高中人教版 (2019)第二节 水的电离和溶液的pH第一课时导学案

这是一份高中人教版 (2019)第二节 水的电离和溶液的pH第一课时导学案，共8页。

课程目标
1．了解水的电离平衡以及影响因素。
2．了解水的离子积常数并能运用其进行简单计算。
3．了解溶液pH的含义及其测定方法。
4．了解溶液的酸碱性与pH的关系。
图说考点
必备基础——自学·尝试
[新知预习]
一、水的电离
1．水的电离
水是一种极弱的电解质。电离方程式为________________，也可简写为________________。
2．水的离子积常数
(1)水的电离常数：K电离＝________________。
(2)水的离子积常数
Kw＝____________________。随着温度的升高，水的离子积________________，在室温下，纯水中的c(H＋)＝c(OH－)＝________ml·L－1，Kw＝________。
(3)适用范围
Kw不仅适用于纯水，也适用于稀的________溶液。
二、溶液的酸碱性
1．溶液的酸碱性与溶液中c(H＋)、c(OH－)的关系：
2.溶液酸碱性的表示方法：
(1)当c(H＋)或c(OH－)大于时，通常用________________直接表示。
(2)当c(H＋)或c(OH－)小于或等于时，通常用________表示。
三、溶液的pH
1．溶液的pH
表达式：pH＝________。
如c(H＋)＝的酸性溶液，pH＝________。
2．水溶液的pH、c(H＋)及酸碱性的关系：
四、溶液酸、碱性的测定方法
1．指示剂法
该法只能测其pH的大致范围，常见指示剂变色范围为
2.pH试纸法
把小片试纸放在________________上，用________________蘸取待测液滴在干燥的pH试纸上，试纸变色后，与标准比色卡对比，即可确定溶液的pH。
3．pH计测量法
[即学即练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)用广泛pH试纸可测出室温下某氯水pH约为4。( )
(2)pH为6的溶液一定显酸性。( )
(3)某温度下，纯水中c(H＋)＝2.0×10－7 ml·L－1，则此时c(OH－)＝ml·L－1＝5×10－8 ml·L－1。( )
(4)0.1 ml·L－1的氢氧化钠溶液稀释后，溶液中由水电离的c(H＋)增大。( )
(5)在25 ℃时，某溶液中由水电离出的c(H＋)＝1×10－12 ml·L－1，则该溶液的pH一定是12。( )
(6)25 ℃时，0.1 ml·L－1的盐酸中，由水电离出的c(H＋)＝1.0×10－13 ml·L－1。( )
2．40 ℃时水的离子积Kw＝2.87×10－14，则在40 ℃时，c(H＋)＝1×10－7 ml·L－1的溶液( )
A．呈酸性 B．呈碱性
C．呈中性 D．无法判断
3．下列说法一定正确的是( )
A．pH>7，溶液呈碱性
B．pH<7，溶液呈酸性
C．pH＝6，溶液中c(OH－)＝1×10－8 ml·L－1
D．pH＝6，溶液中c(H＋)＝1×10－6 ml·L－1
4．下列操作能使水的电离平衡发生移动，且c(H＋)>c(OH－)是( )
A．向水中投入一小块金属钠
B．将水加热煮沸
C．向水中通入CO2气体
D．向水中加食盐晶体
核心素养——探究·分享
提升点一 水的电离平衡
例1 25 ℃时，水的电离达到平衡：H2O⇌H＋＋OH－ ΔH>0，下列叙述正确的是( )
A．向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH－)降低
B．向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(H＋)增大，Kw不变
C．向水中加入少量CH3COOH，平衡逆向移动，c(H＋)降低
D．将水加热，Kw增大，pH不变
