3.2.1 水的电离和溶液的酸碱性 课件-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

新人教版 化学 选必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1讲 水的电离和溶液的pH 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c(H+)和c(OH-)的变化规律 教学目标 新课导入 思考：水是一种弱电解质，有什么方法可以证明？ 水的导电性实验 μS/cm 电导率仪 电导率能灵敏的表示物质导电的性能。电导率的大小与溶液中的离子浓度大小有关，溶液中离子浓度越大，电导率越大，导电性能越强，反之则越小。 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 思考：水是一种弱电解质，有什么方法可以证明？ 灯泡不亮 灵敏电流计指针转动 电导率仪 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 一、水的电离 离子积 1.水的电离过程 H2O + H2O H3O+ + OH- 2.表示方法 水合氢离子 H+为裸露的质子，不稳定，容易与水结合形成H3O+(水合氢离子) 简写：H2O H+ + OH- 3.电离特点 ①可逆 ②微弱 ③相等 ④吸热过程 精确实验表明：25℃ 时，1L水中只有10-7molH2O分子发生电离 由水分子电离出的H+和OH-数目永远相等 即同一溶液中，C(H+)水=C(OH-)水 一、水的电离 离子积 那么，溶液中的水究竟是怎么电离的呢? 水的电离常数表达式 K电离 = c(H+)·c(OH-) c(H2O) c(H+)·c(OH-) =c(H2O)·K电离 常数 4.水的离子积 （1）概念：在一定温度下，水中c(H+)和c(OH-)的乘积是一个常数，这个常数叫做水的离子积常数，简称水的离子积，用Kw表示。（Kw无单位） （2）表达式： Kw =c(H+)·c(OH-) （3）适用范围： 适用于纯水和稀的电解质溶液 一、水的电离 离子积 c溶液(H+)·c溶液(OH-)=Kw c水(H+)=c水(OH-) [特别提醒] ①任何水溶液都同时存在H+和OH-。Kw表达式中，c(H＋)和c(OH-)均表示整个溶液中H＋和OH-的浓度，而不单指水产生的。 ②在电解质水溶液中，c(H+)与c(OH-)不一定相等，但由水电离产生的c(H+)与c(OH-)一定相等。 请分析下表中的数据有何规律，并思考以下问题。 （1） 温度变化对Kw产生什么影响？ （2）依据表中的数据分析水的电离是吸热还是放热，说出理由？ t/℃ 0 10 20 25 40 50 90 100 KW/10-14 0.114 0.292 0.681 1.01 2.92 5.47 38.0 54.5 随着温度的升高，水的离子积增大。 25℃时，Kw ≈ 1×10-14 ; 100℃时，Kw ≈ 1×10-12 25℃时水电离出的c(H+)=________mol·L-1，c(OH-)=_______mol·L-1； 100℃时水电离出的c(H+)=________mol·L-1，c(OH-)=_______mol·L-1； 1×10-7 1×10-7 1×10-6 1×10-6 ΔH > 0 （4）影响因素： Kw只受温度影响 思考讨论 二、水的电离平衡的影响因素 [问题]　结合弱电解质电离平衡的影响因素，加入HCl(g)后，水溶液中Kw、c(H+)、c(OH-)、平衡移动方向、电离程度、c(H+)和c(OH-)大小、溶液酸碱性的微观分析 通入HCl(g)后 粒子的种类变化 粒子之间的 相互作用 结论 H2O ⇌H++OH- HCl = H++Cl- 加入HCl，溶液中c(H+)瞬间增大 水的电离平衡逆向移动 c(OH-)减小 向水中加酸，水的电离平衡逆向移动，其电离被抑制 二、水的电离平衡的影响因素 H2O H+ + OH-，∆H＞0 条件 Kw c(H+) c(OH-) 移动方向 电离程度 c(H+)和c(OH-)大小 溶液酸碱性 升温 通入HCl(g) 通入氨气 加 Na 加FeCl3(s) 加NaHSO4(s) 加NaHCO3(s) [问题]　结合弱电解质电离平衡的影响因素，填写下表空白。 