高三化学单元高中同步测控优化设计第三章第二节第1课时 水的电离溶液的酸碱性与pH

高中同步测控优化设计GAOZHONGTONGBUCEKONGYOUHUASHEJI第三章第二节2022第1课时水的电离溶液的酸碱性与pH内容索引010203自主预习新知导学合作探究释疑解惑课堂小结课标定位素养阐释1.知道水能微弱地电离,能说出水的离子积常数的含义及影响因素。2.会判断溶液的酸碱性,知道测定溶液pH的方法。自主预习新知导学一、水的电离1.水的电离。实验证明,水是一种极弱的电解质,能发生微弱电离,其电离方程式为2H2O

H3O++OH-,一般简写为H2O

H++OH-。2.水的离子积常数。(1)水的离子积常数表达式:KW=c(H+)·c(OH-)。(2)KW只受温度影响,可由实验测得,也可理论计算求得。升高温度,KW

增大。常温下一般认为KW=1.0×10-14,则纯水中c(H+)=

1.0×10-7mol·L-1

,

c(OH-)=

1.0×10-7mol·L-1

。

(3)KW不仅适用于纯水,也适用于稀的电解质水溶液。二、溶液的酸碱性与pH1.溶液酸碱性的判断。根据c(H+)和c(OH-)的相对大小。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。2.pH及其与溶液的酸碱性的关系。(1)pH与c(H+)的关系:pH=-lgc(H+)。(2)pH的适用范围是0~14。pH越小,溶液的酸性越强,碱性越弱。3.测定溶液pH的方法。(1)pH试纸法。取一小片pH试纸放在玻璃片上,用玻璃棒蘸取待测液少许,点在pH试纸上,将试纸显示的颜色与标准比色卡对照,读出溶液的pH。最常用的广泛pH试纸测得溶液的pH范围是1~14,且都是整数值。(2)pH计法。可精密测量溶液的pH,量程0~14,可精确到0.01。【自主思考】

某溶液的pH=7,该溶液一定呈中性吗?提示:不一定。常温下pH=7的溶液一定呈中性,温度升高,c(H+)增大,pH减小,即温度高于常温的中性溶液的pH<7,若此时pH=7,则溶液呈碱性。【效果自测】

1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)根据水是由水分子构成的得出结论:水中不存在离子。(

)(2)碱性溶液中不存在c(H+),酸性溶液中不存在c(OH-)。(

)(3)c(H+)>c(OH-)的溶液一定呈酸性。(

)(4)常温下,水电离出的c(H+)=1.0×10-9mol·L-1,此时溶液一定呈碱性。(

)(5)某温度下测得纯水中的c(H+)=2.0×10-7mol·L-1,则c(OH-)=5.0×10-8mol·L-1。(

)××√××(6)某温度下测得纯水中的c(H+)=2.0×10-7mol·L-1,此时溶液呈酸性。(

)(7)用蒸馏水润湿后的pH试纸测得溶液的pH不一定有误差。(

)(8)某学生的笔记中记录:用pH试纸测得氯水的pH=3。(

)×√×2.某温度下,纯水中的c(H+)=5.0×10-7mol·L-1,此时c(OH-)=

mol·L-1,这种水显

(填“酸”“碱”或“中”)性,其理由是

;若温度不变,向水中滴入稀盐酸,用pH试纸测得溶液的pH=3,则溶液中c(OH-)=

mol·L-1。

答案:5.0×10-7中c(H+)=c(OH-)

2.5×10-10合作探究释疑解惑探究任务1影响水的电离平衡的因素【问题引领】

我们知道,水是由水分子构成的。如果用精密的仪器测定纯水的导电性,发现指针发生偏转,说明纯水中存在浓度极小的离子,纯水能发生微弱的电离。1.根据水的导电性实验判断,水是不是电解质?若是电解质,属于强电解质还是弱电解质?提示:水是电解质。只有部分电离,属于弱电解质。2.根据中和反应的特点,判断水的电离是吸热过程还是放热过程?升高温度,水的电离程度如何变化?提示:中和反应放出热量,则水的电离是吸热过程;升高温度,水的电离程度增大。3.与纯水相比,稀盐酸和稀NaOH溶液中,水的电离程度如何变化?提示:稀盐酸和稀NaOH溶液中,增大了c(H+)或c(OH-),对水的电离起抑制作用,水的电离程度减小。【归纳提升】

影响水的电离平衡的因素

(1)不同的溶液中,c(H+)与c(OH-)不一定相等,但由水电离产生的c(H+)与c(OH-)一定相等。(2)在纯水中加酸或加碱,都会抑制水的电离。判断溶液中水的电离程度时,酸溶液看c(OH-),碱溶液看c(H+),常温下酸溶液中的c(OH-)和碱溶液中的c(H+)都小于1.0×10-7mol·L-1。(3)任何稀的电解质水溶液中都有关系c(H+)·c(OH-)=KW,常温下KW=1.0×10-14。保持温度不变,改变其他条件使c(H+)增大时,c(OH-)必然减小,但不会变为0。思考KW=c(H+)·c(OH-)中的c(H+)和c(OH-)一定是水电离出的c(H+)和

c(OH-)吗?提示:不是。表达式中的c(H+)和c(OH-)均表示整个溶液中的c(H+)和c(OH-)。【典型例题】

【例题1】

下列操作中,能使电离平衡H2O

H++OH-向右移动且溶液呈碱性的是(

)。A.向水中加入NaHSO4 B.向水中加入少量金属钠C.向水中加入NaOH D.将水加热到100℃,使pH<7答案:B解析:向水中加入NaHSO4,溶液中c(H+)增大,水的电离平衡向左移动,A项错误;向水中加入少量金属钠,消耗水电离产生的H+,使水的电离平衡向右移动,c(OH-)增大,溶液呈碱性,B项正确;向水中加入NaOH,溶液中c(OH-)增大,水的电离平衡向左移动,C项错误;将水加热到100

