2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第3章水溶液中的離子反應(yīng)與平衡第二節(jié)水的電離和溶液的pH第1課時(shí)水的電離溶液的酸堿性與pH課件新人教版選擇性必修1

第三章

第二節(jié)第1課時(shí)水的電離溶液的酸堿性與pH素養(yǎng)目標(biāo)學(xué)習(xí)要點(diǎn)1.認(rèn)識(shí)水的電離平衡,了解水的離子積常數(shù);能運(yùn)用弱電解質(zhì)的電離模型分析水的電離,發(fā)展證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)。2.認(rèn)識(shí)溶液的酸堿性與pH的關(guān)系,會(huì)計(jì)算溶液的pH,了解溶液pH的調(diào)控在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中的應(yīng)用,發(fā)展科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的核心素養(yǎng)。兩個(gè)概念:水的離子積、pH。三個(gè)因素:影響水的電離平衡的因素(溫度、溶液酸堿性、化學(xué)反應(yīng))。一種依據(jù):根據(jù)c(H+)和c(OH-)的相對(duì)大小判斷溶液的酸堿性。兩種方法:測(cè)定溶液pH的方法(pH試紙、pH計(jì))。知識(shí)點(diǎn)一水的電離基礎(chǔ)落實(shí)?必備知識(shí)全過(guò)關(guān)1.水的電離水是一種極弱的電解質(zhì),能發(fā)生微弱的電離,過(guò)程示意圖如下:存在電離平衡

上述電離方程式為

,可簡(jiǎn)寫為

。

2.水的離子積(1)定義在一定溫度下,當(dāng)水的電離達(dá)到平衡時(shí),電離產(chǎn)生

濃度之積是一個(gè)常數(shù),叫做水的離子積常數(shù),簡(jiǎn)稱水的離子積,記作

。

(2)表達(dá)式及影響因素H+和OH-KW

c(H+)·c(OH-)1×10-14增大

電解質(zhì)3.外界條件對(duì)水的電離平衡的影響其他條件不變的情況下,改變一種條件,分析改變下列條件對(duì)水的電離平衡(H2OH++OH-

ΔH>0)的影響,填寫下表空格。依據(jù)勒夏特列原理分析

改變條件平衡移動(dòng)方向c(H+)c(OH-)水的電離程度KW升高溫度_________

_____________增大_______

通入少量HCl(g)逆向移動(dòng)_______減小_________

_______

加入少量KOH(s)_________

減小________________

不變加入少量KHSO4(s)_________

_______

_______減小_______

正向移動(dòng)

增大增大增大增大減小不變逆向移動(dòng)增大減小逆向移動(dòng)增大減小不變名師點(diǎn)撥對(duì)于水的電離的理解(1)稀溶液中由水電離出的c(H+)、c(OH-)始終相等,即c(H+)水=c(OH-)水。(2)在KW=c(H+)·c(OH-)中,c(H+)、c(OH-)分別代表溶液中H+、OH-的總濃度,并非僅指由水電離產(chǎn)生的c(H+)、c(OH-)。(3)在酸溶液中,H+主要由酸電離產(chǎn)生,OH-則由水電離產(chǎn)生,則KW=c(H+)酸·c(OH-)水。(4)在堿溶液中,OH-主要由堿電離產(chǎn)生,H+則由水電離產(chǎn)生,則KW=c(OH-)堿·c(H+)水。名師點(diǎn)撥對(duì)于水的離子積的理解(1)KW反映一定溫度下的溶液中c(H+)和c(OH-)的定量關(guān)系,適用于純水及稀的電解質(zhì)溶液。(2)KW只與溫度有關(guān),與溶液的酸堿性及濃度無(wú)關(guān)。(3)升高溫度,KW增大,反之,KW則減小。正誤判斷(1)水的離子積常數(shù)KW與水的電離常數(shù)K電離是同一個(gè)物理量。(

)(2)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。(

)(3)向純水中加入少量NaOH固體,水的電離平衡逆向移動(dòng),溶液中c(OH-)和KW都減小。(

)×√×重難突破?能力素養(yǎng)全提升探究角度1水的電離及影響因素例1(2024·遼寧六校協(xié)作體聯(lián)考)25℃時(shí),水的電離達(dá)到平衡:H2OH++OH-

