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

水的电离和溶液的酸碱性 导电性实验 电导率是物质传送电流的能力， 常用于衡量物质导电能力的大小。 一、水的电离 1、水是一种极弱的电解质 H2O + H2O H3O+ + OH - 简写为 H2O H+ + OH - 常温下，测得纯水的 pH＝7 pH＝－lg c(H＋) c(H＋)＝1×10－7 mol/L 常温下，1 L H2O 中有1×10－7 mol 电离。 1×10－7 mol 55.6 mol 1 L H2O 发生电离 1 556 000 000 ＝ K电离 = c(H+) · c(OH-) c(H2O) c(H+) · c(OH-) c(H2O) · K电离 = 室温下55.6molH2O 中有1×10-7mol H2O电离， 因此c(H2O)可视为常数。 Kw 水的离子积 Kw = 室温，25℃ 1×10-14 c(H2O)= 1 L 1000 g 18 g·mol-1 2、水的离子积（Kw 只与温度有关） 1 L 不同温度下纯水的 pH 温度/℃ 水的 pH c(H＋)/(mol·L－1) 10 7.26 5.40×10－8 25 7.00 1.00×10－7 40 6.77 1.71×10－7 50 6.63 2.34×10－7 90 6.21 6.16×10－7 100 6.12 7.42×10－7 pH＝－lg c(H＋) 问题1: 纯水的pH一定是7吗? 问题2: pH=7的溶液一定是中性溶液吗? 温度 0℃ 25℃ 50℃ 100℃ KW/10-14 0.134 1.01 5.47 55.0 实验测得不同温度下水的离子积常数 结论：升高温度，Kw增大。 H2O H+ + OH - ΔH > 0 越热越电离，Kw增大 （2）Kw 只受温度影响： （3）适用范围：Kw 不仅适用于纯水， 也适用于稀的电解质水溶液。 25 ℃时，Kw＝1×10－14 Kw＝c(H＋)·c(OH－) 2．水的离子积常数 （1）表达式： （4）两边取负对数: 二、溶液的酸碱性与pH １、溶液酸碱性的表示法 （1）c(H+) 和 c(OH-)较大，用具体数值表示 （2）c(H+) 和 c(OH-)都较小的稀溶液（＜1mol/L）用pH表示。 pH = - lgc(H+) c(H+) =10-pH mol/L pOH = - lgc(OH-) c(H+) =10-6.8~10-7.8mol/L c(H+) =10-5mol/L 2．判断溶液的酸碱性 c(H＋)与c(OH－)的相对大小 （2）常温标志： （1）本质标志： c(H＋)＝c(OH－)：中性 c(H＋)＞c(OH－)：酸性 c(H＋)＜c(OH－)：碱性 c(H＋)＝1×10－7 mol/L，pH＝7：中性 c(H＋)＞1×10－7 mol/L，pH＜7：酸性 c(H＋)＜1×10－7 mol/L，pH＞7：碱性 （适用于任何条件） （仅适用于常温下） 常温下 溶液的酸碱性与pH及c (H+)和c (OH-）的关系 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 pH减小，c(H+)增大 酸性增强 pH增大，c(H+)减小 碱性增强 c(OH-)减小 c(OH-)增大 pH计（酸度计） （2）pH试纸 注意：①要放在玻璃片或表面皿上而不是将试纸伸到溶液中 ②不能用水润湿 粗略测定： （1）酸碱指示剂 甲基橙 石蕊 酚酞 酸色 碱色 红 黄 红 蓝 无 红 精确测定： 变色范围(pH) 3.1~4.4 5.0~8.0 8.2~10.0 用法：用玻璃棒蘸溶液，点在pH试纸中央，半分钟后与比色卡比色 3、pH值测定方法 广 泛 pH 试 纸 精 密 pH 试 纸 4、pH 的应用 （1）．利用药物调控 pH 是辅助治疗的重要手段之一。 人体中各种体液的 pH 阿司匹林片（解热镇痛） 服用过量会引起水杨酸反应； 需静脉滴注 NaHCO3 溶液。 （2）．日常生活： 生活中，人们洗发时使用的护发素，主要功能 也是调节头发的 pH使之达到适宜的酸碱度。 （3）．环保领域：酸性或碱性废水的处理。 例如：酸性废水可通过投加碱性废渣或通过碱性滤料层过滤使之中和；碱性废水可通过投加酸性废水或利用烟道气中和。 水仙花（pH 6～6.5） 玫瑰花（pH 6～7） 草莓（pH 5～7.5） （4）农业生产：各种作物生长都对土壤的 pH 范围有一定要求。 （5）科学实验和工业生产——缓冲溶液的使用 向下述量溶液中滴加强酸 HCl 至c(HCl)=0.010 mol·L-1 1、0.10 mol·L-1 NaCl溶液 2、含 CH3COOH 和 CH3COONa 均为0.10 mol·L-1的混合溶液 求：pH的变化 pH由7变为2 溶液的pH由4.75变为4.74 CH3COOH—CH3COONa混合溶液具有抵抗外来少量强酸、强碱而保持pH基本不变的能力。这种溶液称为缓冲溶液。 （1）若在溶液中加入少量强酸，外来H+将质子传给CH3COO- ，平衡左移，溶液的pH保持基本不变。 以CH3COOH—CH3COONa体系为例： CH3COOH H+ ＋ CH3COO- 缓冲体系中的CH3COO-发挥抵抗外来强酸的作用，故称之为缓冲溶液的抗酸成分。 缓冲溶液的原理： （大） （小） （大） （2）当溶液中加入少量强碱时，H+被OH-消耗，CH3COOH的电离平衡向右移动，补充消耗掉的H+离子。溶液的pH值基本不变。 CH3COOH发挥了抵抗外来的强碱的作用，故称为 缓冲溶液的抗碱成分。 以CH3COOH—CH3COONa体系为例： CH3COOH H+ ＋ CH3COO- （大） （小） （大） 20 （3）当溶液稀释时，（ H+ ＋ CH3COOH-）浓度都降低，促使 CH3COOH电离度增大， CH3COOH进一步电离所产生的H＋离子可使溶液的pH基本保持不变。 总结： 由于缓冲溶液中同时含有较大量的抗碱成分和抗酸成分，它们通过弱酸解离平衡的移动以达到消耗外来的少量强酸、强碱或对抗稍加稀释的作用，使溶液H+离子和OH-离子浓度未有明显的变化，因此具有缓冲作用。 抗碱成分 抗酸成分 HAc NH4Cl H2PO4- NaAc NH3·H2O HPO42- 抗酸成分 缓冲系 抗碱成分 缓冲溶液的组成 组成缓冲溶液的两对物质称为缓冲对。 血液是由多种缓冲系组成的缓冲溶液 在这些缓冲系中，以碳酸缓冲系在血液中浓度 最高，缓冲能力最大。在维持血液正常pH中发 挥的作用最重要。体系中存在如下平衡： CO2（溶解）+H2O H2CO3 H+ + HCO3- H2CO3—NaHCO3；NaH2PO4-Na2HPO4 HHb—NaHb(血浆蛋白及其钠盐)  HA—NaA  (有机酸及其钠盐) 体内酸性物质增加时，HCO3-与H+结合，平衡向左移动； CO2（溶解）+H2O H2CO3 H+ + HCO3- 当碱性物质进入血液时，H2CO3浓度降低、HCO3-浓度增高，H2CO3分解减弱，从而降低了血浆中CO2的浓度。CO2分压降低对呼吸中枢产生抑制，呼吸变浅变慢，减少排出CO2，以维持H2CO3浓度。 