2020高中化学 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 第1课时 水的电离和溶

-1-EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.第1课时水的电离和溶液的酸碱性[明确学习目标]1.了解水的电离平衡及其影响因素。2.理解水的离子积常数。3.会计算溶液的pH。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H2O＋H23O＋＋OH－简写为□01H2＋＋OH－。(3)水的电离平衡常数K电离＝cH＋·cOH－cH2O。2．水的离子积常数(1)含义：因为水的浓度可看作常数，所以水中的□02c(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＝□03c(H＋)·c(OH－)，室温时，Kw＝□041.0×10－14。(3)影响因素：Kw只受□05温度影响，由于水的电离是□06吸热过程，温度升高，Kw□07增大。二、溶液的酸碱性与pH1．溶液的酸碱性(1)溶液的酸碱性溶液酸碱性的判断标准是□01c(H＋)与c(OH－)相对大小。c(H＋)□02＝c(OH－)，溶液呈中性；c(H＋)□03＞c(OH－)，溶液呈酸性，且c(H＋)越大，酸性□04越强；c(H＋)□05＜c(OH－)，溶液呈碱性，且c(OH－)越大，碱性□06越强。(2)溶液酸碱性的表示方法①当c(H＋)或c(OH－)大于或等于1mol·L－1时，通常用□07c(H＋)或c(OH－)直接表示。②当c(H＋)或c(OH－)小于1mol·L－1时，通常用□08pH表示。2．溶液的pH(1)表达式：pH＝□09－lg_c(H＋)。如c(H＋)＝1.0×10－5mol·L－1的酸性溶液，pH＝5。-2-(2)水溶液的pH、c(H＋)及酸碱性的关系(25℃时)pH0≤pH777pH≤14c(H＋)(mol·L－1)10－7c(H＋)≤110－710－14≤c(H＋)10－7c(OH－)(mol·L－1)10－14≤c(OH－)10－710－710－7c(OH－)≤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(3)pH的测定方法①使用pH试纸。用□10玻璃棒蘸取待测溶液点到试纸上，将试纸的颜色与□11标准比色卡对照可以得到溶液的pH，所得pH均为正整数。②使用pH计(酸度计)。pH计是一种测定溶液pH的仪器，它通过pH选择电极(如玻璃电极)来测定出溶液的pH。1．25℃时向纯水中通入少量HCl或加入少量固体NaOH或加入少量固体NaCl得一系列的水的稀溶液后，水的离子积常数Kw变化吗？提示：Kw是纯水或水溶液中c(H＋)和c(OH－)的乘积，该值大小只与温度有关，25℃时为1.0×10－14，故在25℃时纯水中加入这些溶质时Kw不变。2．用pH试纸测定溶液的pH，若将pH试纸润湿，所测pH一定会有误差吗？提示：不一定。若待测溶液为中性，则测得的pH无误差。-3-一、水的电离1．水电离的四个特点“弱”——微弱电离“逆”——是可逆过程“等”——电离出的H＋和OH－浓度相等“吸”——是吸热过程2．水的离子积常数(1)水的离子积Kw只与温度有关，温度越高，Kw越大，所以使用水的离子积时，必须指明温度，如不指明，则认为是25℃。(2)Kw＝c(H＋)·c(OH－)不仅适用于纯水，也同样适用于水溶液。在纯水或水溶液中，都同时存在H＋、OH－，其乘积在定温时为一常数。在不同的溶液中，c(H＋)和c(OH－)虽然不一定相等，但是由水电离出的c(H＋)和c(OH－)却总是相等的。(3)Kw＝c(H＋)·c(OH－)式中的c(H＋)和c(OH－)指的是溶液中的H＋和OH－的总浓度。3．影响水电离平衡的因素改变条件平衡移动的方向水的电离程度c(H＋)c(OH－)c(H＋)与c(OH－)浓度关系KwHCl(g)左移减小增大减小c(H＋)c(OH－)不变NaOH(s)左移减小减小增大c(H＋)c(OH－)不变NaCl(s)不移动不变不变不变c(H＋)＝c(OH－)不变加热右移增大增大增大c(H＋)＝c(OH－)增大[即时练]1．