人教版化學(xué)選修四：1水的電離、溶液的酸堿性與pH學(xué)案

第二節(jié)水的電離和溶液的酸堿性第1課時水的電離溶液的酸堿性與pH［學(xué)習(xí)目標(biāo)定位］1.了解水的電離平衡及其影響因素，知道水的離子積常數(shù)的表達(dá)式及其應(yīng)用。2.了解溶液的酸堿性與pH的關(guān)系。知識.回顧區(qū) 溫故追本溯源推陳方可知新醋酸是一種弱酸，請回答下列問題：⑴醋酸的電離方程式是ch3K)()h h++ch3式是，其電離常數(shù)表達(dá)式是口h+ch,盧00-。⑵若將少量鹽酸加入醋酸溶液中，醋酸的電離平衡向左移動(填“向左”、“不”減“向右”，下同)，溶液中c(H+)變化是增大(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)。(3)若將少量氫氧化鈉固體加入醋酸溶液中，醋酸的電離平衡向右移動，溶液的pH變化是增大。(4)將足量的醋酸加入到碳酸鈉溶液中，觀察到的現(xiàn)象是溶液中有無色氣體產(chǎn)生，反應(yīng)的離子方程式是2CH<C00H3+CO3-===CQt+H20+2CH3c06,此實驗可說明醋酸的酸性比碳酸強。學(xué)習(xí)’探究區(qū) 基礎(chǔ)自學(xué)落實重點互動探究探究點一水的電離1.水是一種極弱的電解質(zhì)，極難電離。⑴水的電離方程式是40+4門 -0++0H-或簡寫為H ++0H-OH3^+ 一⑵水的電離常數(shù)表達(dá)式是Q廣E一—o電離c_FP0-(3)請你根據(jù)水的電離常數(shù)表達(dá)式，推導(dǎo)寫出水的離子積常數(shù)的表達(dá)式K=c(H+)?c(OH-)ow(4)常溫下，水的離子積常數(shù)K=1.0X10-14,則純水中c(H+)=1,0X10-7mol?L-i；若某酸溶液中c(H+)=w1.0X10-4mol?L-1,則溶液中c(0H-)=1.0X10-1。mol?L-1o2.分析下列條件的改變對水的電離平衡Hn ++0H-的影響，并填寫下表:2改變條件平衡移動方向溶液中c(H+)溶液中c(0H-)pH溶液的酸堿性Kw升高溫度右移增大增大減小中性增大加入酸左移增大減小減小酸性不變加入堿左移減小增大增大堿性不變加入活潑金屬(如Na)右移減小增大增大堿性不變［歸納總結(jié)］.水的離子積常數(shù)Kw=c(H+)?c(OH-)(1)Kw只與溫度有關(guān)，溫度升高，Kw增大。(2)常溫時，Kw=1.0X10-&不僅適用于純水，還適用于酸堿的稀溶液。(3)不同溶液中，c(H+)、c(OH-)可能不同，但任何溶液中由水電離出的c(H+)與c(OH-)總是相等的。.外界條件對水的電離平衡的影響(1)因水的電離是吸熱過程，故溫度升高，會促進水的電離，c(H+)、c(OH-)都增大，水仍呈中性。(2)外加酸(或堿)，水中c(H+)(或c(OH-))增大，會抑制水的電離，水的電離程度減小Kw不變。(3)加入了活潑金屬，可與水電離產(chǎn)生的H1直接發(fā)生置換反應(yīng)，產(chǎn)生H2,使水的電離平衡向右移動。［活學(xué)活用］1.下列關(guān)于水的離子積常數(shù)的敘述中，正確的是()A.因為水的離子積常數(shù)的表達(dá)式是Kw=c(H+)-c(OH-),所以Kw隨溶液中c(H+)和c(OH-)的變化而變化B.水的離子積常數(shù)Kw與水的電離平衡常數(shù)K電離是同一個物理量C.水的離子積常數(shù)僅僅是溫度的函數(shù)，隨著溫度的變化而變化D.水的離子積常數(shù)Kw與水的電離平衡常數(shù)K電離是兩個沒有任何關(guān)系的物理量答案C解析水的離子積常數(shù)Kw=K電離?c(H2O),一定溫度下K電離和c(H2O)都是不變的常數(shù)，所以Kw僅僅是溫度的函數(shù)。水的離子積常數(shù)的表達(dá)式是Kw=c(H+)-c(OH-),但是只要溫度一定，Kw就是不變的常數(shù)。溶液中H+的濃度變大,OH-的濃度就變小，反之亦然。