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

第二节 水的电离和溶液的pH 第三章　水溶液中的离子反应与平衡 第1课时 水的电离 溶液的酸碱性与pH 1 01 水的电离 新课导入 思考：做溶剂的水是全部以分子形式存在，还是部分以离子形式存在呢? 水的导电性实验 指针偏转 灯泡未亮 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。 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?怎样验证你的猜想？ 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。 H2O H3O＋ H2O OH－ 水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离 1、水的电离方程式 水的电离 可简写成： H2O ⇌ H+ + OH- 等 c水(H+) = c水(OH-) 2、水电离的特点： H+为裸露的质子， 不稳定，与水结合形成 H3O+(水合氢离子) O H O H H H H H H H O O + - 溶液中的水究竟是怎么电离的呢？ 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 水的电离 特点： 难电离 2、水电离的特点 极难电离 可逆过程 吸热过程 c水(H+) =c水(OH-) 难： 逆： 等： 吸： 实验证明，常温下 1L 水约有1.0×10-7mol发生电离。 5.56亿个水分子，只有一个发生电离 ≈55.6mol ＞0 55.6 mol水分子中只能电离出10-7mol的H+ c(H2O) 水的离子积常数Kw K电离 = c(H+) · c(OH-) 水电离平衡常数的表达式 H2O H+ + OH- = c总(H+)·c总(OH-) 水的离子积(常数) 1、表达式： 对于纯水和稀溶液，c(H2O)为常数 整理得 K电离·c(H2O) = c(H+)·c(OH-) Kw 2、适用范围： 适用于纯水和稀的电解质溶液 c(H+)表示溶液中总H+浓度 c(OH-)表示溶液总OH-浓度 water 水 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） c(H+)、c(OH-)是指溶液中的c(H+)、c(OH-)，而不仅仅是水电离的。意思是酸、碱、盐都适用，即只要温度一定，就算c(H+)≠ c(OH-)，Kw也是一个常数。 水的离子积常数Kw 3、影响水的离子积常数的因素 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 表3-1 不同温度下水的离子积常数 25℃(常温)时：Kw =1×10-14 100℃时：Kw =1×10-12 25℃纯水中：c(H+) c(OH-) 1×10-7 mol·L-1 100℃纯水中：c(H+) c(OH-) 1×10-7 mol·L-1 Kw只受温度影响，随着温度升高，Kw如何变化？ 增大 任意温度、任何溶液中，由水电离出的 c水(H+) =c水(OH-) = = = ＞ 10-6 mol/L H2O ⇌ H+ + OH- 水的离子积常数Kw 条件 移动方向 电离程度 c(H+) c(OH-) c(H+) c(OH-) Kw 升温 通入HCl(g) 加 NaOH(s) 加 NaHSO4(s) 加 活泼金属 → ↑ ↑ ↑ = ↑ ← ↓ ↑ ↓ > 不变 ← ↓ ↑ ↓ < 不变 ← ↓ ↑ ↓ > 不变 → ↑ ↓ ↑ < 不变 H2O H+ + OH- 4、外界条件对水电离平衡的影响 4Na+2H2O=4NaOH+H2 2Na+2H+=2Na++H2 归纳总结 H2O H＋ ＋OH－ ∆H＞0 （1）酸 （2）碱 （4）升温 抑制水的电离， （5）活泼金属 影响水电离平衡的因素 促进水的电离， 促进水的电离， （3）强酸的酸式盐 Kw增大 Kw不变 Kw不变 25 ℃时，水的电离达到平衡：H2O H＋ ＋OH－ ΔH>0。 下列叙述错误的是(　　) A、将纯水加热到95 ℃时，Kw变大，c(H+)不变 B、向纯水中通入氨，平衡逆向移动，c(OH-)增大，Kw不变 C、在蒸馏水中加少量硫酸氢钠固体，Kw不变，c(H+) 增大 D、向水中滴入少量NaOH溶液，平衡逆向移动，c(H+) 减小 习题 A 大本80页第1题 溶液中水电离出的c(H+)或c(OH-)的计算方法 0.1 10-13 25℃时，0.1mol/L的HCl溶液中，水电离的c(H+)和c(OH-)各是多少？ =0.1 mol/L c总(H+) ≈ c酸(H+) Kw＝c总(H+)·c总(OH-) =1×10-14 10-13 c(H+)水 =c(OH-)水 = = 10-13 mol/L = 25℃时，0.1mol/L的NaOH溶液中，水电离的c(H+)和c(OH-)各是多少？ 