下列说法正确的是()A．HCl溶液中无OH－B．NaOH溶液中无H＋C．NaCl溶液中既无OH－，也无H＋D．常温下，任何物质的稀溶液中都有H＋和OH－，且Kw＝c(H＋)·c(OH－)＝10－14答案D解析在水溶液中存在H2＋＋OH－，HCl溶液中含有OH－，NaOH溶液中也存在H＋，NaCl溶液中H＋、OH－都存在，A、B、C三项错误，D项正确。2．常温下，0.1mol·L－1的NaOH溶液中由水电离出的OH－的物质的量浓度为()A．0.1mol·L－1B．1.0×10－13mol·L－1C．1.0×10－7mol·L－1D．无法确定答案B解析0.1mol·L－1的NaOH溶液中c(OH－)≈0.1mol·L－1，溶液中的H＋只来自水的电离，-4-c(H＋)＝KwcOH－＝1.0×10－140.1＝1.0×10－13mol·L－1，水电离出来的H＋和OH－浓度是相等的。规律方法水电离出的H＋或OH－浓度计算(1)纯水c(H＋)＝c(OH－)＝Kw。(2)酸溶液中OH－是水电离产生的，故水电离的H＋浓度等于溶液中OH－的浓度。即c(H＋)H2O＝c(OH－)＝KwcH＋≪c(H＋)。(3)碱溶液中H＋是水电离产生的，故水电离的OH－浓度等于溶液中H＋的浓度。即c(OH－)H2O＝c(H＋)＝KwcOH－≪c(OH－)。-5-二、溶液的酸碱性与pH1．溶液酸碱性、c(H＋)、c(OH－)、pH对照表溶液性质c(H＋)与c(OH－)的大小关系c(H＋)/mol·L－1pH(25℃)任意温度25℃中性c(H＋)＝c(OH－)c(H＋)＝Kwc(H＋)＝10－7＝7酸性c(H＋)＞c(OH－)c(H＋)＞Kwc(H＋)＞10－7＜7碱性c(H＋)＜c(OH－)c(H＋)＜Kwc(H＋)＜10－7＞72．25℃时，溶液酸碱性与c(H＋)、pH的关系(1)图示(2)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；溶液中c(H＋)越大，c(OH－)越小，溶液的酸性越强，碱性越弱，pH越小。注意：用c(H＋)与c(OH－)相对大小判断溶液酸碱性适用于任何温度；使用pH判断溶液的酸碱性时要注意温度，非常温时，pH＝7的溶液不呈中性。3．常见酸碱指示剂的变色范围如下4．pH试纸测定溶液的pH时应注意(1)取一小块pH试纸放在玻璃片(或表面皿)上，用洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在试纸的中部，随即(30秒内)与标准比色卡对照确定溶液的pH。如果时间长了，试纸所显示的颜色会改变，致使测得的pH不准。(2)pH试纸在使用时不能用水润湿，否则非中性溶液的pH测定值与实际pH存在误差。(3)pH试纸只能粗略测量溶液的pH，在书写时只写整数。[即时练]-6-3．下列溶液一定呈酸性的是()A．pH小于7的溶液B．含有H＋的溶液C．滴加酚酞显无色的溶液D．c(H＋)c(OH－)的溶液答案D解析溶液的酸碱性取决于溶液中c(H＋)和c(OH－)的相对大小，pH小于7的溶液不一定呈酸性，A错误，D正确；无论酸、碱还是盐溶液中都含有氢离子，所以不能根据是否含有氢离子判断溶液的酸碱性，B错误；常温下，酚酞试液的变色范围是8.2～10.0，其颜色分别为无色、浅红色、红色，所以溶液颜色为无色时，溶液可能呈弱碱性或中性，C错误。4．已知室温时，0.1mol·L－1的某一元酸HA在水中有0.1%发生电离，回答下列各问题：(1)该溶液的pH＝________。(2)HA的电离平衡常数K＝________。(3)升高温度时，K将________(填“增大”“减小”或“不变”)，pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)。(4)由HA电离出的c(H＋)约为水电离出的c(H＋)的________倍。