ΔH>0,下列敘述正確的是(

)A.向水中加入稀氨水,平衡逆向移動(dòng),c(OH-)減小,c(H+)減小B.將水加熱,水的電離程度增大,KW增大C.向水中加入少量HCl氣體,平衡逆向移動(dòng),c(H+)減小,c(OH-)減小D.向水中分別加入等量的0.1mol·L-1鹽酸與0.1mol·L-1NaOH溶液,兩溶液中水的電離程度不相同B解析

向水中加入稀氨水,c(OH-)增大,水的電離平衡逆向移動(dòng),c(H+)減小,A錯(cuò)誤;將水加熱,促進(jìn)水的電離,水的電離程度增大,c(OH-)、c(H+)均增大,KW增大,B正確;向水中加入少量HCl氣體,c(H+)增大,水的電離平衡逆向移動(dòng),由于溫度不變,KW不變,則c(OH-)減小,C錯(cuò)誤;0.1

mol·L-1鹽酸中c(H+)=0.1

mol·L-1,0.1

mol·L-1NaOH溶液中c(OH-)=0.1

mol·L-1,而H+和OH-均對(duì)水的電離起到抑制作用,二者濃度相同時(shí),兩溶液中水的電離程度相同,D錯(cuò)誤。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1](2024·湖北武漢常青聯(lián)合體聯(lián)考)25℃時(shí),水的電離達(dá)到平衡:H2OH++OH-,下列敘述正確的是(

)A.向平衡體系中加入水,c(H+)增大C.將水加熱,KW增大,由中性變成酸性D.向水中加入少量NaOH固體,平衡正向移動(dòng),c(H+)降低B解析

向平衡體系中加入水,溫度不變,KW不變,純水中c(H+)不變,A錯(cuò)誤;向水中通入少量HCl氣體,c(H+)增大,水的離子積常數(shù)不變,故c(OH-)減小,

增大,B正確;將水加熱,促進(jìn)水的電離,KW增大,但水仍呈中性,C錯(cuò)誤;向水中加入少量NaOH固體,c(OH-)增大,平衡逆向移動(dòng),由于KW不變,則c(H+)降低,D錯(cuò)誤。探究角度2水的電離平衡曲線及分析例2(2024·安徽滁州九校聯(lián)考)如圖為水的電離平衡曲線,下列說(shuō)法正確的是(

)A.圖中四點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的KW的大小關(guān)系:b>c>a>dB.25℃時(shí)NaCl溶液中c(H+)與100℃時(shí)NaCl溶液中c(H+)相等C.若d點(diǎn)為鹽酸,稀釋該溶液可由d點(diǎn)變化到a點(diǎn)D.將純水加熱,可實(shí)現(xiàn)a點(diǎn)變化到b點(diǎn)D解析

水的電離常數(shù)KW只與溫度有關(guān),根據(jù)圖中各點(diǎn)溫度可得KW的大小關(guān)系:b>c>a=d,A錯(cuò)誤;溫度升高,KW增大,NaCl溶液呈中性,溶液中H+均來(lái)自水的電離,故100

℃時(shí)NaCl溶液中c(H+)更大,B錯(cuò)誤;若d點(diǎn)為鹽酸,稀釋該溶液,c(H+)減小,由于溫度不變,KW不變,則c(OH-)增大,溶液呈酸性,圖中a點(diǎn)c(H+)與c(OH-)相等,溶液呈中性,故不能由d點(diǎn)變化到a點(diǎn),C錯(cuò)誤;將純水加熱,促進(jìn)水的電離,c(H+)、c(OH-)均增大,可實(shí)現(xiàn)a點(diǎn)變化到b點(diǎn),D正確。思維建模

分析水的電離平衡曲線的“三要點(diǎn)”(1)曲線上任意點(diǎn)的KW都相同,即KW=c(H+)·c(OH-)相同,溫度相同。(2)曲線外的任意點(diǎn)與曲線上任意點(diǎn)的KW不同,溫度不同。(3)實(shí)現(xiàn)曲線上點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)化需保持溫度不變,改變?nèi)芤旱乃?、堿性;實(shí)現(xiàn)曲線上點(diǎn)與曲線外點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)化需要改變溫度。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2](2024·湖北武漢部分重點(diǎn)校聯(lián)考)已知在T1、T2溫度下水的電離平衡曲線如圖所示,下列說(shuō)法不正確的是(

