3.1 水的电离和溶液的酸碱性 第1课时（教学课件）化学沪科版2020选择性必修1

第3章 水溶液中的离子反应与平衡 3.1 水的电离和溶液的酸碱性 第1课时 水的电离和溶液的酸碱性 沪科版2020选择性必修1 溶液的酸碱性 2 水的电离 1 知识导航 1.通过水的导电性实验和pH测定实验，理解水是极弱的电解质，能发生微弱电离，掌握水的电离方程式。 2.理解水的离子积常数KW的概念、表达式及影响因素，明确KW不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。 3.运用平衡移动原理分析外界条件(温度、酸、碱等)对水的电离平衡的影响，掌握溶液中[H+]和[OH-]的变化规律。 4.学会运用水的离子积常数进行相关计算，掌握溶液中水电离出的[H+]或[OH-]的计算方法。 明·学习目标 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? 引·新课导入 01 水的电离 水的导电性实验 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 指针偏转 灯泡未亮 实验结论：纯水能发生微弱的电离 水的电离 定性分析 探·知识奥秘 pH试纸如何使用呢? 利用精密pH试纸测定：常温下，纯水的pH。 pH试纸使用方法 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 水的电离 定性分析 探·知识奥秘 利用精密pH试纸测定：25 ℃，纯水的pH。 [H+]＝[OH-]＝1×10-7 mol/L 1 LH2O中，只有1×10-7 mol发生电离 pH＝7 实验结论：纯水能发生微弱的电离 n(H2O)＝1000 g ÷18 g‧mol-1 n(H2O)＝55.56 mol (2)水中H+和OH-浓度 (1)1 L 水的物质的量 (3)总的水分子与已电离的水分子之间的比例 水的电离 定性分析 探·知识奥秘 那么，溶液中的水究竟是怎么电离的呢? 探·知识奥秘 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 H2O H+ + OH- 水的电离 H O H H O H H O H H H O 探·知识奥秘 10 KW＝[H+]·[OH-] KW 叫做水的离子积常数，简称水的离子积 H2O H+ + OH- 1 ∶ 1 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 水的离子积常数 KW 为常数，无单位 水的电离 探·知识奥秘 11 不一定 [H＋]和[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[H＋]＝[H＋]酸＋[H＋]水，而OH－全部来自水的电离 水的离子积常数Kw＝[H＋]·[OH－]中H＋和OH－一定是水电离出来的吗? 探·知识奥秘 不同温度下水的离子积常数 t/℃ 5 15 25 35 45 Kw(×10-14) 0.19 0.46 1.0 2.1 3.9 随着温度的升高，水的离子积常数增大 观察下表数据，你得到了什么规律? 探·知识奥秘 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，[H+]和[OH-]的变化趋势? 探·知识奥秘 >> >> 实验 方案 实验 现象 实验 结论 影响水电离平衡的因素 方案设计流程 水的电离 实验探究：影响水电离平衡的因素 探·知识奥秘 实验 改变[OH-] 改变[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 水的电离 实验探究：影响水电离平衡的因素 方案设计流程 探·知识奥秘 OH- OH- 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+ 加入NaOH，溶液中[OH-]增大，水电离平衡逆向移动，[H+]减小，pH增大 结论：向水中加入碱，[OH-]增大，水电离平衡逆向移动 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 ℃)。 实验方案 水的电离 实验探究：影响水电离平衡的因素 pH计 探·知识奥秘 注：表中浓度单位均为mol/L 25 ℃，上述所配NaOH溶液中的H＋浓度与OH－浓度 c(NaOH) pH 溶液中[H＋]总 水电离出的[H＋] 溶液中 [OH-]总 [H＋]·[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 ≈[OH-]NaOH [H＋]水 [OH-]水 [OH-]NaOH＋[OH-]水 数据分析 常温时，两溶液中[H＋]·[OH-]相等，这是巧合吗? 水的电离 实验探究：影响水电离平衡的因素 探·知识奥秘 18 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) 1×10-3 5×10-3 1×10-2 2×10-2 5×10-2 1×10-1 c(OH-) pH 11.0 11.7 12.0 12.3 12.7 13.0 c(H+) c(H+)·c(OH-) 1×10-3 5×10-3 1×10-2 2×10-2 5×10-2 1×10-1 1×10-11 1×10-12 1×10-13 2×10-12 5×10-13 2×10-13 1×10－14 结论：25 ℃时，稀NaOH溶液中[H＋]·[OH-]为常数 1×10－14 1×10－14 1×10－14 1×10－14 1×10－14 注：表中浓度单位均为mol/L 数据分析 水的电离 实验探究：影响水电离平衡的因素 探·知识奥秘 19 25 ℃时，[H+]＝[OH-]＝1×10-7 KW 为常数，无单位 ( KW＝1×10-14 ) KW 不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液 水的电离 KW＝[H+]·[OH-] KW 叫做水的离子积常数，简称水的离子积 H2O H+ + OH- 1 ∶ 1 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 水的离子积常数 探·知识奥秘 20 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[H＋]·[OH-]______，温度______。 