2.25℃時，水的電離達(dá)到平衡：H. ++OH-AH>0,下列敘述正確的是()2A.向水中加入稀氨水，平衡逆向移動，c(OH-)降低B.向水中加入少量固體硫酸氫鈉，c(H+)增大，Kw不變C.向水中加入少量CH3COOH，平衡逆向移動，c(H+)降低D.將水加熱，Kw增大，pH不變答案B解析本題考查外界條件對水的電離平衡的影響。解答時要先分析清楚水的電離平衡的移動方向，然后再討論c(H+)、c(OH-)或Kw的變化。向水中加入稀氨水，c(OH-)增大，平衡逆向移動，c(H+)減小，A項不正確；向水中加入少量固體NaHSO：NaHSO==Na++H++SO2-，c(H+)增大，但K不變，B項正確；向水中加入少量CHCOOH4 4 4 w 3后，c(H+)增大，使水的電離平衡逆向移動，c(OH-)減小，C項不正確；將水加熱，水的電離平衡正向移動，c(H+)、c(OH-)均增大，Kw增大，pH減小，但仍呈中性，D項不正確。探究點二溶液的酸堿性與pH.溶液的酸堿性是由溶液中c(H+)與c(OH-)的相對大小決定的。請?zhí)顚懴卤恚篶(H+)與c(OH-)相對大小c(H+)(mol?L-1)的范圍(25℃)中性溶液c(OH-)=c(H+)c(H+)=1.0X10-7酸性溶液c(OH-)<c(H+)c(H+)>1.0X10-7堿性溶液c(OH-)>c(H+)c(H+)<1.0X10-72.溶液的pH(1)定義：pH是c(H+)的負(fù)對數(shù)，其表達(dá)式是pH=-lgc(H+)o(2)pH與溶液酸堿性的關(guān)系：c(h+)10010-'10-電離程度增大，B正確；在NaOH溶液中c(OH-)>c(H+)，在HCl溶液中c(OH電離程度增大，B正確；在NaOH溶液中c(OH-)>c(H+)，在HCl溶液中c(OH-)<c(H+),在酸、堿溶液中都存在H+和OH-,所以C、D項錯誤。2.下列微粒中能使水的電離平衡向左移動且溶液的pH減小的是()AHSO- 1**4***B-Cl-C.Na+ D.[?O?H]-? ?答案A解析酸、堿均抑制水的電離，而能水解的弱酸根離子或弱堿的陽離子促進水的電離。A項HSO-電離出H+使溶液顯酸性抑制水的電離；B中Cl-、C中Na+對水的電離無影響；D項為OH-,抑制水的電離，使溶液的pH增大。3.下列溶液一定顯酸性的是()A.溶液中c(OH-)>c(H+)B.滴加紫色石蕊試液后變紅色的溶液pH(Q)(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(S)(2)(Ifl)(U)(12)(13)(14)1一(楚性越強) (生性) (—性越強) ,(3)溶液酸堿性的測定方法①酸堿指示劑法(只能測定溶液的pH范圍)。常見酸堿指示劑的變色范圍：指示劑變色范圍(顏色與pH的關(guān)系)石蕊<5.0紅色5.0?8.0紫色>8.0藍(lán)色酚酞<8.2無色8.2?10.0粉紅色>10.0紅色甲基橙<3.1紅色3.1?4.4橙色>4.4黃色②利用pH試紙測定。使用的正確操作為取一小塊pH試紙于干燥潔凈的玻璃片或表面皿上，用干燥潔凈的玻璃棒蘸取試液點在試紙上，當(dāng)試紙顏色變化穩(wěn)定后迅速與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照，讀出pHo③利用pH計測定。儀器pH計可精確測定試液的pH(讀至小數(shù)點后2位)o［歸納總結(jié)］溶液酸堿性的判斷⑴在25c的溶液中：pH<7溶液呈酸性，pH越小，c(H+)越大，溶液的酸性越強；pH=7溶液呈中性，c(H+)=c(OH-)=1.0X10-7mol?L-“pH>7溶液呈堿性，pH越大，c(OH-)越大，溶液的堿性越強:(2)在任意溫度下的溶液中：c(H+)>c(OH-)溶液呈酸性:c(H+)=c(OH-)溶液呈中性;c(H+)<c(OH-)溶液呈堿性。用c(H+)、c(OH-)的相對大小來判斷溶液酸堿性，則不受溫度影響。［活學(xué)活用］3.下列關(guān)于溶液的酸堿性，說法正確的是()A.pH=7的溶液是中性B.中性溶液中一定有c(H+)=1.0X10-7mol-L-iC.c(OH-)=c(H+)的溶液呈中性D.