℃,使pH<7,但c(H+)=c(OH-),溶液呈中性,D项错误。方法技巧促进或抑制水的电离的因素(1)促进水的电离的因素有升温、加入能消耗H+或OH-的物质(如加活泼金属)等。(2)抑制水电离的因素有降温、加入酸(或强酸的酸式盐)、碱等。【变式训练1】

(双选)25℃时,KW=1.0×10-14,35℃时,KW=2.1×10-14。下列说法中正确的是(

)。A.温度升高,KW增大,所以水的电离是吸热过程B.35℃时,纯水中c(OH-)=2.1×10-7mol·L-1,呈弱碱性C.15℃时,水中的c(H+)<1.0×10-7mol·L-1

D.常温下,向水中加入酸或碱时,会引起KW的变化答案:AC解析:水的电离是中和反应的逆过程,为吸热过程,A项正确;纯水在任何温度下都是中性的,35

℃时c(OH-)=

×10-7

mol·L-1,B项不正确;温度降低,水的电离程度减小,c(H+)减小,C项正确;水的离子积只与温度有关,与加入酸或碱无关,D项不正确。【问题引领】

探究任务2溶液的酸碱性与pH不同的电解质溶液会呈现不同的酸碱性。判断溶液的酸碱性,可根据溶液中c(H+)和c(OH-)的相对大小。当c(H+)或c(OH-)都很小时,使用起来不方便,可以使用与c(H+)有直接关系的pH表示溶液的酸碱性。1.pH与c(H+)有怎样的直接关系?提示:pH=-lgc(H+)。2.判断溶液的酸碱性的标准是什么?提示:根据溶液中c(H+)和c(OH-)的相对大小。常温下,c(H+)=c(OH-)时,溶液呈中性;c(H+)>c(OH-)时,溶液呈酸性;c(H+)<c(OH-)时,溶液呈碱性。3.使用pH判断溶液的酸碱性要注意什么问题?提示:水的电离受温度影响,不同温度下纯水或中性溶液的pH不同。使用pH判断溶液的酸碱性时要指明溶液的温度。【归纳提升】

1.溶液酸碱性与pH(25

℃)的关系pH=7,溶液呈中性;pH<7,溶液呈酸性;pH>7,溶液呈碱性。2.用数轴法表示溶液酸碱性与pH(25

℃)的关系

pH越小,溶液的酸性越强,溶液中c(H+)越大,c(OH-)越小,碱性越弱;pH越大,溶液的碱性越强,溶液中c(OH-)越大,c(H+)越小,酸性越弱。3.溶液pH的测定方法(1)用广泛pH试纸测定。取一小片pH试纸放在玻璃片上,用玻璃棒蘸取待测液少许,点在pH试纸上,将试纸显示的颜色与标准比色卡对照,读出溶液的pH。跟标准比色卡对照时,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。广泛pH试纸测得的结果只能精确到整数值。用pH试纸测溶液的pH时,玻璃棒必须洁净、干燥,不能润湿,试纸也不能润湿,因为润湿后会改变溶液的浓度,可能使测定的pH产生偏差。使用pH试纸测定溶液的pH时,溶液不能具有强氧化性,否则会将试纸漂白,不能准确读出溶液的pH。(2)用pH计测定。pH计是一种精密仪器,能够精确测定溶液的pH,可以精确到0.01。思考当pH试纸显示颜色后,能否在空气中放置很长时间再读数?提示:不能,应在pH试纸显示颜色后尽快读数,否则空气中的物质可能会改变溶液的pH。【典型例题】

【例题2】

(双选)下列有关溶液的酸碱性与pH的说法错误的是(

)。A.相同条件下,溶液pH越小,酸性越强B.pH<7的溶液,不可能呈碱性C.当溶液中的c(H+)或c(OH-)较小时,用pH表示其酸碱性更为方便D.把pH试纸直接插入待测溶液中,测其pH答案:BD解析:pH=-lg

c(H+),所以pH越小,c(H+)越大,酸性越强,A项正确;室温下,pH=7的溶液呈中性,当温度升高时,水的电离程度增大,中性溶液的pH<7,所以pH<7的溶液可能呈酸性、中性或碱性,B项错误;当溶液中的c(H+)或c(OH-)小于1

mol·L-1时,使用pH表示其酸碱性更为方便,C项正确;用pH试纸测溶液pH时,不能把pH试纸直接插入溶液中,正确的做法为:取一小片pH试纸,放在玻璃片上,用玻璃棒蘸取待测液少许点在试纸上,然后与标准比色卡对照读出溶液的pH,D项错误。易错点拨判断溶液的酸碱性的唯一标准是根据溶液中c(H+)和c(OH-)的相对大小。使用pH判断时,一定要考虑溶液的温度。【变式训练2】

25℃时,下列溶液中,碱性最强的是