相等 不变 增大 不变 不变 不变 不变 增大 增大 正移 逆移 逆移 正移 正移 逆移 不变 正移 增大 增大 减小 增大 增大 减小 增大 减小 减小 减小 减小 增大 增大 减小 减小 增大 增大 减小 增大 ＜ ＞ ＜ ＞ ＞ ＜ 中性 酸性 碱性 碱性 酸性 酸性 碱性 二、水的电离平衡的影响因素 1.温度 2.加酸或碱 3.加盐 升高温度，促进水的电离 加入酸或碱，抑制水的电离 常温下，c(H＋)水 = c(OH－)水 含有弱离子的盐会促进水的电离。 (在第三节中学习) KW 增大 例. 浓度均为0.1mol/L的下列溶液中由水电离出的c(H+)水大小关系为： ① 盐酸 ② 醋酸溶液 ③ 硫酸溶液 ④ 氢氧化钠溶液 ②＞①=④＞③ 1.酸溶液中c(H+)越大或碱溶液中c(OH-)越大，对水的电离抑制作用越大 2.不管酸碱强弱，只要溶液中 c(H+)或c(OH-)浓度相等，对水电离的抑制相同 三、Kw的应用 1.水的电离平衡曲线分析 识图方法：①面 ②线 ③点 （1）看面——水的离子积 ①T1(或T2、T3)等温线上各点对应的水的离子积相等 ②AE直线上的点代表c(H＋) c(OH－)，溶液 呈 性； AE直线上方，c(H＋) c(OH－)，溶液呈 性； AE直线下方，c(H＋) c(OH－)，溶液呈 性； 温度一定时，横、纵坐标表示的物理量为反比例函数关系，Kw=c(H+)·c(OH-) （2）看线——温度和溶液酸碱性 ＞ ＜ = 中 酸 碱 三、Kw的应用 1.水的电离平衡曲线分析 识图方法：①面 ②线 ③点 （3）看点——条件改变 ①同一等温线上KW不变，c(H＋)与c(OH－)为反比例函数关系，可以通过加入 实现等温线上的点的转化 ②不同等温线上，温度改变，KW改变。 实现不同等温线上的点的转化，只能通过 。 练习：1.实现A➡E，需要 ； 2.实现A➡B，需要 ； 3.实现A➡D，需要先 ，再 。 酸、碱、盐 加酸、碱、盐 改变温度 升高温度 升高温度 加酸或强酸的酸式盐 例1 25℃，请计算0.1 mol/L的HCl溶液中H2O电离产生的H+浓度。 0.1 10-13 ≈ 0.1 mol/L 例2 25℃，请计算0.1 mol/L的NaOH溶液中H2O电离产生的OH-浓度。 0.1 10-13 ≈ 0.1 mol/L 2.溶液中水电离出的c(H＋)或c(OH-)的计算 1.已知25℃时，KW = 1.0×10−14，根据水的离子积表达式，求解下列各题： ①在0.01mol/L 的HCl溶液中， c(H+) = ，c(OH－) = ， c水(H+) = ， c水(OH－) = 。 1.0× 10 – 12 mol/L 1.0× 10- 2 mol/L 1.0× 10- 12 mol/L 1.0× 10 – 12 mol/L ②在0.01mol/L 的NaOH溶液中， c(H+) = ，c(OH－) = ， c水(H+) = ， c水(OH－) = 。 1.0× 10 – 2 mol/L 1.0× 10 – 12 mol/L 1.0× 10 – 12 mol/L 1.0× 10 – 12 mol/L 2. 25 ℃时，c水(H＋)＝1×10－12 mol·L－1的溶液显什么性？ 25 ℃时，c水(H＋)＝1×10－12 mol·L－1的溶液可能呈酸性，也可能呈碱性。 典例剖析 2.溶液中水电离出的c(H＋)或c(OH-)的计算 水电离出的c(H＋)或c(OH－)的计算小结 Kw表达式中，c(H＋)、c(OH－)均表示整个溶液中总物质的量浓度，但是一般情况下有： (1)酸溶液中，c(H＋)水＝c(OH－)水＝Kw/c(H＋)酸。 (2)碱溶液中，c(H＋)水＝Kw/c(OH－)碱。 (3)纯水中，c(H＋)＝c(OH－)=√Kw ①室温下，中性溶液中， c水(H＋)=c水(OH－) =1×10-7mol/L ②室温下，酸/碱性溶液中， c水(H＋)=c水(OH－)<1×10-7mol/L 溶液酸碱性与溶液中c水(H+)和c水(OH-)的关系 思考 25 ℃时，分析下列溶液的 c(H＋)和c(OH－)   纯水 0.1 mol·L－1 NaOH溶液 0.1 mol·L－1盐酸 c(H＋)/mol·L－1 ________ _________ ____ c(OH－)/mol·L－1 _______ ___ ________ c(H＋) 、c(OH－) 的相对大小 c(H＋) c(OH－) c(H＋) c(OH－) c(H＋) c(OH－) 溶液的酸碱性 ______ _____ _____ 1×10－7 1×10－7 ＝ 中性 1×10－13 0.1 < 碱性 0.1 1×10－13 > 酸性 小结：溶液酸碱性与溶液中c(H+)和c(OH-)的关系？ 思考讨论 四、溶液的酸碱性与pH 1.溶液的酸碱性 溶液的酸碱性与c(H＋)、c(OH－)的关系 溶液酸碱性 c(H+)与c(OH－)关系 c(H+)/mol·L－1范围 (25℃) 中性 酸性 碱性 c(H+) = c(OH－) = 1×10－7 c(H+) > c(OH－) > 1×10－7 c(H+) < c(OH－) 溶液酸碱性 c(H+)与c(OH－)关系 c(H+)/mol·L－1范围 (100℃) 中性 酸性 碱性 c(H+) = c(OH－) = 1×10－6 < 1×10－6 c(H+) > c(OH－) > 1×10－6 c(H+) < c(OH－) < 1×10－7 四、溶液的酸碱性与pH 2.溶液酸碱性的判断依据 溶液的酸碱性取决于溶液中c(H＋)、c(OH－)的相对大小。即任何温度下： 溶液酸碱性 c(H+)与c(OH－)关系 中性 c(H+) = c(OH－) 酸性 c(H+) > c(OH－) 碱性 c(H+) < c(OH－) 3.溶液酸碱性的表示方法 （1）当c(H+)或c(OH-)＞1mol·L－1时，通常用c(H+)或c(OH-)表示溶液的酸碱性。 当c(H+)或c(OH-)＜1mol·L－1时，用c(H+)或c(OH-)表示溶液的酸碱性容易吗？ “pH”是由丹麦化学家彼得·索仑森1909年提出的。索仑森当时在一家啤酒厂工作，经常要化验啤酒中所含H+浓度。每次化验结果都要记录许多个零，颇为繁琐，经过长期潜心研究，他发现：用H+浓度的负对数来表示酸碱性非常方便，并把它称为溶液的pH(p代表德语Potenz，意思是浓度，H代表H+) 彼得·索仑森 丹麦化学家 拓展延伸 四、溶液的酸碱性与pH （2）当c(H+)或c(OH-)＜1mol·L－1时，通常用pH表示溶液的酸碱性。 4.溶液的pH (1)pH定义：c(H＋)的负对数，即pH＝－lg c(H＋) c(H＋) =10-pH 如：已知在常温下某溶液的 c(H+) = 1×10-5 mol·L-1，则其pH=_____。 pH=-lg c(H+) =-lg 10-5 = 5 5 已知在常温下某溶液的 c(OH-) = 1×10-5 mol·L-1，则其pH=_____。   pH=-lg c(H+) =-lg 10-9 = 9 9 (2)意义：pH越大，溶液的碱性越强；pH越小，溶液的酸性越强 四、溶液的酸碱性与pH (3)pH的适用范围 pH的取值范围一般在0~14（25℃时）之间，即适用于1×10-14 mol/L ≤ c(H+) [ c(OH-)] ≤1 mol/L的稀溶液 酸性增强 碱性增强 中性 常温下，溶液的pH与溶液酸碱性的对应关系 pH=7，中性 pH＜7，酸性 pH＞7，碱性 25℃时，c溶液(H+)·c溶液(OH-)=10-14 pH + pOH = 14 四、溶液的酸碱性与pH 5.溶液pH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，在半分钟内将试纸与标准比色卡对照，读出pH。 pH试纸类型： 广泛pH试纸(常用)： 精密pH试纸： pH范围是1~14或0~10，可识别pH差约为1 pH范围较窄，可识别pH差约为0.2~0.3 中学化学的常用试纸 (1)石蕊试纸：检验溶液或气体的酸碱性。 如用湿润的红色石蕊试纸检验NH3，湿润的蓝色石蕊试纸检验HCl、SO2。 (2)品红试纸：检验具有漂白性的气体。 如SO2能使湿润的品红试纸褪色。 (3)淀粉-KI试纸：检验具有氧化性的气体或溶液。 如FeCl3、Cl2、NO2等能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝。 (4)醋酸铅试纸：检验H2S。H2S能使湿润的醋酸铅试纸变黑(黑色物质为PbS)。 以上试纸均用于定性检验，检验气体时需润湿！！！ (5)pH试纸：测定溶液的酸碱度。不能润湿 四、溶液的酸碱性与pH 5.溶液pH的测定方法 (2)利用酸碱指示剂测定 只能粗略测定溶液的pH范围，不能准确测定出pH的具体值 指示剂的变色范围: 指示剂发生颜色变化的pH值范围 pH 1 2 3.1 4.4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 甲基橙 红色 橙色 黄色 石蕊 红色 紫色 蓝色 酚酞 无色 浅红色 红色 四、溶液的酸碱性与pH 5.溶液pH的测定方法 (3)利用pH计测定（准确读数） pH计，又叫酸度计，可用来精密测量溶液的pH，其量程为0～14。 可识别的pH差：0.01。不受溶液的氧化性、颜色等的影响 测溶液pH时的三注意 (1)pH试纸和玻璃棒都不能润湿，否则会将溶液稀释，所测定的pH可能不准确，会使酸性溶液的pH变大，碱性溶液的pH变小，但中性溶液无影响。也不能用pH试纸直接蘸取溶液，否则会污染待测液。 (2)若某溶液具有漂白性、强氧化性或溶液本身有颜色，如：氯水、次氯酸钠溶液、三氯化铁溶液，则不能用酸碱指示剂和pH试纸测定该溶液的酸碱性，应用pH计来测定。 (3)pH试纸不能测c(H＋)或c(OH－)>1 mol·L－1的溶液的pH。且广泛pH试纸测出的值只能是整数 四、溶液的酸碱性与pH 6.pH的应用 血液的正常 pH 范围是 7.35~7.45。大多数体液都要保持一个较小的 pH 变化范围，如果 pH 变化超出范围，就可能产生危害。血浆中H2CO3/HCO3-缓冲体系对稳定体系的酸碱度发挥着重要作用。 H+(aq)+HCO3-(aq) H2CO3(aq) CO2(g)+H2O(l) 医学上血液的pH是诊断疾病的一个重要参数 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-。由于HCO3-和H2CO3的浓度较大且可以调节，因此可以防止体系的pH出现较大幅度的变化。 6.pH的应用 调节人体健康，如洗发时，护发素主要功能是调节头发的pH使之达到适宜 洗发水是碱性的，能够洗去油污，但是对头发有一定的伤害。 护发素是酸性的，和洗发水发生中和反应，减少对头发的伤害，起到护发的作用。 6.pH的应用 环保领域中酸性或碱性废水常利用中和反应进行处理 硫酸厂的污水中常含有硫酸等物质，可以用熟石灰进行中和处理 H2SO4 + Ca(OH )2=CaSO4 +2H2O 农业生产中，调节土壤的pH，使其更适宜农作物生长 适宜西瓜种植的土地酸碱度为5-7 适宜高粱种植的土地酸碱度为5.5-7.5 适宜芦荟种植的土地酸碱度为6-7 6.pH的应用 科学实验和生产中，溶液 pH 的控制常常是影响实验结果或质量、产量的因素 作物 pH范围 作物 pH范围 水稻 6~7 生菜 6~7 小麦 6.3~7.5 薄荷 7~8 玉米 6~7 苹果 5~6.5 大豆 6~7 香蕉 5.5~7 油菜 6~7 草莓 5~7.5 棉花 6~8 水仙花 6~6.5 马铃薯 4.8~5.5 玫瑰 6~7 洋葱 6~7 烟草 5~6 1、判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)一定条件下 pH值越大，溶液的酸性越强。( ) (2)强酸溶液的pH值一定小。( ) (3)pH值等于6的溶液，一定是一个弱酸体系。( ) (4)在常温下，pH=0的溶液酸性最强，pH=14的溶液碱性最强。( ) (5)pH值有可能等于负值。( ) (6)常温下，由水电离出的c(H+)=10-12mol/L，则溶液pH一定为12。( ) (7)相同体积和相同pH值的盐酸，醋酸、硫酸中H+的物质的量相等。