3.2.1 水的电离 课件- 2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修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 3.2.1 水的电离 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，还是部分以离子形式存在呢? 怎样验证你的猜想？ 方法一：利用灵敏电流表测定水的导电性 方法二：利用电导仪测纯水的导电性 电导率仪 精确的导电性实验表明，纯水大部分以H2O的形式存在，但其中也存在着极少量的H3O+和OH-。这表明水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离。 纯水中含有少量自由移动的离子 1.水的电离 ⑴水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离。 ⑵水的电离方程式 H2O + H2O H3O+ + OH- 简写为：H2O H+ + OH- ⑶存在微粒 H+、OH-、H2O H+为裸露的质子，不稳定，容易与水结合形成H3O+（水合氢离子） 思考：水电离产生的H+和OH-，它们的量有什么关系？ 1×10-7 某温度下,纯水中c(H+)=2.0×10-7 mol·L-1,则此时c(OH-)=_____________ 2.0×10-7 mol·L-1 水电离出的H+和OH一的数目永远相等。 写出水的电离常数表达式： 1×10-7 水的离子积常数： = 1×10-7 × 1×10-7 = 1×10-14 思考：请你分析Kw的大小受什么因素影响？ 2.水的离子积常数 ⑴当水的电离达到平衡时，电离产物H+和OH- 浓度之积是一个常数。 ⑵符号： Kw ⑶表达式：Kw=c(H+)·c(OH-) 常温时，c(H+)＝c(OH-)＝1×10-7 mol/L KW 为常数，无单位 特殊数值：25℃时，Kw=c(H+)·c(OH-)＝1×10-14； 100℃时， Kw = 55×10-14 ≈ 1.0×10-12 适用范围： 适用于纯水和稀的电解质溶液 分析表格中的数据，有何规律，得出什么结论？并解释。 不同温度下水的离子积常数 温度(℃) 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 温度升高，促进水的电离，水的离子积常数增大。 升高温度电离平衡正向移动 Kw随着温度的升高而增大 Kw= c(H+) . c(OH-) H2O H＋ ＋OH－ 2.水的离子积常数 ⑷影响Kw的因素 ③Kw只与温度有关，与浓度无关。在使用Kw时一定要强调温度。 ②水的电离是吸热过程，升高温度，促进水的电离，Kw增大。 ①Kw只与温度有关，温度越高，Kw越大。 ④水的离子积不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。 任何水溶液中都存在：Kw=c(H+) . c(OH-) 温度升高，水的pH怎么变，水还是中性吗？ c(H＋)和c(OH－)同时增大，且相等，pH变小，溶液呈中性 25℃时， Kw = 1.0×10-14 100℃时，Kw = 55×10-14 ≈ 1.0×10-12 4oC时，纯水的pH=7对吗？ 错 注意: （1）Kw是温度函数，只随温度的升高而增大, 与c(H+) 、c(OH-) 无关，与溶液的酸碱性无关。 （2）Kw适用于一定温度下任何稀的电解质溶液, 不管是哪种溶液均存在水的电离平衡，也就是任何水溶液中都是H+、OH-共存的： c(H＋)H2O = c (OH-)H2O KW=c (H＋)溶液·c (OH-)溶液 （3）注意区分溶液中的c(H+)、由水电离产生的c(H+)。（前者指溶液中总的氢离子浓度，后者特指由水电离出来的氢离子浓度） 不一定 c(H＋)和c(OH－)均指溶液中H＋或OH－的总浓度，如盐酸中的H＋包括HCl和H2O电离产生的H＋，即c(H＋)＝c酸(H＋)＋c水(H＋)，而OH－全部来自水的电离 水的离子积常数Kw＝c(H＋)·c(OH－)中H＋和OH－一定是水电离出来的吗? 1．室温下pH=12的NaOH溶液中，由水电离出的 约为 A．1×10-2 mol·L-1 B．1×10-7 mol·L-1 C．1×10-14 mol·L-1 D．1×10-12 mol·L-1 D 2. 某温度下，纯水中的c(H＋)＝2.0×10－7 mol·L－1，若在纯水中滴入稀盐酸使c(H＋)＝5.0×10－6 mol·L－1，则此时溶液的c(OH－)为__________mol·L－1。 Kw＝c(H＋)·c(OH－) ＝2×10－7×2×10－7 ＝4×10－14 c(OH－) 5.0×10－6 ＝ 4×10－14 ＝ 8.0×10－9 mol·L－1 3.下列关于水的离子积常数的叙述中，正确的是( ) A. 因为水的离子积常数的表达式是K=c(H+)·c(OH-)，所以K随溶液中c(H+)和c(OH-)的变化而变化 B. 水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K电离是同一个物理量 C. 水的离子积常数是温度的函数，随着温度的变化而变化 D. 水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K电离是两个没有任何关系的物理量 C C 根据常温时水的电离平衡，运用平衡移动原理分析下列问题。 （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。 （2）比较下列情况中，c(H+)和c(OH-)的值或变化趋势（增大或减小）。 二、外界条件对水的电离平衡的影响 H2O H+ + OH- △H>0 水的电离是吸热过程，升高温度，促进水电离。故升高温度，KW增大。 改变条件 平衡移动方向 c(H+) c(OH-) H+与OH-浓度大小 Kw 升高温度 增大 增大 增大 正向(促进电离) 相等 ⑴温度 结论：升高温度，水的电离平衡正向移动，Kw 增大。 