0.1 10-13 10-13 Kw＝c总(H+)·c总(OH-) =1×10-14 =0.1mol/L c总(OH-) ≈ c碱(OH-) c(H+)水 =c(OH-)水 = = 10-13 mol/L = c碱(OH-)≫c水(OH-)室温下，酸或碱的稀溶液中，由水电离出的c(H+)和c(OH-)还相等吗？c(H+)·c(OH-)＝1×10-14 还成立吗？c水(H＋)=c水(OH-)， 但 c总(H＋) ≠ c总(OH-)， c(H+)·c(OH-)＝1×10-14 仍然成立。 水的离子积常数的应用 思考：25℃时，c水(H+)=10-13 mol/L 的溶液显什么性？ 可能是酸性c(H+)=0.1mol/L（如0.1mol/L的HCl） 也可能是碱性c(OH-)=0.1mol/L（如0.1mol/L的NaOH） ①室温下，中性溶液中， c水(H＋)=c水(OH-) =1×10-7mol/L ②室温下，酸性或碱性溶液中， c水(H＋)=c水(OH-) <1×10-7mol/L 总结 ①在0.01mol/L 的HCl溶液中， c(H+)总 = ， c(OH－)总 = ， c(H+)水 = ， c(OH－)水 = 。 1.0× 10-12 mol/L 0.01 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+)总 = ，c(OH- )总 = ， c(H+)水 = ，c(OH- )水 = 。 0.01 mol/L 1.0× 10-12 mol/L 1.0× 10-12 mol/L 1.0× 10-12 mol/L 习题 已知25℃时，KW = c(H+)总·c(OH-)总 = 1.0×10−14，根据水的离子积表达式，求解下列各题： 习题 在相同温度下，0.01 mol/L的NaOH溶液和0.01 mol/L的HCl溶液相比， 下列说法正确的是(　　) A、二者均促进了水的电离 B、由水电离出的 c(H+) 均是 1.0×10-12 mol/L C、由水电离出的 c(OH-) 均是 0.01 mol/L D、由水电离出的 c(H+) 相等 D 小本217页第3题 归纳总结 任意水溶液中均有：Kw = c总(H+)·c总(OH-) c水电离的(H+) = c水电离的(OH-) 酸溶液中：Kw＝c酸(H+)·c水(OH-) (忽略水电离出的H+) 碱溶液中：Kw＝c水(H+)·c碱(OH-) (忽略水电离出的OH-) c(H+)表示溶液中总H+浓度 c(OH-)表示溶液总OH-浓度 任何时候、任何溶液中，由水电离出的H+、OH-的量始终相等。 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＋)=c水(OH－) 水的离子积常数的应用 2、水的电离平衡曲线分析 1. 曲线上任意点(A、C、D)的Kw都_____，即c(H＋)·c(OH-)______，温度_____。 相同 相同 相同 ① A点溶液 c(H+) = c(OH-)，为中性 ② D点溶液 c(H+)＞c(OH-)，呈酸性 ③ C点溶液 c(H+)＜c(OH-)，呈碱性 Kw = c总(H+)·c总(OH-) 25℃ ④加入酸，能引起 A→D 的变化 加入碱，能引起 A→C 的变化 2. 曲线外的任意点(如 E )与曲线上任意点： Kw ，温度 。 不同 不同 ⑤升高温度，能引起 A→B 的变化 C E 02 水溶液的酸碱性与pH 思考与讨论 1、酸性溶液中是否存在OH-? 碱性溶液中是否存在H+? 试解释原因。 溶液中存在 H2O H+ + OH- 存在 体系 纯水（常温） 向纯水中加入少量盐酸（常温） 向纯水中加入少量NaOH溶液（常温） c(H+) c(OH-) c(H+)和c(OH-) 的大小比较 溶液的酸碱性 2、比较下列情况中，c(H+)和c(OH-)的值或变化趋势（增大或者减小） 课本64页 1×10-7 mol/L 1×10-7 mol/L c(H+)＝c(OH-) 中性 减小 增大 c(H+)＜c(OH-) 碱性 c(H+)＞c(OH-) 增大 减小 酸性 思考：下列说法是否正确？ （1）c(H+) = 1×10-7mol/L的溶液一定是中性溶液。_______ （2）c(H+) = 1×10-6mol/L的溶液一定是酸性溶液。