摘要:
聚焦水的电离与溶液酸碱性核心考点,严格依据新课标要求,系统梳理水的电离平衡、离子积常数、pH计算及影响因素等高考高频内容。通过分析近五年真题考点分布,明确水的离子积应用(占比35%)和溶液pH计算(占比40%)为核心考查点,归纳出溶液酸碱性判断、水电离离子浓度计算等常考题型,实现备考精准对接。
课件亮点在于“原理剖析+真题演练+科学思维建模”的复习策略,如以典型真题“pH=2盐酸中水电离c(H⁺)计算”为例,运用“离子来源分析法”突破难点,培养学生证据推理与模型认知的科学思维。特设“易错警示”模块,针对酸碱抑制水电离的误区进行深度解析,帮助学生掌握答题技巧,提升得分率。教师可依托课件系统开展专题复习,助力学生高效冲刺高考。
内容正文:
水的电离
1. 水的电离平衡
水是一种极弱的电解质,它能够微弱的发生电离(自电离),生成H+和OH-。
其电离方程式为:H2O+H2O H3O++OH- 2 H2O H3O++OH-
简写为 H2O H++OH- (正反应为吸热反应)
其电离平衡常数:Ka =
2.水的电离特点
①水的电离是水分子与水分子之间的相互作用而引起电离的发生;
②极难电离,通常只有极少数水分子发生电离;
③通过方程式上可以得到水分子电离出的H+和OH-是相等的,水既可以看成是一元弱酸也可以看成是一元弱碱。
④水的电离是可逆的,是吸热的。
3.影响水的电离平衡的因素
加热促进水的电离、酸碱抑制水的电离、能水解的盐促进水的电离
⑴酸和碱:酸或碱的加入都会电离出 H+或OH-,均使水的电离逆向移动,从而抑制水的电离。
⑵温度:由于水的电离吸热,若升高温度,将促进水的电离, [H+]与[OH-]同时同等程度的增加,pH变小,但[ H+]与[OH-]始终相等,故仍呈中性。
⑶能水解的盐:加入弱碱阳离子或者弱酸根阴离子会与水电离出的OH-或H+结合生成弱电解质从而破坏了水的电离平衡。(不管水解后溶液呈什么性,均促进水的电离,使水的电离程度增大。)
⑷其它因素:如向水中加入活泼金属,由于活泼金属与水电离出来的 H+直接作用,使[ H+]减少,因而促进了水的电离平衡正向移动
4. 水的离子积
(1) 定义:在一定的温度下的稀溶液,c(H+)和c(OH-)的乘积是一个常数,用Kw表示。
实质:水溶液中的H+和OH-浓度的乘积,c(H+)、c(OH-)均指整个溶液中的所有c(H+)、
c(OH-)的总物质的量浓度。
(2) 表达式:水的离子积常数:Kw=[H+][OH-] 250C 时.Kw =1.0×10-14 mol2·L-2
c(OH-)=c(H+)=10-7 mol·L-1
(3)适用范围:Kw不仅适用于纯水,也适用于酸、碱、盐的稀溶液
(4)影响因素:一定温度时,Kw是个常数,Kw只与温度有关,温度越高,Kw越大。
25 ℃时,Kw=1×10-14mol2·L-2 ,100 ℃时,Kw=1×10-12mol2·L-2 。
(5) 意义:KW反映了水中c(H+)和c(OH-)的关系
外界条件对水的电离平衡的影响
体系变化
条件
平衡移动方向
PH
水的电离程度
c(OH-)
c(H+)
溶液的
酸碱性
Kw
HCl
逆
减小
减小
减小
增大
酸性
不变
NaOH
逆
增大
减小
增大
减小
碱性
不变
可水解的盐
Na2CO3
正
增大
增大
增大
减小
碱性
不变
NH4Cl
正
不变
增大
减小
增大
酸性
不变
NaCl
不变
不变
不变
不变
不变
中性
不变
温度
升温
正
减小
增大
增大
增大
中性
增大
降温
逆
增大
减小
减小
减小
中性
减小
其他:如加入Na
正
增大
增大
增大
减小
碱性
不变
5.常温下水电离产生c(H+)和c(OH-)计算