状元随笔 Kw只与温度有关，水的电离是吸热的，升温、平衡右移、水中c(OH－)＝c(H＋)，但c(H＋)增大pH减小。
[提升1] 在不同温度下，水溶液中c(H＋)与c(OH－)有如图所示关系，下列有关说法正确的是( )
曲线上每一点的c(H＋)·c(OH－)相等。
A．c点对应的溶液中大量存在的离子可能为Na＋、H＋、Cl－、
B．将25 ℃时的KCl溶液加热到t℃，则该溶液中的c(OH－)由a点变化到b点
C．t℃＜25 ℃
D．ac线上的任意一点溶液均有c(H＋)＝c(OH－)
关键能力
影响水的电离平衡的因素
特别提醒
1．升高温度，水的电离程度增大，但由于c(H＋)和c(OH－)始终保持相等，故水仍呈中性。
2．向纯水中加入含有弱酸根阴离子(如)或弱碱阳离子(如)的盐，由于它们能跟水电离出的H＋或OH－结合生成难电离的物质，使水的电离平衡右移，电离程度增大。
3．向纯水中加入强酸的酸式盐，如加入NaHSO4，由于NaHSO4电离产生H＋，增大了c(H＋)，能抑制水的电离，使水的电离平衡左移。
4．Kw的影响因素及适用范围
(1)Kw揭示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡，H＋和OH－共存，只是相对含量不同而已，且c(H＋)＝Kw/c(OH－)；c(OH－)＝Kw/c(H＋)。
(2)Kw只与温度有关。因为水的电离是吸热过程，所以升高温度，有利于水的电离，Kw增大。
(3)Kw不仅适用于纯水，还适用于酸、碱及盐的稀溶液，且由水电离的c水(H＋)＝c水(OH－)。
状元随笔 除了温度变化因素外，其它条件改变时c(H＋)与c(OH－)正好变化相反。
提升点二 溶液酸碱性的判断和测定
例2 下列叙述正确的是( )
A．pH＝6的溶液呈碱性
B．用广泛pH试纸测得某酸溶液pH＝4.2
C．某溶液中c(OH－)>c(H＋)说明溶液一定呈碱性
D．0.1 ml·L－1的盐酸与CH3COOH溶液pH相同
状元随笔 应泛pH试纸测得的值只能为整数！
[提升2] 用pH试纸测定溶液pH的正确操作是( )
A．将一小块试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上，再与标准比色卡对照
B．将一小块试纸用蒸馏水润湿后放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上，再与标准比色卡对照
C．将一小块试纸在待测液中蘸一下，取出后放在表面皿上，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，跟标准比色卡比较
状元随笔 pH试纸使用时不能润湿否则会将溶液稀释，使酸性溶液pH变大，碱性溶液pH变小，但中性溶液无影响。
关键能力
1.溶液酸碱性的判断
(1)在25℃的溶液中：
pH<7，溶液呈酸性，pH越小，c(H＋)越大，溶液的酸性越强；
pH＝7，溶液呈中性，c(H＋)＝c(OH－)＝1.0×10－7 ml·L－1；
pH>7，溶液呈碱性，pH越大，c(OH－)越大，溶液的碱性越强。
(2)在任意温度下的溶液中：
c(H＋)>c(OH－)，溶液呈酸性；
c(H＋)＝c(OH－)，溶液呈中性；
c(H＋)用c(H＋)、c(OH－)的相对大小来判断溶液酸碱性，则不受温度影响。
2．用pH试纸测定溶液的酸碱性
试纸显红色表示溶液为酸性，且红色越深表示溶液酸性越强，pH越小；试纸显蓝色表示溶液为碱性，且蓝色越深表示溶液碱性越强，pH越大。
状元随笔 根据pH＝7判断溶液的酸碱性只能在常温下才能使用。
素养形成——自测·自评
1．已知常温下0.01 ml·L－1的CH3COOH溶液中，c(H＋)＝4.32×10－4 ml·L－1，则该CH3COOH溶液中水的离子积常数( )
A．小于1×10－14 B．大于1×10－14
C．等于1×10－14 D．无法确定