_______ 错误 错误 1、溶液的酸碱性与c(H＋) 、c(OH-)的关系 溶液 c(H+) 和 c(OH-)的关系 c(H+)的范围（25℃） 中性溶液 酸性溶液 碱性溶液 c(H+) ＝ c(OH-) c(H+) ＞ c(OH-) c(H+) ＜ c(OH-) c(H+) =1×10-7mol/L c(H+) >1×10-7mol/L c(H+) <1×10-7mol/L 当c(H+)或c(OH-) < 1mol/L时：用pH表示溶液的酸碱性 不能用c(H+)大小来判断溶液酸碱性，只能通过溶液c(H+)和c(OH-)相对大小 总结】不能用 c(H+)等于多少来判断溶液酸、碱性，只能通过两者相对大小比较 2、溶液的pH (1) pH定义：c(H+)的负对数 pH= -lg c(H+) c(H＋) =10-pH 如：1、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 3、已知在常温下某溶液的 c(OH-) = 1×10-5 mol·L-1，则其pH=____。 9 2、已知在常温下某溶液的 c(H+) = 1×10-4 mol·L-1，则其pH=___。 4、已知在常温下某溶液的 c(OH-) = 1×10-6 mol·L-1，则其pH=____。 pH= -lg c(H+) = -lg 10-4 = 4 4 pH=-lg c(H+) =-lg 10-9 = 9 pH=-lg c(H+) =-lg 10-8 = 8 8 (2) 适用范围： (H+)或c(OH-) < 1mol/L   溶液的酸碱性与pH pH越小， 酸性越强 pH越大， 碱性越强 0~14 中性 pH＝7 酸性 pH＜7 碱性 pH＞7 1×10-14mol/L＜c(H+)＜1mol/L 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 10-13 10-14 10-6 5 4 3 2 1 7 8 9 10 11 12 13 14 6 c(H+) pH 3、溶液的酸碱性与pH的关系 (25℃) pH越大，溶液的碱性越强。 pH越小，溶液的酸性越强； 溶液的酸碱性与pH 【思考1】 pH=7 的溶液一定呈中性吗? 判断溶液酸碱性的唯一标准是溶液中c(H+)和c(OH-)的相对大小 【思考2】100 ℃时，KW =1.0×10-12，pH=7 的溶液酸碱性如何? c(H+)= 10-7 pH=7 c(OH-)= 10-5 不一定。在25 ℃时，pH=7的溶液才呈中性。 只有在室温下才能用pH与7的大小来判断溶液的酸碱性。 水的电离与温度有关。pH与温度关联才能标明酸碱性。不应看pH大小，只有满足c(H+)=c(OH-)的溶液才一定呈中性。 常温下，有下列四种溶液: ①pH=3的H2SO4溶液 ②0.0001 mol·L-1 的CH3COOH溶液 ③溶液中的 c(H+)=1×10-4 mol·L-1 ④ 上述四种溶液的酸性由强到弱的顺序为(　　) A、①③④②    B、④①③② C、④③①②     D、①④③② 习题 大本83页第2题 = 10-12 B 习题 小本217页第5题 25 ℃时，下列溶液碱性最强的是(　　) A、pH=11 的溶液 B、c(OH-)=0.12 mol/L的溶液 C、含有 4 g NaOH的 1 L 溶液 D、c(H+)=1×10-10 mol/L的溶液 B 读至小数点后2位 pH的测定 1、pH试纸法 (定量粗略测量) 广泛pH试纸：其pH范围是 (最常用)，可以识别的pH差约为 。 精密pH试纸：可判别 0.2或0.3 的pH差值。 专用pH试纸：用于酸性、中性或碱性溶液。 1～14 1 2、用pH计测量 pH计，又叫酸度计。可用来精密测量溶液的pH， 其量程为 0～14 。 读至小数点后1位 精度: 读整数 pH的测定 pH试纸的使用方法: 取一张pH试纸放在干燥洁净的玻璃片(表面皿)上， 用干燥洁净的玻璃棒蘸取待测液点在试纸中央， 当试纸变色稳定后立即与标准比色卡对照，读出pH。 使用注意事项 ①不能用水湿润 ②不能把pH试纸插入待测液 ③广泛pH试纸只能读出整数 ④不能测有色溶液、漂白性、强氧化性溶液的pH 如：氯水 (取、放、蘸、点、变、比) 用pH试纸测定某无色溶液的pH，规范的操作是(　　) A、将pH试纸放入溶液中，观察其颜色变化，与标准比色卡对照 B、将溶液倒在pH试纸上，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，与标准比色卡对照 D、在试管内放入少量溶液，煮沸，把pH试纸放在管口，观察颜色， 与标准比色卡对照 习题 大本82页第1题 C pH的应用 ②人体健康调节：如洗发时人们用的护发素主要功能是调节头发的pH， 使之达到适宜的酸碱度。 ③环保治理污水：酸性废水可投加碱性物质使之中和， 碱性废水可投加酸性物质或利用烟道气中和。 ④农业生产调节：控制土壤的pH使之适宜作物生长，提高作物的质量和产量。 ⑤科学实验和工业生产：溶液的pH是影响实验结果或产品质量、产量的一个关键因素。 pH ①在医学上：测定血液等的pH可以诊断疾病。 人体血液的pH值是7.35~7.45时正常。如果超过这个范围，便属于病理现象。 洗发液选接近中性，护发素选微酸性。 人体部分体液的pH值 c(H＋) <c(OH－) $