)A.溫度:T1<T2B.一定溫度下,改變水溶液中c(H+)或c(OH-)的濃度,KW不會(huì)發(fā)生變化C.T2溫度時(shí),c(H+)=1×10-2mol·L-1的HCl溶液中,水電離出的c(H+)=1×10-10mol·L-1D.將T1溫度下0.1mol·L-1鹽酸稀釋,溶液中所有離子的濃度均相應(yīng)減小D解析

由圖像中數(shù)據(jù)可計(jì)算出,T1溫度時(shí)KW=1.0×10-14,T2溫度時(shí)KW=1.0×10-12,由于水的電離是吸熱過(guò)程,升高溫度,KW增大,則有溫度:T1<T2,A正確;KW只與水溶液的溫度有關(guān),因此改變水溶液中的c(H+)和c(OH-),KW不變化,B正確;T2溫度時(shí),c(H+)=1×10-2

mol·L-1的鹽酸中,水電離的c(H+)=溶液中的c(OH-)=

mol·L-1=1×10-10

mol·L-1,C正確;T1溫度下,將0.1

mol·L-1的鹽酸稀釋,c(H+)、c(Cl-)減小,但c(OH-)增大,D錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)二溶液的酸堿性與pH基礎(chǔ)落實(shí)?必備知識(shí)全過(guò)關(guān)1.溶液的酸堿性

判斷溶液酸堿性的根本依據(jù)在常溫下,溶液的酸堿性與溶液中c(H+)、c(OH-)相對(duì)大小的關(guān)系如下表,用“>”“=”或“<”填空。溶液的酸堿性c(H+)和c(OH-)的關(guān)系c(H+)與1×10-7

mol·L-1的關(guān)系酸性c(H+)

c(OH-)

c(H+)

1×10-7mol·L-1

中性c(H+)

c(OH-)

c(H+)

1×10-7mol·L-1

堿性c(H+)

c(OH-)

c(H+)

1×10-7mol·L-1

>>==<<2.溶液的pH(1)pH概述pH是c(H+)的負(fù)對(duì)數(shù),即:pH=

。例如,某溶液中c(H+)=1×10-3mol·L-1,則該溶液的pH=-lg(1×10-3)=

。

(2)適用范圍用pH表示溶液的酸堿度時(shí),pH的范圍一般在0~14之間。(3)溶液的pH、c(H+)與酸堿性的關(guān)系(常溫下)-lgc(H+)

33.溶液pH的測(cè)量(1)利用pH試紙測(cè)量①pH試紙的類型pH試紙不能直接伸入待測(cè)液中

②操作方法:取一小塊pH試紙置于干燥、潔凈的玻璃片或

上,用干燥、潔凈的玻璃棒蘸取待測(cè)液點(diǎn)在pH試紙中央,當(dāng)顏色變化穩(wěn)定后,迅速與

對(duì)照,讀取pH。

1~1410.2或0.3表面皿標(biāo)準(zhǔn)比色卡(2)利用pH計(jì)測(cè)量pH計(jì)又叫

,可用來(lái)精密測(cè)量溶液的pH,其量程為

。

不受溶液的酸堿性、強(qiáng)氧化性等影響

酸度計(jì)0~14誤區(qū)警示誤區(qū)1:c(H+)>1×10-7

mol·L-1的溶液呈酸性,c(H+)<1×10-7

mol·L-1的溶液呈堿性。分析:不一定。根據(jù)c(H+)與1×10-7

mol·L-1的相對(duì)大小判斷溶液的酸堿性時(shí),要注意溶液的溫度是否為常溫(25

℃)。誤區(qū)2:pH<7的溶液呈酸性,pH>7的溶液呈堿性。分析:不一定。根據(jù)pH與7的大小判斷溶液的酸堿性時(shí),要注意溶液的溫度是否為常溫(25