应用一：水的电离平衡曲线的理解与识别 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 水的电离 Kw的应用 探·知识奥秘 Kw表达式中[H＋]、[OH-]均表示整个溶液中总物质的量浓度，但是一般情况下有： Kw＝ [H＋]酸· [OH-]水(忽略水电离出的H＋的浓度) Kw＝ [H＋]水· [OH-]碱(忽略水电离出的OH－的浓度) 酸溶液中 碱溶液中 外界条件改变，水的电离平衡发生移动；但由水电离出的[H＋]与水电离出的[OH-)一定相等。 25 ℃时，由水电离出的[H＋]＝1×10－13 mol·L－1的溶液可能呈酸性，也可能呈碱性。 应用二：溶液中水电离出的[H＋]或[OH-]的计算方法 水的电离 Kw的应用 探·知识奥秘 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? 探·知识奥秘 23 实验：将水分别升高温度、降低温度，测量水的pH。 H2O H+ + OH- ∆H ＞0 数据处理 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 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 水的电离 实验探究：影响水电离平衡的因素 探·知识奥秘 24 Kw 的影响因素 Kw 与温度有关 KW 水的离子积 温度升高 Kw 增大 水的电离 KW＝[H+]·[OH-] KW 叫做水的离子积常数，简称水的离子积 H2O H+ + OH- 1 ∶ 1 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 水的离子积常数 探·知识奥秘 25 体系 加入活泼金属 (25 ℃) 加入少量盐酸 (25 ℃) 加入少量NaOH溶液(25 ℃) 纯水 (90 ℃) [H+] [OH-] [H+]和[OH-] 的大小比较 平衡移动方向 溶液酸碱性 [H+]＞[OH-] 减小 增大 [H+]＜[OH-] 增大 减小 [H+]＝[OH-] 增大 增大 根据水的电离平衡，思考下列情况中，[H+]和[OH-]的如何变化? 右移 左移 左移 [H+]＜[OH-] 减小 增大 右移 中性 酸性 碱性 碱性 析·典型范例 26 02 溶液的酸碱性 溶液的酸碱性由[H+]和[OH-]相对大小决定 [H+]＞[OH-] [H+]＝[OH-] [H+]＜[OH-] (25 ℃) 酸性 (25 ℃) 中性 (25 ℃) 碱性 [H+]>1×10-7 mol/L [H+]<1×10-7mol/L =1× 10-7mol/L 溶液的酸碱性 探·知识奥秘 德国化学家西奥多·格罗特斯在1806年的“电流分解液体的理论”中，格罗特斯提出了水电导率理论。格罗特斯提出：质子通过氢键与O-H共价键为桥梁，在相邻两个水分子间跳跃前行，完成传递。这就是著名的格罗斯特机制，又名“质子跳跃”机制。 200年以来，随着微观表征技术的进步，科学家们渐渐意识到，格罗斯特机制并非严格正确。但打破了旧机理，却没有迎来公认的新理论。因此，格罗斯特机制一直存在于教科书中，用以解释质子在水中的传递过程。 daluhuaxuegognuzoushi 格罗斯特机制 迁·拓展延伸 1．下列说法正确的是(　　) A．水的电离方程式：H2O=H＋＋OH－ B．升高温度，水的电离程度增大 C．在NaOH溶液中没有H＋ D．在HCl溶液中没有OH－ B 练·技能实战 2．下列关于水的离子积常数的叙述中，正确的是(　　) A．因为水的离子积常数的表达式是Kw＝[H＋]·[OH-]，所以Kw随溶液中[H＋]和[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电离是同一个物理量 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电离是两个没有任何关系的物理量 C 练·技能实战 3．下列操作能使水的电离平衡发生移动，且[H＋]＞[OH-]是(　　) A．向水中投入一小块金属钠 B．将水加热煮沸 C．向水中通入CO2气体 D．向水中加食盐晶体 C 练·技能实战 4．一定温度下，水溶液中H＋和OH－的浓度变化曲线如图，下列说法正确的是(　　) A．该温度下，a点溶液呈碱性 B．该温度下，0.01 mol·L-1NaOH溶液中[H＋]＝1.0×10-12 mol·L-1 C．该温度下，加入NaOH可能引起由d向b的变化 D．b点时，升高温度，可能引起由b向c的变化 A 练·技能实战 5．如图表示水中[H＋]和[OH-]的关系，下列判断错误的是(　　)  A．两条曲线间任意点均有[H＋]·[OH-]＝Kw B．M区域内(不包括边界)任意点均有[H＋]<[OH-] C．图中T1<T2 D．XZ线上任意点的[H＋]都相等 D 练·技能实战 3.1 水的电离和溶液的酸碱性 第1课时 水的电离和溶液的酸碱性 水的电离 电离方程式 表示式 25 ℃，Kw＝1×10-14 溶液的酸碱性 水的离子积常数 极弱的电解质 适用范围 Kw的应用 影响因素：温度 理·核心要点 感谢 您的聆听 THANKS 沪科版2020选择性必修1 $