mol·L-1=5×10-8 mol·L-1 (　) ×　　 × (3)在实验室测某溶液的pH时,先用蒸馏水润湿pH试纸,然后用洁净、干燥的玻璃棒蘸取待测液进行测定 (　) (4)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 (　) (5)用广泛pH试纸测得某溶液的pH为3.4 (　) × × × 2025/9/10 34 课堂评价 34 2.常温下,某溶液中由水电离出来的c水(H+)=1.0×10-12 mol·L-1,该溶液可能是 ①二氧化硫的水溶液　②氯化钠溶液 ③硝酸钠溶液　④氨水 A.①④ B.①② C.②③ D.③④ A　　 3.室温下,将纯水加热至沸腾,下列叙述正确的是( 　) A.水的离子积变大、pH变小、呈酸性 B.水的离子积不变、pH不变、呈中性 C.水的离子积变小、pH变大、呈碱性 D.水的离子积变大、pH变小、呈中性 D　　 2025/9/10 35 课堂评价 4.已知室温时,0.1 mol·L-1的某一元酸HA在水中有0.01%发生电离,回答下列各问题: (1)HA的电离平衡常数K=　　　　　　,该溶液pH为　　　　。  1×10-9 5 (2)升高温度时,K将　　　　(填“增大”“减小”或“不变”) 。  (3)HA电离出的H+对于H2O ⇌H++OH-平衡起到了　　　　(填“抑制”或“促进”)作用。  (4)加入一定量蒸馏水,上述平衡将　　　　移动,n(H+)　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。  增大 抑制 正向 增大 2025/9/10 36 课堂评价 (5)加入少量0.5 mol·L-1盐酸,上述平衡将　　　　　移动,c(H+)　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。  (6)0.1 mol·L-1HA溶液中,由HA电离出的c(H+)约为水电离出的c水(H+)的 　　　　倍。 逆向 [解析] (5)加入少量0.5 mol·L-1盐酸,氢离子浓度增大,平衡将逆向移动。 (6)由HA电离出的c(H+)= 1×10-5 mol ·L-1,由水电离出的c水(H+)= mol ·L-1=1×10-9 mol ·L-1,由HA电离出的c(H+)约为水电离出的c水(H+)的104倍。 增大 104 2025/9/10 37 课堂评价 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $