3.2.1水的电离 溶液的酸碱性与pH 课件- 2026-2027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 H2O H-O-H 纯水无色无味 水是良好的溶剂 水是弱电解质 中性 pH=7 问题导入 pH=7的溶液一定显中性吗？ 在水溶液中，酸、碱和盐全部或部分以离子形式存在，那么，其中的溶剂水是全部以分子形式存在(如图3-5)，还是部分以离子形式存在呢? 怎样验证你的猜想？ 水的电离 可通过水的导电性实验或者测定水的电导率，来验证水的存在形式 水的导电性实验中，灯泡几乎不亮 但电流表指针出现微小的偏转 通过手持技术测定纯水的电导率，发现纯水的电导率不为0 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 任务一 宏微结合认识水的电离平衡 H2O H3O＋ H2O OH－ 水的电离：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 简写为：H2O H＋ + OH－ ①微弱 ②可逆 ③相等 ④吸热过程 2、水的电离特点 c(H+)水=c(OH-)水 如何衡量水的电离的限度？ H+为裸露的质子， 不稳定，与水结合形成 H3O+(水合氢离子) 在一定温度下，水和其他弱电解质一样，也有一个电离常数。 H2O H＋ ＋OH－ △H＞0 电离常数： K 电离＝ c(H+)×c(OH-） c(H2O） 变形 K电离 . c ( H+) .c( OH-) = c(H2O) 常数 常数 × =新的常数 化学上叫做 水的离子积常数，用KW表示 Kw 即，c( H+) .c( OH-) = 任务二 水的离子积常数 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 1. 定义 2.表达式 = c(H+)· c(OH-) Kw c(H+)表示溶液中总H+浓度 ，c(OH-)表示溶液总OH-浓度 【注意】 3.适用范围 适用于纯水和稀的电解质溶液 由水电离出的c(H+)和c(OH-)始终相等 在任何溶液中，溶液中c(H+)与c(OH-)的乘积均为常数 即 Kw = c (H＋)溶液·c (OH―)溶液 水的离子积常数Kw 注意： 1.无论是纯水，还是酸性(或碱性)溶液，由水电离产生的c水(H＋)___c水(OH－)。 = 2.任何电解质稀溶液中都存在Kw＝c(H＋)·c(OH－) 25℃时，0.001 mol·L-1稀盐酸中 HCl = H+ + Cl- H2O ⥫⥬ H＋＋ OH－ 微弱 Kw＝c酸(H＋)·c水(OH－) C水(H＋)=c水(OH－)= Kw —— c酸(H＋) 25℃时，0.01 mol·L-1氢氧化钠溶液中 NaOH = Na+ + OH- H2O ⥫⥬ H＋＋ OH－ 微弱 Kw＝c水(H＋)·c碱(OH－) C水(H＋)=c水(OH－)= Kw —— c碱(OH-) 稀碱溶液 稀酸溶液 OH-全部来源于水的电离 H+全部来源于水的电离 水的离子积常数Kw 4、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- 符号：KW 表达式：KW=c(H+) .c(OH－) 影响因素： 只受温度影响 水的离子积常数 公式KW=c(H+)·c(OH-)不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质溶液，即公式中的c(H+)、c(OH-)代表整个体系中的c(H+)、c(OH-)。 水的离子积常数Kw 任务三 水的电离平衡的影响因素 运用平衡移动原理分析水的电离平衡：溶液中c(H+)和c(OH-)的变化趋势？ H2O H＋ ＋OH－ 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) 加入NaOH(s) 加NaCl(s) 加入NaHSO4(s) 加入Na(s) → ↑ ↑ ↑ = ↑ ← ↓ ↑ ↓ > 不变 ← ↓ ↑ ↓ < 不变 不移动 不变 不变 不变 = 不变 ← ↓ ↑ ↓ > 不变 → ↑ ↓ ↑ < 不变 升温—促进；Kw增大 同离子效应—抑制；Kw不变 离子反应—促进；Kw不变 P64课本 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 [对点训练1].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 [对点训练2]　《科学》杂志曾评出10大科技突破，其中“火星上找到水的影子”名列第一，下列关于水的说法正确的是(　　) A.水的电离过程需要通电 B．加入电解质一定会破坏水的电离平衡 C．Kw随溶液中c(H＋)和c(OH－)的变化而变化 D．升高温度，纯水中c(H＋)增大 解析：D　水的电离不需要通电，故A错误；不是所有的电解质都会破坏水的电离平衡，例如NaCl，故B错误；温度不变，即使溶液中c(H＋)和c(OH－)发生变化，Kw也不变，故C错误；升高温度，纯水的电离度增大，c(H＋)增大，故D正确。 D 习题 图像分析 1.看坐标 求Kw＝c(H＋)·c(OH－) a点 KW=1x10-14 25℃ d点 KW=1x10-12 T＞25℃ 2.