人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第三章 水溶液中的离子平衡第二节 水的电离和溶液的酸碱性教学设计及反思

第二节　水的电离和溶液的酸碱性

课时1　水的电离　溶液的酸碱性与pH

目标与素养：1.了解水的电离平衡、离子积常数及影响因素。(宏观辨识与平衡思想)2.了解溶液的pH，溶液中氢离子浓度和氢氧根离子浓度大小与溶液酸碱性之间的关系。(证据推理与科学探究)

一、水的电离

1．水的电离

(1)水是一种极弱的电解质。

(2)水的电离方程式为2H2OH3O＋＋OH－，简写为H2OH＋＋OH－。

2．水的电离常数与离子积常数

(1)水的电离平衡常数K电离＝。

(2)水的离子积常数(KW)

①含义：因为水的浓度可看作常数，所以水中的c(H＋)·c(OH－)可看作常数，称为水的离子积常数，简称水的离子积，用KW表示。

②表达式与数值：表达式KW＝c(H＋)·c(OH－)，室温时，KW＝1.0×10－14。

③影响因素：KW只受温度影响，由于水的电离是吸热过程，温度升高，KW增大。

微点拨：对于酸、碱、盐的稀溶液中，c(H2O)也可认为是定值。Kw＝c(H＋)·c(OH－)，但c(H＋)、c(OH－)为溶液中的浓度，不一定是水电离出的。

二、溶液的酸碱性和pH

1．溶液的酸碱性

(1)溶液的酸碱性：溶液酸碱性的判断标准是溶液中c(H＋)与c(OH－)的相对大小。

(2)溶液酸碱性与溶液中c(H＋)和c(OH－)的关系：c(H＋)＝c(OH－)，溶液呈中性；c(H＋)>c(OH－)，溶液呈酸性，且c(H＋)越大，酸性越强；c(H＋)<c(OH－)，溶液呈碱性，且c(OH－)越大，碱性越强。

(3)25 ℃，酸碱性与c(H＋)、c(OH－)的关系

①酸性：c(H＋)>1×10－7 mol·L－1，c(OH－)<1×10－7 mol·L－1。

②碱性：c(H＋)<1×10－7 mol·L－1，c(OH－)>1×10－7 mol·L－1。

③中性：c(H＋)＝c(OH－)＝1×10－7 mol·L－1。

(4)溶液酸碱性的表示方法

①当c(H＋)或c(OH－)大于1 mol·L－1时，通常用c(H＋)或c(OH－)直接表示。

②当c(H＋)或c(OH－)小于或等于1 mol·L－1时，通常用pH表示。

2．溶液的pH

(1)表达式：pH＝－lgc(H＋)。

如：c(H＋)＝1.0×10－5 mol·L－1的酸性溶液，pH＝5。

(2)意义：pH越大，溶液碱性越强；pH越小，酸性越强。

(3)溶液的酸碱性与pH的关系(常温下)

3．溶液pH的测定

(1)pH试纸法

①种类

广泛pH试纸：其pH范围是1～14(最常用)。精密pH试纸：其pH范围较窄，可判别0.2或0.3的pH差值。

专用pH试纸：用于酸性、中性或碱性溶液的专用pH试纸。

②使用方法：把一小块pH试纸放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液点在试纸的中央，试纸变色后，与标准比色卡对照来确定溶液的pH。

(2)pH计测定法。pH计又称酸度计。

　用湿润的pH试纸测溶液的pH，结果一定偏高吗？

[答案]　不一定，测酸液偏高，测碱液偏低，测中性液没有偏差。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)水中加入酸或碱，水的电离受到抑制，KW变小。 (　　)

(2)25 ℃时，水的离子积KW＝1×10－14,35 ℃时，水的离子积KW＝2.1×10－14，则35 ℃时水中的c(H＋)＞c(OH－)。 (　　)

(3)某温度下，纯水中c(H＋)＝1.0×10－6mol·L－1，则c(OH－)＝1×10－8 mol·L－1。               (　　)

(4)用湿润的pH试纸，测定某酸液的pH结果偏低。 (　　)

[答案]　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×

2．下列关于溶液的酸碱性，说法正确的是(　　)

A．pH＝7的溶液是中性

B．中性溶液中一定有c(H＋)＝1.0×10－7 mol·L－1

C．c(OH－)＝c(H＋)的溶液呈中性

D．在100 ℃时，纯水的pH<7，因此显酸性

[答案]　C

3．25 ℃，0.1 mol·L－1的NaOH溶液中，c(OH－)＝________，c(H＋)＝________，c(OH－)H2O＝________。

[答案]　0.1 mol·L－1　1×10－13 mol·L－1　1×10－13 mol·L－1

模型认知：溶液中c(H＋)H2O或c(OH－)H2O的求算模板

(1)酸液：c(H＋)H2O＝c(OH－)H2O＝c(OH－)＝。

(2)碱液：c(H＋)H2O＝c(OH－)H2O＝c(H＋)＝。

(3)中性纯水：c(H＋)H2O＝c(OH－)H2O＝。

【典例】　某T ℃ 时纯水中c(H＋)＝1×10－6 mol·L－1，则0.01 mol·L－1的盐酸中c(H＋)H2O＝________。

[解析]　KW＝1×10－6×1×10－6＝1×10－12，

0.01 mol·L－1的盐酸中c(H＋)＝0.01 mol·L－1，

故c(OH－)＝＝1×10－10 mol·L－1，

所以c(H＋)H2O＝1×10－10 mol·L－1。

[答案]　1×10－10  mol·L－1

1．25 ℃时，水的电离达到平衡：H2OH＋＋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，c(H＋)不变