二、外界条件对水的电离平衡的影响 ⑵加入酸溶液或碱溶液 改变条件 平衡移动方向 c(H+) c(OH-) H+与OH-浓度大小 Kw 加HCl 加NaOH 增大 减小 不变 逆向(促进电离) cH＋＞cOH－ 减小 增大 不变 逆向(促进电离) cH＋ ＜cOH－ 加入酸或碱，抑制水电离，水的电离平衡逆向移动，Kw不变。 二、外界条件对水的电离平衡的影响 H2O H+ + OH- △H ＞ 0 条件 移动方向 c(H+) c（OH-） 电离程度 Kw 升温 通入HCl(g) 通入氨气 加 Na2O 加FeCl3(s) 加NaHSO4(s) 右移 增大 增大 增大 增大 左移 增大 减小 减小 不变 左移 减小 增大 减小 不变 左移 减小 增大 减小 不变 右移 增大 减小 增大 不变 左移 增大 减小 减小 不变 加碱 加活泼金属 左移 减小 不变 不变 减小 增大 减小 增大 右移 增大 二、外界条件对水的电离平衡的影响 1）温度 抑制水的电离，Kw保持不变 升高温度促进水的电离，Kw增大 （下一节再讲） 2）酸 3）碱 4）发生化学反应 促进水的电离，Kw不变 5）能水解的盐 二、外界条件对水的电离平衡的影响 （3）总结 思考：室温下，某溶液中由水电离产生的c水(H+)= 10-12 mol/L ，则该溶液呈酸性还是碱性？并求算该溶液中 c(H+)的可能值 ？ 可能是酸性，也可能是碱性 判断：25°C时，加水稀释0.1mol·L-1氨水，溶液中c(H+)·c(OH-)和 的值保持不变。 错 三、Kw的应用 1. 溶液中水电离出的c(H＋)或c(OH－)的计算方法 在酸溶液中，c(H+)来自于酸电离和水电离，且c(H+)酸>>c(H+)水，因此，可近似认为c(H+)来自于酸电离，而忽略水电离的H+。c(OH-)来自于水的电离，且电离程度很小，Kw=c(H+)酸⋅c(OH-)水 酸溶液中，如HCI溶液：HC1=H++C1 H2O=H++OH- Kw=[c(H+)酸+c(H+)水] · c(OH-)水 ≈ c(H+)酸 · c(OH-)水 在碱溶液中，c(OH-)来自于碱电离和水电离，且c(OH-)碱>>c(OH-)水，因此，可近似认为c(OH-)来自于碱电离，而忽略水电离的OH-。c(H+)来自于水的电离，且电离程度很小。Kw=c(H+)水⋅c(OH-)碱 酸溶液中，如NaOH溶液：NaOH=Na+OH- H2O=H++OH- Kw=[c(OH-)碱+c(OH-)水] · c(H+)水 ≈ c(H+)水 · c(OH-)碱 5.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 酸溶液:Kw ≈ c(H＋)酸 ·C(OH-)水 碱溶液:Kw ≈ C(H＋)水·c(OH-)碱 6.下列说法正确的是(　 　) A.任何水溶液中都存在水的电离平衡。 B.任何水溶液中(不论酸、碱或中性)都存在Kw =10-14。 C.某温度下，某液体c(H+)= 10-7mol/L，则该溶液一定是纯水。 D.25 ℃时，若溶液中c(H＋)＝1.0×10－6 mol·L－1，则溶液中c(OH－)＝1.0×10－8mol·L－1 AD 基础课时6 氧化剂和还原剂 必备知识·自主预习储备 关键能力·情境探究达成 基础课时落实 1 2 4 学习效果·随堂评估自测 3 c(OH-)/mol/L c(H+)/mol/L O 请同学们画出25oC下，水的电离平衡曲线？ 三、Kw的应用 2.水的电离平衡曲线分析 （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 10-13 10% 8.一定温度下，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、b、c三点溶液Kw相等 B.该温度下，0.01 mol·L－1 NaOH溶液中c(H＋)＝1.0×10－12 mol·L－1 C.该温度下，加入NaOH固体可能引起由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 A A 水的电离是吸热过程，温度低时，电离程度小，c(H＋)、c(OH－)小 升高温度至100 ℃ 10－8 mol·L－1 10－8 mol·L－1 基础课时6 氧化剂和还原剂 必备知识·自主预习储备 关键能力·情境探究达成 基础课时落实 1 2 4 学习效果·随堂评估自测 3 33 9、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 10.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 D B 13、浓度均为0.1mol/L的下列溶液中由水电离出的c(H+)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 14. 25 ℃时，水的电离达到平衡：H2O H＋＋OH－　ΔH>0，下列叙述正确的是 A.将纯水加热到95 ℃时，Kw变大，pH不变，水仍呈中性 B.向纯水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH－)增大，Kw变小 C.向纯水中加入少量碳酸钠固体，影响水的电离平衡，c(H＋)减小，Kw不变 D.向纯水中加入氯化钠固体或盐酸，均可抑制水的电离，Kw不变 C 272371.4 Lavf58.46.101 4.与纯水的电离相似，液氨中也存在微弱的电离：2NH3NH＋NH。据此判断，下列叙述错误的是 A.液氨中含有NH3、NH、NH等粒子 B.一定温度下，液氨中c(NH)·c(NH)是定值 C.液氨中电离达到平衡时，c(NH3)＝c(NH)＝c(NH) D.只要不加入其他物质，液氨中c(NH)＝c(NH) 2．已知水在25 ℃和100 ℃时，电离平衡曲线如图所示： (1)25 ℃时水的电离平衡曲线应为________(填“A”或“B”)，请说明理由_________________________________________________ _____________________________________________________。 (2)将A点变为B点，采取的措施是_______________________。 (3)C点c(H＋)＝________，D点c(OH－)＝________。  $