看线 ①等温线：25℃、T℃ 同一等温线上的点的KW相等 b a e三点的KW相等 c d两点的KW相等 任务四 水的离子积常数的应用 1、水的电离平衡曲线的理解与识别 Kw = c总(H+)·c总(OH-) ②ac线上的点 c(H＋)=c(OH－) 纯水/中性溶液 ③ac线上方的点 c(H＋)＞c(OH－) 酸性溶液 如b点 ④ac线下方的点 c(H＋)＜c(OH－) 碱性溶液 如d、e点 3.看点的移动 a→b 加酸性溶液 b→e 加碱性溶液 同一等温线上 a→d 先升温，再加碱性溶液 c→a 降温 不同一等温线上 水的离子积常数的应用 6.从图像理解水的离子积常数 c(OH-)/mol·L-1 c(H＋)/mol·L-1 10-7 10-6 a b c d e T1 T2 (1)曲线上的任意点(如a、b、c)的Kw ________，即c(H＋)·c(OH－)_______， 温度______ 相同 相同 相同 T1=25℃ Kw = 1×10-14 (2)曲线外的任意点(如 d )与曲线上任意点：Kw ，温度 。 不同 不同 ① a点溶液 ② b点溶液 ③ c点溶液 c(H+) = c(OH-)，为中性 c(H+)＞c(OH-)，呈酸性 c(H+)＜c(OH-)，呈碱性 ④加入酸，能引起_________ 的变化 加入碱，能引起_________ 的变化 a→b a→c 引起a→e变化 温度升高 10-6 10-7 1、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 c(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 学习评价 A 学习评价 2、如图表示水中c(H＋)和c(OH－)的关系，下列判断错误的是(　　) A．两条曲线间任意点均有c(H＋)·c(OH－)＝Kw B．M区域内(不包括边界)任意点均有c(H＋)<c(OH－) C．图中T1<T2 D．XZ线上任意点的c(H＋)都相等 D Kw =C(H+)水·C(OH-)水 ①纯水或中性溶液， ②酸溶液中， [ c(H＋)水 + c(H＋)酸 ] ·C(OH-)水 Kw = ③碱溶液中， Kw = C(H＋)水·[ c(OH-)水 + c(OH-)碱 ] 记住 实际计算时，Kw ≈ c(H＋)酸 ·C(OH-)水 实际计算时，Kw ≈ C(H＋)水·c(OH-)碱 如:NaCl(aq) 水的离子积常数的应用 c水(H＋) = c水(OH－) = Kw c总(H＋) c水(OH－) = c水(H＋) = Kw c总(OH-) 水的离子积适用于纯水，也适用于电解质的稀溶液， 即在在常温下，稀溶液中c(H+)与c(OH-)的乘积总是1×10-14 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 = 2、运用水的离子积Kw计算c (H＋) 和c (OH−) 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。 【思考】25℃时，由水电离出的c水(H+)=10-12 mol/L 的溶液显什么性？ 可能是酸性 也可能是碱性 如 0.01mol/L的HCl c(H+)总 = 0.01mol/L c(H+)水 = c(OH-)水 = Kw /c(H+)总 = 10-12 mol/L 如 0.01mol/L的NaOH c(OH-)总 = 0.01mol/L c(OH-)水 = c(H+)水 = Kw /c(OH-)总 = 10-12 mol/L 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 水的离子积常数的应用 ①在0.005mol/L 的H2SO4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0.005mol/L 的Ba(OH)2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： 02 水溶液的酸碱性与pH 三、水的电离平衡的影响因素 1、温度升高，促进水的电离，Kw增大。 2、酸、碱抑制水的电离，Kw不变。 3、外加能与H+、OH- 反应的物质，会促进水的电离，Kw不变。 一、水的电离平衡 二、水的离子积 Kw = c(H+)· c(OH-) 旧知回顾 常温时，Kw＝1×10-14 Kw适用于纯水以及电解质稀溶液 H2O H＋ ＋OH－ ΔH>0 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 溶液的酸碱性 【思考】c(H+) = 1×10-7mol/L的溶液一定是中性溶液吗？ 溶液的酸碱性取决于c(H+)和c(OH-)的相对大小 c(H+) = 1×10-6mol/L的溶液一定是酸性溶液吗？ 如何判断溶液的酸碱性？ 