2．在相同温度下，0.01 ml·L－1的NaOH溶液和0.01 ml·L－1的盐酸相比，下列说法正确的是( )
A．由水电离出的c(H＋)相等
B．由水电离出的c(H＋)都是1.0×10－12 ml·L－1
C．由水电离出的c(OH－)都是0.01 ml·L－1
D．两者都促进了水的电离
3．下列关于pH测定的说法正确的是( )
A．pH试纸在使用之前应用蒸馏水润湿
B．不存在pH＝15的碱溶液
C．pH计是精确测定溶液pH的仪器
D．利用pH试纸测得某浓硫酸的pH约为1
4．室温下，浓度均为0.1 ml·L－1、体积均为V0的HA、HB溶液分别加水稀释至体积为V。稀释过程中，pH与lg的变化关系如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A．pH随lg的变化始终满足直线关系
B．溶液中水的电离程度：a>b>c
C．该温度下，a点溶液的Ka(HB) ＝10－6
D．HB的电离程度：a>b
5．某学生为探究Kw的影响因素，做了以下实验。
(1)查阅资料，不同温度下水的离子积常数如表所示。
由此推出：随着温度的升高，Kw的值________；水的电离程度______________；水的电离平衡向________移动，水的电离过程是________过程。
(2)取三只烧杯A、B、C，分别加入适量水，再向B、C烧杯中分别加入少量盐酸和NaOH溶液，分析并填写下表。
综上所述，可得出如下结论：
①温度、________、________均能影响水的电离平衡。
②Kw只受________的影响，而与其他因素无关。
练后感悟
1．水是弱电解质，存在电离平衡，外部条件改变会使平衡移动。
2．溶液中的H＋或OH－和由水电离出的H＋或OH－在不同的溶液中是不一样的，要区别开。
3．溶液中c(H＋)水＝c(OH－)水。
4．有些溶液无法用pH试纸测出pH，如浓硫酸和氯水等。
第二节 水的电离和溶液的pH
第1课时 水的电离 溶液的酸碱性与pH
必备基础
新知预习
一、
1．H2O＋H2O⇌H3O＋＋OH－ H2O⇌H＋＋OH－
2．(1) (2)c(H＋)·c(OH－) 增大 10－7 1.0×10－14 (3)电解质
二、
．
2．(1)c(H＋)或c(OH－) (2)pH
三、
1．－lgc(H＋) 5
四、
1．红色 蓝色 红色 橙色
2．表面皿或玻璃片 干燥洁净的玻璃棒
即学即练
1．答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)√
2．解析：Kw＝c(H＋)·c(OH－)，c(OH－)＝＝ ml·L－1＝2.87×10－7 ml·L－1>c(H＋)，故溶液呈碱性，B项正确。
答案：B
3．解析：未指明溶液的温度，pH与7的相对大小关系不能用于判断溶液的酸碱性，A、B项错误；同理，未指明溶液的温度，Kw未知，无法根据c(H＋)求得c(OH－)，C项错误；pH＝6，则c(H＋)＝1×10－6 ml·L－1，D项正确。
答案：D
4．解析：A项中加入的钠与H2O反应生成NaOH，使c(OH－)>c(H＋)；B项中c(H＋)＝c(OH－)；C项中通入CO2：CO2＋H2O⇌H2CO3，故c(H＋)>c(OH－)；而D项中c(H＋)＝c(OH－)，故选C项。
答案：C
核心素养
例1 解析：解答时要先分析清楚水的电离平衡的移动方向，然后再讨论c(H＋)、c(OH－)或Kw的变化。向水中加入稀氨水，c(OH－)增大，平衡逆向移动，c(H＋)减小，A项不正确；向水中加入少量固体===，c(H＋)增大，但Kw不变，B项正确；向水中加入少量CH3COOH后，使水的电离平衡逆向移动，c(OH－)减小，c(H＋)增大，C项不正确；将水加热，水的电离平衡正向移动，c(H＋)、c(OH－)均增大，Kw增大，pH减小，但仍呈中性，D项不正确。
答案：B