由于血液中多种缓冲系的缓冲作用和肺、肾 的调节作用，使正常人血液的pH维持在 7.35～7.45的狭小范围。 pH小于7.35，则发生酸中毒，大于7.45，则发生碱中毒。 三、与pH有关的计算 例 1．某溶液的 pH＝3 （1）计算该溶液中 c(H＋)； （2）能否求出该溶液中 c(OH－)？ 例 2．甲溶液 pH＝3，乙溶液 pH＝4，计算两溶液中 c(H＋)之比。 温度未知，无法确定KW 无法求出该溶液中c(OH－) 例3. 0.05mol/L的H2SO4溶液的pH=？ 0.005mol/L的Ba(OH)2溶液的pH =？ 小结： 酸溶液：先求c(H+)，再求pH。 碱溶液：先求c(OH-)，再由KW算 c(H+)，再求pH。 例 4．计算常温下 0.1 mol/L 的盐酸中水电离出的 c(H＋)和 c(OH－)。 HCl H＋＋Cl－ H2O H＋＋OH－ 0.1 mol/L c(H＋)≈c(HCl)＝0.1 mol/L c(OH－)＝ c(H＋) KW ＝ mol/L 1×10－14 10－1 ＝1×10－13 mol/L （水电离） c(H＋)水电离＝c(OH－)水电离 ＝1×10－13 mol/L 水的电离 不可忽略 ＜1×10－7 mol/L 忽略 盐酸溶液 主要矛盾 次要矛盾 主要方面 次要方面 H+ H2O电离的OH- HCl电离的H+ H2O电离的H+ C(H+)c(OH-)=Kw C(H+)水=c(OH-)水 H2O H＋＋OH－ NaOH Na＋＋OH－ 0.1 mol/L ＜1×10－7 mol/L c(OH－)≈c(NaOH)＝0.1 mol/L c(H＋)＝ KW c(OH－) ＝ mol/L 1×10－14 10－1 ＝1×10－13 mol/L （水电离） c(H＋)水电离＝c(OH－)水电离 ＝1×10－13 mol/L 忽略 水的电离 不可忽略 例 5．计算常温下 0.1 mol/L NaOH 溶液中水电离出的 c(H＋)和 c(OH－)。 在 0.1 mol/L CH3COOH 溶液中 CH3COOH H＋＋CH3COO－ ＜1×10－7 mol/L 约为 1×10－3 mol/L 忽略 水的电离 不可忽略 c(H＋)＝10－pH ≈1×10－3 mol/L c(OH－)≈1×10－11 mol/L c(H＋)水电离＝c(OH－)水电离 ≈1×10－11 mol/L （水电离） 例 6．计算常温下 0.1 mol/L CH3COOH 溶液（pH≈3）中水电离出的 c(H＋)。 H2O H＋＋OH－ （1）若为酸溶液： 溶液中 c(OH－)＝1×10－12 mol/L c(H＋)＝1×10－2 mol/L，pH＝2 （2）若为碱溶液： 溶液中 c(H＋)＝1×10－12 mol/L pH＝12 2 或 12 水的电离被抑制 例 7．常温下的某溶液中，由水电离出 c(H＋)＝1×10－12 mol/L，则溶液的pH可能为？ H2O H＋＋OH－ 小结： （1）酸溶液： c（H+）由酸定，c（OH-）来自水的电离,即： c (OH－)水=c(H+)水 (2) 碱溶液： c（OH-）由碱定， c（H+）来自水的电离，即： c(H+)水=c(OH-)水 Kw=c(H+)酸 · c(OH-)水 Kw=c(H+)水· c(OH-)碱 结论：酸、碱抑制水的电离。 稀释后 c(H＋)＝1×10－4 mol/L 稀释后 pH＝－lg c(H＋)＝4 例 8．常温时，将 0.1 mol/L 盐酸稀释 103 倍，计算稀释后溶液的 pH。 