℃)。如100

℃時(shí)純水的pH=6,但仍呈中性。名師點(diǎn)撥(1)測(cè)量溶液的pH,不能將pH試紙預(yù)先用蒸餾水潤(rùn)濕,否則會(huì)將待測(cè)液稀釋,可能引起誤差。(2)pH試紙不能用于測(cè)量某些具有漂白性溶液的pH,如NaClO、HClO溶液等。易錯(cuò)警示(1)根據(jù)pH確定溶液中c(H+):c(H+)=10-pH

mol·L-1;(2)根據(jù)pH確定溶液中c(OH―),常溫下,溶液中c(OH―)=10pH-14

mol·L-1。正誤判斷(1)pH=6的酸溶液中c(H+)=1×10-6

mol·L-1。(

)(2)pH=8的堿溶液中c(OH-)=1×10-6

mol·L-1。(

)(3)常溫下,使酚酞溶液顯紅色的溶液呈堿性。(

)(4)25

℃時(shí),由水電離產(chǎn)生的c(H+)和c(OH-)的乘積為1×10-18的溶液,該溶液的pH可能是5或9。(

)√×√√重難突破?能力素養(yǎng)全提升探究角度1溶液的酸堿性及判斷例1(2024·浙江臺(tái)州山海協(xié)作體聯(lián)考)已知溫度T

℃時(shí)水的離子積常數(shù)為KW,該溫度下,將濃度為amol·L-1的一元強(qiáng)酸HA溶液與bmol·L-1的一元強(qiáng)堿BOH溶液混合,可判定該溶液呈中性的依據(jù)是(

)A.a=bB.混合溶液的pH=7D.混合溶液中c(H+)+c(B+)=c(OH-)+c(A-)C解析

題目未指明具體的溫度和酸(HA)、堿(BOH)溶液的體積,不能判斷其反應(yīng)情況及溶液的酸堿性,A錯(cuò)誤;題目未指明溫度是否為25

℃,混合溶液的pH=7,溶液不一定呈中性,B錯(cuò)誤;由于KW=c(H+)·c(OH-),若c(H+)=mol·L-1,可得c2(H+)=c(H+)·c(OH-),則有c(H+)=c(OH-),故溶液呈中性,C正確;酸(HA)與堿(BOH)溶液反應(yīng)后,溶液呈電中性,陽(yáng)離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù),則有c(H+)+c(B+)=c(OH-)+c(A-),不能據(jù)此判斷溶液的酸堿性,D錯(cuò)誤。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1](2024·陜西西安模擬)下列關(guān)于溶液酸堿性的說(shuō)法正確的是(

)A.c(OH-)很小的溶液不可能呈堿性C.pH=6.5的溶液一定呈酸性D.不能使酚酞溶液變紅的溶液一定呈中性B解析

c(OH-)很小的溶液可能呈堿性,只要滿足c(H+)<c(OH-)溶液就顯堿性,A錯(cuò)誤;由于KW=c(H+)·c(OH-),若c(OH-)=mol·L-1,可得c2(OH-)=c(H+)·c(OH-),則有c(H+)=c(OH-),故溶液呈中性,B正確;題目未指明溶液的溫度,且pH=6.5的溶液可能呈酸性、中性或堿性,C錯(cuò)誤;不能使酚酞溶液變紅的溶液不一定呈中性,因?yàn)榉犹淖兩秶?.2~10.0,D錯(cuò)誤。探究角度2溶液pH的計(jì)算及估算例2(2024·遼寧六校協(xié)作體聯(lián)考)下列敘述正確的是(

)A.常溫下,pH=2的鹽酸與pH=12的氨水等體積混合后pH>7B.pH=4的鹽酸,稀釋到體積為原來(lái)的10倍后pH>5C.90℃時(shí),將pH=2的鹽酸與pH=12的NaOH溶液等體積混合,溶液顯中性D.常溫下,將pH=9的NaOH溶液和pH=13的Ba(OH)2溶液等體積混合,所得溶液的pH=11A解析