提升1 解析：c点对应的溶液中，满足c(H＋)＝c(OH－)＝10－6ml·L－1，不可能大量存在H＋，A错误；将25 ℃时的KCl溶液加热到t℃，H＋、OH－的浓度同等程度增大，则该溶液中的c(OH－)由a点变化到c点，B错误；t℃，Kw较大，因为温度越高，水的电离程度越大，所以t℃＞25 ℃，C错误；根据图像，ac线上的任意一点溶液均有c(H＋)＝c(OH－)，D正确。
答案：D
例2 解析：没有指明温度，不能确定pH＝6时溶液是否呈碱性，A错；广泛pH试纸测得的pH应为整数，B错；0.1 ml·L－1的盐酸pH＝1，而CH3COOH是弱电解质，部分电离，其pH应大于1，D错。答案为C。
答案：C
提升2 答案：A
素养形成
1．解析：Kw只与温度有关，由于在室温下，故Kw＝10－14。
答案：C
2．解析：在0.01 ml·L－1的NaOH溶液中，由水电离出的c(H＋)＝＝ ml·L－1。在0.01 ml·L－1的HCl溶液中，由水电离出的c(H＋)＝c(OH－)水电离＝ ml·L－1，A项正确；题中温度未确定，故Kw未知，由水电离出的c(H＋)和c(OH－)未知，B、C两项均错误；酸和碱均抑制了水的电离，D项错误。
答案：A
3．答案：C
4．解析：0.1 ml·L－1的HA溶液的pH＝1，说明HA完全电离，所以HA为强酸，0.1 ml·L－1的HB溶液的pH>3，说明HB在溶液中部分电离，所以HB是弱酸。当溶液无限稀释时，溶液的pH无限接近7，所以pH随lg的变化不始终满足直线关系，A错误。溶液中pH越小，氢离子浓度越大，则氢离子浓度：c>a>b，酸抑制水的电离，氢离子浓度越小，对水的电离抑制程度越小，故水的电离程度：b>a>c，B错误。0.1 ml·L－1体积为V0的HB溶液，稀释10倍，溶液pH＝4，该温度下，Ka(HB)＝＝＝10－6，C正确。HB为弱酸，电离平衡为HB⇌H＋＋B－，加水稀释，平衡右移，电离程度增大，HB的电离程度应为a答案：C
5．答案：(1)增大 增大 右 吸热 (2)减小 减小 > < 向左 向左 1.0×10－14 1.0×10－14 ①酸 碱 ②温度
c(H＋)与c(OH－)的关系
c(H＋)的范围(25 ℃)
酸性
溶液
c(H＋)>c(OH－)
c(H＋)>__________________
中性
溶液
c(H＋)＝c(OH－)
c(H＋)＝__________________
碱性
溶液
c(H＋)c(H＋)<__________________
c(H＋)
OH－（）
10－1410－8
10－7
10－6―→1
溶液酸
碱性
酸性，pH越小
酸性越强
中性
碱性，pH越大
碱性越强
指示剂
变色范围
石蕊
pH<5____
5～8紫色
>8____
酚酞
pH<8.2无色
8.2～10浅红色
>10____
甲基橙
pH<3.1
红色
3.1～4.4
____
>4.4黄色
条件改变
对水电
离平衡
的影响
水电离平
衡移动的
方向
电离
程度
c(H＋)
c(OH－)
Kw的
变化
pH
升高温度
促进
正向移动
增大
增大
增大
增大
变小
增大H＋浓
度(加酸)
抑制
逆向移动
减小
增大
减小
不变
变小
增大OH－
浓度(加碱)
抑制
逆向移动
减小
减小
增大
不变
变大
活泼金属
促进
正向移动
增大
减小
增大
不变
变大
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
A(纯水)
B(加少量盐酸)
C(加少量NaOH溶液)
c(H＋)
1.0×10－7 ml·L－1
增大
______
c(OH－)
1.0×10－7 ml·L－1
______
增大
c(H＋)和c(OH－) 大小比较
c(H＋)＝c(OH－)
c(H＋)______ c(OH－)
c(H＋)______ c(OH－)
水的电离平衡移动方向
________
________
Kw
1.0×10－14
________
________