稀释 103倍 0.1 mol/L 1×10－4 mol/L pH： c(H＋)： 强酸溶液：稀释 10n 倍，pH 增大 n 常温下，PH=12的氢氧化钠溶液稀释100倍，溶液的pH是多少？ 强碱溶液：稀释 10n 倍，pH 减小 n 弱酸稀释 例：pH=2的盐酸稀释10倍后pH=？ pH=2的醋酸稀释10倍后pH？ ＜3 3 等pH的强酸和弱酸稀释相同倍数时pH的变化： 稀释到相同pH时稀释的倍数： 盐酸＞醋酸 醋酸＞盐酸 等pH的强酸弱酸稀释相同倍数,弱酸pH变化比强酸小 弱碱稀释 例：pH=12的NaOH溶液稀释10倍后pH=？ pH=12的氨水稀释10倍后pH=？ ＞11 11 NaOH＞氨水 等pH的强碱和弱碱稀释相同倍数时pH的变化： 稀释到相同pH时稀释的倍数： 氨水＞NaOH 例 9．常温时，将 0.1 mol/L盐酸稀释 106、109 倍，分别分析稀释后 溶液的 pH。 稀释 106 倍 稀释 109 倍 pH： 强酸溶液：稀释至浓度极小时，pH≈7。 常温时，将 0.1 mol/L盐酸稀释 106、109 倍，分别分析稀释后溶液的 pH。 稀释 106 倍时： 设水电离出的c(H＋)为 x mol/L Kw＝c(H＋)·c(OH－) (x ＋1×10－7)·x ＝1×10－14 解得 x ＝6.2×10－8 盐酸电离出的c(H＋)为1×10－7 mol/L c(H＋)总＝1.62×10－7 mol/L pH ＝－lg c(H＋)≈7 稀释 109 倍时： 设水电离出的c(H＋)为 y mol/L Kw＝c(H＋)·c(OH－) (y ＋1×10－10)·y ＝1×10－14 解得 y ≈1×10－7 常温时，将 0.1 mol/L盐酸稀释 106、109 倍，分别分析稀释后溶液的 pH。 盐酸电离出的c(H＋)为1×10－10 mol/L c(H＋)≈1×10－7 mol/L pH ＝－lg c(H＋)≈7 小结： 强酸pH=a，加水稀释10n倍，则pH=a+n； 弱酸pH=a，加水稀释10n倍，则pH<a+n； 强碱pH=b，加水稀释10n倍，则pH=b-n； 弱碱pH=b，加水稀释10n倍，则pH>b-n； 酸、碱溶液无限稀释时，pH只能接近7，但酸不能大于7，碱不能小于7； 对于浓度（或pH）相同的强酸和弱酸，稀释相同倍数，强酸的pH变化幅度大。（强碱、弱碱相似） 盐酸过量： 反应后 c(H＋)＝ （0.12×0.05－0.08×0.05）mol 0.08 L＋0.12 L ＝1×10－2 mol/L 反应后 pH＝－lg c(H＋)＝－lg 10－2 ＝2 例 10．物质的量浓度均为 0.05 mol/L 的盐酸和 NaOH 溶液，取 80 mL NaOH溶液加入到 120 mL 盐酸中，计算所得溶液的 pH。 NaOH 溶液过量： 反应后 c(OH－)＝ （0.12×0.05－0.08×0.05）mol 0.08 L＋0.12 L ＝1×10－2 mol/L pH＝－lg c(H＋)＝－lg 10－12 ＝12 c(H＋)＝ KW c(OH－) ＝ mol/L 1×10－14 1×10－2 ＝1×10－12 mol/L 例 10．常温时，物质的量浓度均为 0.05 mol/L 的盐酸和 NaOH 溶液，取 120 mL NaOH 溶液加入到 80 mL盐酸中，计算所得溶液的 pH。 强酸和强碱溶液混合后 pH 的计算 1．若恰好中和，pH＝7； 2．若强酸过量，先求中和后剩余 c(H＋)，再求 pH； 3．若强碱过量，先求中和后剩余的 c(OH－)， 再通过 Kw 求 c(H＋)，最后求 pH。 Lavf58.33.100 $