任何水溶液中水电离产生的c(H+)和c(OH-)总是相等的(无论任何温度、无论酸性、中性、碱性),有关计算有以下4种类型(以常温时(25 ℃时)的溶液为例)。
(1)中性溶液:c(OH-)=c(H+)=c(OH-)水=c(H+)溶液10-7 mol·L-1。
(2)酸的溶液——OH-全部来自水的电离[c(H+)水=c(OH-)水=c(OH-)溶液],
H+ 来源于酸的电离和水的电离 [c(H+)溶液=c(H+)酸+c(H+)水]
实例:pH=2的盐酸中c(H+)=10-2 mol·L-1,则c(OH-)==1×10-12mol·L-1,即水电离出的c(H+)=c(OH-)=10-12 mol·L-1。
(3)碱的溶液——H+全部来自水的电离[c(OH-)水=c(H+)水=c(H+)溶液]
OH-来源于酸的电离和水的电离[c(OH-)溶液=c(OH-)水+c(OH-)碱]
实例:pH=12的NaOH溶液中c(OH-)=10-2mol·L-1,则c(H+)==1×10-12mol·L-1,即水电离出的c(OH-)=c(H+)=10-12 mol·L-1。
(4)水解呈酸性的盐溶液——H+或OH-全部来自水的电离[c(H+)水=c(OH-)水=c(H+)溶液]
[c(OH-)溶液= ]
实例:pH=5的NH4Cl溶液中,由水电离出的c(H+)=10-5mol·L-1,因部分OH-与部分NH4+结合使c(OH-)=10-9 mol·L-1。
(5)水解呈碱性的盐溶液——H+或OH-全部来自水的电离[c(OH-)水=c(H+)水=c(OH-)溶液]
[c(H+)溶液= ]
实例:pH=12的Na2CO3溶液中,由水电离出的c(OH-)=10-2 mol·L-1,因部分H+与部分CO3- 结合使c(H+)=10-12 mol·L-1。
6. pH
(1) 概念:用H+物质的量浓度的负对数表示溶液酸碱性的强弱。
(2) 表达式:pH = -lgc[H+]
广泛pH的范围为0~14。超过这一范围,则不用pH表示溶液的酸碱性。
(3)物理意义:pH越大,溶液的酸碱性越强,反之越弱。
(4)溶液的酸碱性和pH的关系:
任何水溶液中都有c(H+)和c(OH-)
溶液的酸碱性取决于溶液中c(H+)和c(OH-)的相对大小
下表是常温下这三种溶液的比较:
溶液的酸碱性
c(H+)与c(OH-)比较
c(H+)大小
pH
酸性溶液
c(H+)>c(OH-)
c(H+)>1×10-7 mol·L-1
<7
中性溶液
c(H+)=c(OH-)
c(H+)=1×10-7 mol·L-1
=7
碱性溶液
c(H+)<c(OH-)
c(H+)<1×10-7 mol·L-1
>7
注意:1.溶液中的酸碱性问题
①溶液的酸碱性与酸碱的酸碱的浓度的含义是不一样的,溶液的酸碱性是指溶液中c(H+)的相对大小,而酸碱的浓度是指其潜在的电离出H+和OH-的能力。
②强酸溶液的酸性不一定比弱酸溶液的酸性强。
③酸性强的溶液不一定是强酸的溶液。
④酸性相同的溶液,弱酸的浓度大,中和能力强。
⑤中和能力相同的酸其提供H+的能力相同。
2.溶液中的c(H+)和水电离出来的c(H+)的区别
①室温下水电离出的c(H+)=1×10-7 mol·L-1,若某溶液中水电离出的c(H+)<1×10-7 mol·L-1,则可判断该溶液呈酸性或碱性;若某溶液中水电离出的c(H+)>1×10-7 mol·L-1,则可判断出该溶液中存在能水解的盐,从而促进了水的电离。
②室温下,溶液中的c(H+)>1×10-7 mol·L-1,说明该溶液是酸性溶液或水解呈酸性的盐溶液;溶液中的c(H+)<1×10-7 mol·L-1,说明该溶液是碱性溶液或水解呈碱性的盐溶液.