不一定，在常温下为中性，100℃时为碱性 不一定，在常温下为酸性，100℃时为中性 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 溶液酸碱性判断依据：c(H+)和c(OH-)的相对大小 一 、溶液的酸碱性与pH 溶液的酸碱性 “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 (1) pH定义：c(H+)的负对数 pH= -lg c(H+) c(H＋) =10-pH (2) 适用范围： c(H+)或c(OH-) < 1mol/L 【例】常温下某溶液c(H+) = 1×10-2 mol/L，则其pH为____________ 常温下某溶液的pH为5，则该溶液的c(H+) =____________ - lg 10-2 = 2 1×10-5mol/L 【注意】 pH = 0 pH = 14 溶液中c(H+) = 1mol/L 溶液中c(OH-) = 1mol/L pOH ：用溶液中c(OH-)的负对数来表示溶液的酸碱性 pOH = - lg c(OH-) 25℃，pOH + pH = 14 溶液的酸碱性与pH 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。 课堂练习 【课本】P70 2. 在下列溶液中，c(H+)由小到大排列的顺序是____________________，(填序号，下同)；pH由小到大排列的顺序是_____________________ ①0.1mol/LHCl溶液 ②0.1mol/LH2SO4溶液 ③0.1mol/LNaOH溶液 ④0.1mol/LCH3COOH溶液 ③＜④ ＜① ＜ ② ②＜① ＜④＜ ③ 3. (1)某种酱油的pH=5，则该酱油的c(H+) = _____________ (2) 在常温下，柠檬水的pH=3，其中的c(OH-)为 _____________(填字母) a. 0.1mol/L b. 1×10-3mol/L c. 1×10-7mol/L d. 1×10-11mol/L 1×10-5mol/L d pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 甲基橙 石蕊 酚酞 橙色 3.1—4.4 红色 黄色 5.0—8.0 8.2—10.0 紫色 红色 蓝色 浅红色 红色 无色 该方法只能测定溶液的酸碱性，即pH的大致范围 (1)酸碱指示剂： pH的测定 (2)pH试纸： pH试纸是将试纸用多种酸碱指示剂的混合溶液浸透，经晾干制成的。它对不同 pH的溶液 能显示不同的颜色，可用于迅速测定溶液的pH 广泛pH试纸： 精密pH试纸： 其pH范围是1~14(最常用)，可以识别的pH差约为1 可判别 0.2或0.3 的pH差值 读整数 读至小数点后1位 用于酸性、中性或碱性溶液 专用pH试纸： 如：蓝色石蕊试纸、红色石蕊试纸、酚酞试纸 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。 如：氯水 (取、放、蘸、点、变、比) 注意事项 ④不能测有色溶液、漂白性、强氧化性溶液的pH 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 pH的测定 (3)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2位 人们根据生产与生活的需要，研制了多种类型的pH计，广泛应用于工业、农业、科研和环保等领域。 pH的测定 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。 pH 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) 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。 H+(aq)+HCO3-(aq) H2CO3(aq) CO2(g)+H2O(l) 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。 pH的测定 5.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 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 洗发液选接近中性，护发素选微酸性。 pH的测定 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 H2SO4 + Ca(OH )2 ==CaSO4 +2H2O 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 pH的测定 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 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 pH的测定 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的测定 课堂练习 1、已知在常温下某溶液的 c(H+) = 1×10-5 mol·L-1，则其pH= ______ 3、已知在常温下某溶液的 c(OH-) = 1×10-5 mol·L-1，则其pH=_______ 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=_______ 5 9 4 8 5.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 C 课堂练习 c(H＋) <c(OH－) $