在100℃時，純水的pH<7,因此顯酸性答案C解析A項中運用pH判斷溶液的酸堿性時，用到了水的離子積常數(shù)，它與溫度有關(guān)，但A項未給出溫度，所以錯誤；在中性溶液中c(H+)和c(OH-)一定相等，但并不一定是1.0X10-7mol-L-i,所以B項錯，C項正確；100℃的純水中，雖然 pH<7,但c(H+)=c(OH-),還是中性，所以D錯誤。4.下列有關(guān)溶液的酸堿性與pH的說法錯誤的是()A.相同條件下，溶液pH越小，酸性越強，反之，堿性越強B.pH<7的溶液，可能呈酸性C.當(dāng)溶液中的c(H+)或c(OH-)較小時，用pH表示其酸堿性更為方便D,把pH試紙直接插入待測溶液中，測其pH答案D解析A項因pH=—lgc(H+),所以pH越小，c(H+)越大，酸性越強；pH越大，c(H+)越小，則c(OH-)越大，堿性越強，A項正確；B項在室溫下，pH<7的溶液呈酸性，B項正確；C項當(dāng)c(H+)或c(OH-)小于1mol?L-i時，使用pH表示其酸堿性更為方便，故C項正確；D項用pH試紙測溶液pH時，不能把pH試紙直接插入溶液中，正確的做法為取一小片pH試紙，放在潔凈的表面皿上或玻璃片上，用玻璃棒蘸取待測液點于試紙中央，然后與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照讀取數(shù)據(jù)，所以D項錯誤?！母昏壮?shù)(二『：H十)-『：0H一):水的電離一一電離平衡及其影響因素 i—溶液酸堿性的判斷療法 i自我,檢測區(qū)檢測學(xué)習(xí)效果體驗成功快樂

4.下列敘述正確的是()A.無論是純水，還是酸性、堿性或中性稀溶液，在常溫下，其c(H+)-c(OH-)=1.0X1074B.c(H+)等于1.0X10-7mol-L-i的溶液一定是中性溶液C.0.2mol?L-iCH3COOH溶液中的c(H+)是0.1mol?L-iCH3COOH溶液中的c(H+)的2倍D.任何濃度的溶液都可以用pH來表示其酸性的強弱答案A解析Kw=c(H+)-c(OH-),且Kw只與溫度有關(guān)，所以，在常溫下，無論是純水，還是酸性、堿性或中性稀溶液，其K=1.0'10-14；在溫度不確定時，中性溶液中的c(H+)不一定等于1.0X10-7mol?L-i；0.2mol?L-iwCH3COOH溶液中的CH3COOH電離程度比0.1mol?L-iCH3COOH溶液中的CH3COOH電離程度小，所以，0.2mol?L-iCH3COOH溶液中的c(H+)小于0.1mol?L-iCH3COOH溶液中的c(H+)的2倍；當(dāng)c(H+)或c(OH-)大于1mol?L-i時，用pH表示溶液的酸堿性就不簡便了，所以，當(dāng)c(H+)或c(OH-)大于1mol-L-i時，一般不用pH表示溶液的酸堿性，而是直接用c(H+)或c(OH-)來表示。.某溫度下純水中c(H+)=2X10-7mol?L-i,則此時c(OH-)=；該溫度下向純水中加鹽酸使c(H+)=5X10-6mol.L-i,則此時c(OH-)=。答案2X10-7mol-L-i8X10-9mol*L-i解析純水中c(H+)=c(OH-),則c(OH-)=2X10-7mol?L-i；Kw=c(H+)?c(OH-)=4X10-%那么加入鹽酸后,c(OH-)c(OH-)=4X10-i45X10-6mol*L-i=8X10-9mol-L-io.利用下列試劑能否區(qū)分0.1mol-L-i的硫酸和0.01mol-L-i的硫酸？(填“能”或“不能”)若能，簡述操作過程 o①紫色石蕊試液②酚酞試液③甲基橙試液④蒸餾水⑤BaCl2溶液⑥pH試紙答案能用玻璃棒分別蘸取兩種溶液點在兩張pH試紙上，與標(biāo)準(zhǔn)比色卡比較其pH,pH較大的為0.01mol-L-i的硫酸40分鐘課時作業(yè)［基礎(chǔ)過關(guān)］一、水的離子積的應(yīng)用I.如果25℃時，Kw=1.0X10-i4,T℃時，Kw=1.0X10-i2。這說明( )A.T℃時的電離常數(shù)較大B.前者的c(H+)較后者大C.