( ) (8)如果c(H+)不等于c(OH-)则溶液一定呈现酸碱性。 (9)如果c(H+)/c(OH-)的值越大则酸性越强。 (10)c(H+)等于10-6mol/L的溶液一定呈现酸性。 纯水永远呈中性！ 课堂练习 2.已知25℃时，水的离子积Kw＝1×10-14，100℃时，水的离子积Kw＝5.5×10-13，这说明( ) A.25℃时水的离子积较大 B.100℃时纯水电离产生的c(H＋)比25℃纯水电离产生的c(H＋)小 C.水的电离是吸热过程 D.Kw和温度无直接关系 c 课堂练习 3.常温下，某溶液中由水电离的c(H＋)水=1×10—13mol/L，则该溶液可能是( ) A.SO2溶液 B.NH4Cl溶液 C.NaNO3溶液 D.NaOH溶液 A D 4.下列说法正确的是 ( ) A．强酸的水溶液中不存在OH－ B．pH＝0的溶液是酸性最强的溶液 C．某温度下，纯水中c(H＋)＝2×10－7 mol·L－1，其呈酸性 D．在温度不变时，水溶液中c(H＋)和c(OH－)不能同时增大 D 课堂练习 5.25 ℃时，水的电离达到平衡：H2O H＋＋OH－　ΔH>0，下列叙述正确的是(　　) A．向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH－)降低 B．向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(H＋)增大，Kw不变 C．向水中加入少量CH3COOH，平衡逆向移动，c(H＋)降低 D．将水加热，Kw增大，c(H＋)不变 B 课堂练习 6．在相同温度下，0.01 mol·L－1 NaOH溶液和0.01 mol·L－1的盐酸相比，下列说法正确的是 A．由水电离出的c(H＋)相等 B．由水电离出的c(H＋)都是1.0×10－12 mol·L－1 C．由水电离出的c(OH－)都是0.01 mol·L－1 D．两者都促进了水的电离 B 课堂练习 7. 在25 ℃，某无色溶液中由水电离出的c(OH-)= 1×10-12mol/L，一定能大量共存的离子组( ) A. NH4+ K+ NO3- Cl- B. NO3- CO3 2 - K+ Na+ C. K+ Na+ Cl- SO42- D. Mg2+ Cu2+ SO42- Cl- C 8.在由水电离产生的c(H＋)=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 B 课堂练习 9．用pH试纸测定某无色溶液的pH，正确的是(　　) A．用广泛pH试纸测得该溶液的pH为3.2 B．用pH试纸蘸取溶液，观察其颜色变化并与标准比色卡对照 C．用干燥、洁净的玻璃棒蘸取溶液，滴在pH试纸上，观察其颜色变化并与标准比色卡对照 D．用干燥、洁净的玻璃棒蘸取溶液，滴在湿润的pH试纸上，所测得的pH一定偏小 C 课堂练习 10. 如图中三条曲线表示不同温度下水的离子积常数,下列说法不正确的是 A. 图中温度：T3>T2>T1 B. 图中pH关系：pH(B)=pH(D)=pH(E) C. 图中五点Kw间的关系：E>D>A=B=C D. C点的溶液可能显酸性 D (2) 在水的电离平衡中,c(H+)和c(OH-)的关系如图所示: A点水的离子积为________; E点水的离子积为________。 造成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 课堂练习 根据教学设计调整习题。 一、水的电离 定性 H2O H+ + OH- 温度 升温，平衡正向移动 降温，平衡逆向移动 浓度 c(H+)或c(OH-)增大，平衡逆向移动 定量 KW＝c(H+)·c(OH-) 常温时，KW＝1×10-14 二、溶液的酸碱性 c(H+) ＝ c(H+) 中性 c(H+) ＞ c(H+) 酸性 c(H+) ＜ c(H+) 碱性 pH＝－lgc(H+) 常温时，pH＝7 pH＜7 pH＞7 课堂总结 41 新人教版 化学 选必1 第三章 水溶液中的离子反应与平衡 谢谢观看 Lavf58.46.101 $