答案(1)4(2)1×10－7(3)增大减小(4)106解析(1)HA电离出的c(H＋)＝0.1mol·L－1×0.1%＝1×10－4mol·L－1，pH＝－lg(1×10－4)＝4。(2)电离平衡常数K＝cH＋·cA－cHA≈1×10－4×1×10－40.1＝1×10－7。(3)因＋＋A－，电离过程是吸热的，所以升高温度，c(H＋)、c(A－)均增大，则K增大，而pH减小。(4)c(H＋)HA＝1×10－4mol·L－1，c(H＋)水＝c(OH－)＝1×10－141×10－4mol·L－1＝1×10－10mol·L－1，所以c(H＋)HA∶c(H＋)水＝(1×10－4)∶(1×10－10)＝106。规律方法溶液酸碱性的判断依据-7--8-本章归纳总结1．已知常温下0.01mol·L－1的CH3COOH溶液中，c(H＋)＝4.32×10－4mol·L－1，则该CH3COOH溶液中水的离子积常数()A．小于1×10－14B．大于1×10－14C．等于1×10－14D．无法确定答案C解析水的离子积常数仅与温度有关，只要温度不变，水的离子积常数就不变。在常温下，Kw＝1×10－14，而与电解质溶液及其电离程度无关。2．下列操作中能影响水的电离平衡，并使溶液中的c(H＋)c(OH－)的是()A．向水中投入一小块金属钠B．将水加热煮沸C．向水中通入二氧化碳气体D．向水中加入食盐晶体答案C解析A项，加入Na，Na与H2O反应生成NaOH，使c(OH－)c(H＋)；B项，c(H＋)＝c(OH－)；C项，通入CO2，发生反应CO2＋H22CO3，故c(H＋)c(OH－)；D项，c(H＋)＝c(OH－)。3．25℃时，下列溶液中碱性最强的是()A．pH＝11的溶液B．c(OH－)＝0.12mol·L－1的溶液C．1L中含有4gNaOH的溶液D．c(H＋)＝1×10－10mol·L－1的溶液答案B解析A项，c(OH－)＝10－3mol·L－1；B项，c(OH－)＝0.12mol·L－1；C项，c(OH－)＝0.1mol·L－1；D项，c(OH－)＝10－4mol·L－1。4．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．用pH试纸测得某盐酸的pH＝2.3C．利用酸碱指示剂可以测溶液的pHD．pH计是精确测定溶液pH的仪器答案D解析pH试纸在使用之前不能用水润湿，如果用水润湿了则会使非中性溶液的c(H＋)发生变化，造成误差，故A项错误；pH试纸测得的pH是整数，故B项错误；酸、碱指示剂只能判断溶液的酸碱性，无法测其pH，故C项错误；pH计可以精确测定溶液的pH，故D项正确。-9-5．在相同温度下，0.01mol·L－1的NaOH溶液和0.01mol·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1.0×10－12mol·L－1C．由水电离出的c(OH－)都是0.01mol·L－1D．两者都促进了水的电离答案A解析在0.01mol·L－1的NaOH溶液中，由水电离出的c(H＋)＝KwcOH－＝Kw0.01mol·L－1。在0.01mol·L－1的HCl溶液中，由水电离出的c(H＋)＝c(OH－)水电离＝Kw0.01mol·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。6．pH＝3的两种一元酸HX和HY溶液，分别取50mL加入足量的镁粉，充分反应后，收集到H2的体积分别为V(HX)和V(HY)，若V(HX)＞V(HY)，则下列说法正确的是()A．HX可能是强酸B．HY一定是强酸C．HX的酸性强于HY的酸性D．反应开始时二者生成H2的速率相等答案D解析解答该题应注意以下三点：(1)强酸完全电离，弱酸部分电离。(2)酸性相同的溶液，弱酸的浓度大，等体积时，其物质的量多。(3)产生H2的速率取决于c(H＋)的大小。据题意，Mg粉足量，酸不足，应根据酸的物质的量来计算H2的体积，由V(HX)V(HY)，知pH