水的電離過程是一個放熱過程D.Kw和K電離無直接關(guān)系答案A解析由Kw導(dǎo)出過程可知，Kw和K電離是有直接關(guān)系的兩個量［Kw=K電離?c(H2O)］。2.水的電離過程為Hn ++OH-,在25℃時，水的離子積K=1.0X10-i4,在35℃時，水的離子積K(35℃)2 w w=2.1X10-",則下列敘述正確的是()A.c(H+)隨著溫度的升高而降低B.35℃時，c(H+)<c(OH-)C.35c時的水比25c時的水電離程度小D.水的電離是吸熱的答案D解析由題中條件可以看出，溫度升高時，K增大。25℃時，c(H+)=c(OH-)=1X10-7mol-L-wi；35℃時，c(H+)=c(OH-)21.45X1(-71^17-1。溫度升箴c(H+)和c(OH~)都增大，且始終相等，水的電離程度也增大，因溫度升高平衡向正反應(yīng)方向移動，故水的電離為吸熱反應(yīng)。3.25℃時，在0.01mol-L-i的硫酸溶液中，水電離出的H+濃度是()A.5X10-13mo1*L-i B.0.02mo1*L-iC.1X10-7mo1*L-i D.1X10-12mo1*L-i答案A解析H2sO4電離出的c(H+)=0.02mo1?L-i,由Kw=1.0X10-i4可知c(OH-)=5X10-i3mo1?L-i,OH-是由水電離產(chǎn)生的，則水電離產(chǎn)生的c(H+)=c(OH-)=5Xi0-i3mo1?L-i。.在某溫度時，測得純水中的c(H+)=2.0X10-7mo1-L-i,則c(OH-：^()A.2.0X10-7mo1?L-iB.0.1X10-7mo1?L-iC.1.0X10-i4/2.0X10-7mo1?L-iD.無法確定答案A解析根據(jù)水的電離方程式Hn u++OH-可知，無論在何種條件下，純水中水電離出的c(H+)=c(OH-),故答2案為A。二、水的電離平衡移動.能影響水的電離平衡，并使溶液中的c(H+)>c(OH-)的操作是()A.向水中投入一小塊金屬鈉B.將水加熱煮沸C.向水中通入二氧化碳?xì)怏wD.向水中加食鹽晶體答案C解析鈉和水反應(yīng)生成氫氣促進水的電離，使溶液中的c(H+)<c(OH-)；將水加熱，水的電離程度變大，但c(H+)=c(OH-)；向水中加食鹽晶體對水的電離無影響；向水中通入二氧化碳?xì)怏w生成碳酸，溶液中c(H+)>c(OH-)。6.向純水中加入少量NaHSO4,在溫度不變時，溶液中()c(H+)/c(OH-)增大c(H+)減小C.水中c(H+)與c(OH-)的乘積增大D.c(OH-)增大答案A解析水存在電離平衡J1% h++OH-,加入NaHSQ,c(H0增大，c(OH)減小，c(H+)-c(OH-)不變，c(H+)/c(OH-)增大。.將純水加熱至較高溫度，下列敘述正確的是()A.水的離子積變大、pH變小、呈酸性.水的離子積不變、pH不變、呈中性C.水的離子積變小、pH變大、呈堿性D.水的離子積變大、pH變小、呈中性答案D解析水的電離是一個吸熱過程，高溫有利于其電離，c(H+)增大，c(OH-)增大，所以其離子積增大，pH減小，但c(H+)=c(OH-),所以純水仍呈中性，選Do三、溶液酸堿性的判斷.下列說法正確的是()A.強酸的水溶液中不存在OH-B.pH=0的溶液是酸性最強的溶液C.在溫度不變時，水溶液中c(H+)和c(OH-)不能同時增大D.某溫度下，純水中c(H+)=2X10-7mol?L-1,其呈酸性答案C解析在酸性或堿性水溶液中均存在和OH-所以A錯；pH=0的溶液中c(H+)=1.0mol-L-i,并不是酸性最強的溶液，只是c(H+)>1.0mol-L-i的溶液用pH表示酸性強弱不再方便，故B錯；在溫度一定時，c(H+)-c(OH-)=K是一個定值，故二者不能同時增大，故C對；純水中，c(H+)=c(OH-),呈中性，所以D錯誤。w9.在25c時，某稀溶液中由水電離產(chǎn)生的H+濃度為1.0X10-13mol-L-i,下列有關(guān)該溶液的敘述，正確的是()A.該溶液可能呈酸性B.該溶液一定呈堿性C.該溶液的pH一定是1D.