常溫下,pH=2的鹽酸中c(H+)=10-2

mol·L-1,pH=12的氨水中c(OH-)=10-2

mol·L-1,但NH3·H2O是弱電解質(zhì),氨水的濃度大于10-2

mol·L-1,二者等體積混合反應(yīng)后,氨水剩余,混合液呈堿性,pH>7,A正確;pH=4的鹽酸中c(H+)=10-4

90

℃時(shí),KW>1×10-14,pH=12的NaOH溶液中c(OH-)>10-2

mol·L-1,二者等體積混合反應(yīng)后,NaOH溶液剩余,所得混合液呈堿性,C錯(cuò)誤;常溫下,pH=9的NaOH溶液和pH=13的Ba(OH)2溶液中c(OH-)分別為10-5

mol·L-1、0.1

mol·L-1,【變式設(shè)問(wèn)】將B項(xiàng)pH=4的鹽酸加水稀釋到體積為原來(lái)的1000倍,其pH是否等于7?為什么?提示

不能;pH=4的鹽酸加水稀釋到體積為原來(lái)的1

000倍,溶液中c(H+)較小,但不能忽略水電離產(chǎn)生的c(H+),溶液的pH稍小于7。思維建模

酸、堿溶液加水稀釋時(shí)pH的變化及分析(1)相同體積、相同pH的鹽酸和醋酸加水稀釋加水稀釋至相同的倍數(shù),鹽酸的pH大加水稀釋至相同的pH,醋酸加入的水多(2)相同pH的酸、堿溶液稀釋時(shí)pH的變化

稀釋過(guò)程酸(pH=a)堿(pH=b)弱酸強(qiáng)酸弱堿強(qiáng)堿稀釋10n倍pH<a+npH=a+npH>b-npH=b-n無(wú)限稀釋常溫下pH趨向于7[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2](2024·湖南長(zhǎng)沙實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)常溫下,關(guān)于溶液的稀釋下列說(shuō)法正確的是(

)A.pH=3的醋酸稀釋到體積為原來(lái)的100倍,pH=5B.若1mLpH=1的鹽酸與100mLNaOH溶液混合后,溶液pH=7,則NaOH溶液的pH=11C.將1L0.1mol·L-1的Ba(OH)2溶液稀釋為2L,pH=12D.pH=8的NaOH溶液稀釋到體積為原來(lái)的100倍,其pH=6B解析

pH=3的醋酸在稀釋過(guò)程中,醋酸的電離平衡正向移動(dòng),稀釋到體積為原來(lái)的100倍時(shí),溶液的pH范圍:3<pH<5,A錯(cuò)誤;常溫下混合后溶液pH=7,說(shuō)明酸堿恰好完全反應(yīng),溶液呈中性,則有n(H+)=n(OH-),即1×10-3

L×0.1

mol·L-1=0.1

L×c(OH-),解得c(OH-)=1×10-3

mol·L-1,故NaOH溶液的pH=11,B正確;將1

L

0.1

mol·L-1的Ba(OH)2溶液稀釋為2

L,c(OH-)=0.2

mol·L-1×=0.1

mol·L-1,此時(shí)溶液pH=13,C錯(cuò)誤;pH=8的NaOH溶液稀釋到體積為原來(lái)的100倍,溶液的pH減小,只能無(wú)限接近于7,但不可能小于7,D錯(cuò)誤。學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)1234題組1水的電離和水的離子積1.(2024·山西太原第21中檢測(cè))水是最寶貴的資源之一,其中存在電離平衡:H2OH++OH-,下列表述正確的是(

)A.pH=6的水一定呈酸性B.溫度升高,純水中c(H+)增大,c(OH-)減小C.在50℃時(shí),水的pH<7,此時(shí)c(H+)=c(OH-)D.一定溫度下,向水中加入少量稀硫酸,c(H+)增大,水的離子積KW增大C1234解析

純水的pH隨溫度的升高而降低,但c(H+)=c(OH-),pH=6的水仍呈中性,A錯(cuò)誤;溫度升高,純水電離產(chǎn)生的c(H+)、c(OH-)均增大,仍存在c(H+)=c(OH-),B錯(cuò)誤;在50

℃時(shí),水的離子積增大,水的pH<7,但仍是中性,此時(shí)c(H+)=c(OH-),C正確;水的離子積只與溫度有關(guān),加入少量稀硫酸,由于溫度不變,則水的離子積不變,D錯(cuò)誤。1