B　[解答时要先分析水的电离平衡的移动方向，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NaHSO4：NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO，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，但仍呈中性，D项不正确。]

2．在相同温度下，0.01 mol·L－1的NaOH溶液和0.01 mol·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 mol·L－1

C．由水电离出的c(OH－)都是0.01 mol·L－1

D．两者都促进了水的电离

A　[A项，二者c(H＋)、c(OH－)相同，对水电离抑制程度相同；B、C项，没有告诉温度，KW不知，无法求c(H＋)H2O、c(OH－)H2O；D项，二者均抑制水电离。]

1.溶液酸碱性的判断依据

2．溶液酸碱性与c(H＋)、pH的关系

溶液中c(H＋)越小，c(OH－)越大，溶液的酸性越弱，碱性越强，pH越大。

3．下列溶液一定显酸性的是(　　)

A．溶液中c(OH－)>c(H＋)

B．滴加紫色石蕊溶液后变红色的溶液

C．溶液中c(H＋)＝10－6 mol·L－1

D．pH<7的溶液

B　[没有指明温度，C、D项均不能确定酸碱性；A项中呈碱性。]

4．25 ℃的下列溶液中，碱性最强的是(　　)

A．pH＝11的溶液

B．c(OH－)＝0.12 mol·L－1

C．1 L中含有4 g NaOH的溶液

D．c(H＋)＝1×10－10 mol·L－1的溶液

B　[常温下，可以根据pH或c(H＋)比较溶液的酸碱性，同样也可以根据c(OH－)的大小来比较。A、C、D三个选项中溶液的c(OH－)依次为1×10－3 mol·L－1、0.1 mol·L－1、1×10－4 mol·L－1，所以B中溶液的c(OH－)最大，碱性最强。]

1．下列说法正确的是(　　)

A．水的电离方程式：H2O===H＋＋OH－

B．升高温度，水的电离程度增大

C．在NaOH溶液中没有H＋

D．在HCl溶液中没有OH－

B　[A项，H2O为弱电解质，电离方程式用“”；C、D项，酸、碱溶液中H＋、OH－均存在。]

2．向蒸馏水中滴入少量盐酸后，下列说法中错误的是(　　)

A．c(H＋)·c(OH－)不变

B．pH减小了

C．c(OH－)降低了

D．水电离出的c(H＋)增加了

D　[水的电离逆向移动，水电离产生的H＋、OH－浓度均减小，但溶液的酸性增强，pH减小，B、C正确，D错误；因水的离子积常数只受温度影响，故A项正确。]

3．25 ℃时，在等体积的①0.5 mol·L－1的H2SO4溶液中　②0.05 mol·L－1Ba(OH)2溶液中　③1 mol·L－1 NaCl溶液中　④纯水中，发生电离的水的物质的量之比是(　　)

A．1∶10∶107∶107 B．107∶107∶1∶1

C．107∶106∶2∶2 D．107∶106∶(2×107)∶2

A　[25 ℃时，0.5 mol·L－1 H2SO4溶液中c(H＋)＝1 mol·L－1，由水电离出的c水(H＋)＝10－14 mol·L－1,0.05 mol·L－1 Ba(OH)2溶液中c(OH－)＝0.1 mol·L－1，则水电离出的c水(H＋)＝10－13mol·L－1，NaCl和纯水中由水电离出的c水(H＋)均为10－7mol·L－1。则等体积的上述四种溶液中由水电离出的n(H＋)(即发生电离的水的物质的量)之比为10－14∶10－13∶10－7∶10－7＝1∶10∶107∶107。]

4．下列溶液一定显酸性的是(　　)

A．含H＋的溶液

B．c(OH－)<c(H＋)的溶液

C．pH<7的溶液

D．能与金属Al反应放出H2的溶液

B　[溶液中的酸碱性取决于溶液中c(H＋)与c(OH－)的相对大小，A错误，B正确；25 ℃时，pH<7的溶液才是酸性溶液，C错误；与Al反应放出H2的溶液可能是酸性溶液，也可能是碱性溶液，D错误。]

5．现有下列物质①100 ℃纯水、②25 ℃ 0.1 mol·L－1 HCl溶液、③25 ℃ 0.1 mol·L－1 KOH溶液、④25 ℃ 0.1 mol·L－1 Ba(OH)2溶液。

(1)这些物质与25 ℃纯水相比，能促进水电离的是________(填序号)，能抑制水的电离的是________，水电离的c(OH－)等于溶液中c(OH－)的是________，水电离的c(H＋)等于溶液中c(H＋)的是________。

(2)②和③溶液中水的电离度相等，进而可推出的结论是：同一温度下，________时，水的电离度相等。

[解析]　水的电离过程吸热，升温，促进水的电离，酸或碱抑制水的电离；强酸溶液中，由于酸电离出的c(H＋)远大于水电离出的c(H＋)，酸电离的c(H＋)可看成溶液中的c(H＋)，强碱溶液中，由于碱电离的c(OH－)远大于水电离的c(OH－)，碱电离的c(OH－)可看成溶液中的c(OH－)。

[答案]　(1)①　②③④　①②　①③④

(2)酸溶液中的c(H＋)等于碱溶液中的c(OH－)