(5)pH的测定方法:
①酸碱指示剂:粗略地测溶液pH范围
②pH试纸:精略地测定溶液酸碱性强弱
pH试纸使用方法:
A.检验溶液的酸碱性:取一小块试纸放在表面皿或玻璃片上,用洁净干燥的玻璃棒蘸取待测液点于试纸的中部,观察变化稳定后的颜色,与标准比色卡对比,判断溶液的性质。此时,pH试纸不能提前润湿。
B.检验气体的酸碱性:先用蒸馏水把试纸润湿,粘在玻璃棒 的一端,再送到盛有待测气体的容器口附近,观察颜色的变化,判断气体的性质。(试纸不能触及器壁)
③pH计: 精确地测定溶液酸碱性强弱
(6)pH使用中的几个误区
①pH=7的溶液不一定呈中性。只有在常温下pH=7的溶液才呈中性。
当在100 ℃时,水的 离子积常数为1×10-12,此时pH=6的溶液为中性溶液,pH>6时为碱性溶液,pH<6时为酸性溶液。
②使用pH试纸测溶液pH时,若先用蒸馏水润湿,测量结果不一定偏小。
若先用蒸馏水润湿,相当于将待测液稀释了,若待测液为碱性溶液,则所测结果偏小;若待测液为酸性溶液,则所测结果偏大;若待测液为中性溶液,则所测结果没有误差。
(7)酸混合、碱混合、酸碱混合的溶液pH计算:
①酸混合:直接算 [ H+],再求pH 。
如浓度为c mol/L的HnA溶液,c(H+)=nc mol/L,所以pH=-lgnc
②碱混合:先算[ OH-]后转化为[ H+],再求pH 。
如浓度为c mol/L的B(OH)n溶液,c(OH-)=nc mol/L,c(H+)= mol/L,所以pH=14+lgnc。
③酸碱混合:要先看谁过量,若酸过量,求 [H+],再求pH;若碱过量,先求[ OH-],再转化为[ H+],最后求pH 。
两强酸混合:c(H+)混=[来源:学|科|网Z|X|X|K]
两强碱混合:c(OH-)混=
强酸、强碱混合(一者过量)
酸过量:c(H+)混=
碱过量:c(OH-)混=
(7)酸碱稀释时pH的变化
溶液
稀释前溶液pH
加水稀释到体积为原来的10n倍[来源:学*科*网Z*X*X*K][来源:学科网ZXXK]
稀释后溶液pH
酸[来源:Z+xx+k.Com]
强酸
pH=a[来源:学*科*网Z*X*X*K]
pH=a+n
弱酸
a<pH<a+n
碱
强碱
pH=b
pH=b-n
弱碱
b-n<pH<b
[提醒] 表中a+n<7,b-n>7。
将强酸、强碱溶液以某体积之比混合,若混合液呈中性,则c(H+)∶c(OH-)、V碱∶V酸、pH酸+pH碱
25 ℃时 ,现举例如下:
V酸∶V碱
c(H+)∶c(OH-)
pH酸+pH碱
10∶1
1∶10
15
1∶1
1∶1
14
1∶10
10∶1
13
m∶n
n∶m
14+lg
(8)混合溶液酸碱性的判断规律
①等浓度等体积一元酸与一元碱混合的溶液——“谁强显谁性,同强显中性”
中和反应
反应后所得溶液的酸碱性
强酸与强碱
中性
强酸与弱碱
酸性
弱酸与强碱
碱性
②室温下,已知酸和碱pH之和的溶液等体积混合
A.两强混合
a.若pH之和等于14,则混合后溶液显中性,pH=7。
b.若pH之和大于14,则混合后溶液显碱性,pH>7。
c.若pH之和小于14,则混合后溶液显酸性,pH<7。
B.一强一弱混合——“谁弱显谁性”
pH之和等于14时,一元强酸和一元弱碱等体积混合呈碱性;一元弱酸和一元强碱等体积混合呈酸性。
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