該溶液的pH不可能為13答案A解析由水電離產(chǎn)生的(H+)=1.0X1813mol-I-1,則由水電離產(chǎn)生的(OH)=1.0X1513mol-L-1。所以該溶液可能顯酸性，也可能顯堿性，顯酸性時pH=1,顯堿性時pH=13,故A正確。10.25℃時的下列溶液中，堿性最強的是()pH=11的溶液c(OH-)=0.12mol?L-11L中含有4gNaOH的溶液c(H+)=1X10-10mol-L-1的溶液答案B解析常溫下，可以根據(jù)pH或c(H+)比較溶液的酸堿性，同樣也可以根據(jù)c(OH-)的大小來比較。A、C、D三個選項中溶液瞼(OH)依次為1X10-3mol?L-1、0.1mol?L-1、1X10-4m。l?L-1,所以B中溶液的c(OH-)最大，堿性最強。［能力提升］

11.在25℃時，若10體積的某強酸溶液與1體積的某強堿溶液混合后溶液呈中性，則混合之前，該強酸的pH與強堿的pH之間應(yīng)滿足的關(guān)系是。答案PH酸+PH堿=(3)100(3)100℃時，若鹽酸中c(H+)=5X10-4mol?L-1,則由水電離產(chǎn)生的c(H+)=。答案(1)1X10-12水的電離要吸熱，溫度升高，水的電離程度增大，即離子積增大(2)否，在鹽酸中c(H+)Wc(OH-),所以不可能處于B點(3)2X10-9mol-L-114.已知室溫時，0.1mol-L-1的某一元酸HA在水中有0.1%發(fā)生電離，回答下列各問題:(1)該溶液的pH=o解析設(shè)強酸溶液為0L則強堿溶液為L。兩種溶液混合后呈中性，所以c(H)=c(O時堿。方法一根據(jù)堿溶液中水的離子積可得：取負(fù)對數(shù)得：PH酸+PH堿取負(fù)對數(shù)得：PH酸+PH堿=15。10c(H+%=~；~，則c(H+)酸?c(H+%= 10 =10-15,cH堿1X10-14 1X10-14方法二因為10c(H+)= -，所以一lg10c(H+)=—lg -，則pH—1=14-pH，即pH+pH堿 + 酸 + 酸 堿 酸堿cH堿 cH堿=15。方法三 pH =a,則c(H+) =10-a； pH =b,則c(H+) =10-b, c(OH-) =10b-14。根據(jù)題意：10X10-a=1X10b酸 酸 b堿 堿 堿-14,101-a=10b-14,則1-a=b-14,所以a+b=15,即pH酸+pH堿=15。.(1)某溫度(t℃)時，水的Kw=1X10-12,則該溫度—25c(填“>”、“<”或“=”)，其理由是(2)該溫度下，c(H+)=1X10-7mol-L-1的溶液呈(填“酸性”、“堿性”或“中性”)若該溶液中只存在NaOH溶質(zhì)，則由H2O電離出來的c(OH-)=mol-L-1。答案(1)>升溫促進水電離，Kw增大(2)堿性1X10-7解析(1)升高溫度，Kw增大，現(xiàn)Kw=1X10-12>1X10-14,因此溫度大于25℃。1X10-12⑵該溫度下該溶液中c(OH-)=1V10=1X10-5mol-L-1,因為c(OH-)>c(H+)，所以溶液呈堿性；NaOH溶液1X10-7中由水電離出來的c(OH-)等于溶液中的中H+),即為1X10-7mol-L-1o.在水的電離平衡中，c(H+)和c(OH-)的關(guān)系如圖所示:(1)A點水的離子積為1X10-14,B點水的離子積為造成水的離子積變化的原因是(2)100℃時，若向溶液中滴加鹽酸，能否使體系處于B點位置？為什么?⑵HA的電離平衡常數(shù)K=。⑶升高溫度時，K將 (填“增大”、“減小”或“不變”)，pH將 (填“增大”、“減小”或“不變”)。(4)由HA電離出的c(H+)約為水電離出的c(H+)的 倍。答案(1)4⑵1X10-7(3)增大減小(4)106解析(1)HA電離出峰(的=(0.1*0.1%)molT=1X1(hmol-L-i,pH=-lg(1X10)=4；⑵電離平衡常數(shù)K=c卜?cA-=1X1O-0X11X1O-4=1X1O-7；⑶因血 jf+A-，電離過程是吸熱cHA .的，所以升高溫度，c(H+)、c(A-)均增大，則K增大，而pH減??；(4)c(H+)HA=1X10-4mol?L-1,c(H+〃=c(OH-)=1