《水的电离和溶液的pH(第一课时)》课件

《水的电离和溶液的pH（第一课时）》

pH＝5

pH＝8

【困惑】稀释至1000

mL，溶液的pH为何不是8？

pH是c(H+)的负对数，即：pH＝-lgc(H+)实验测得：pH＜7c(H+)＞1×10-7mol/L提出问题将1mL1×10-5mol/L的盐酸，

稀释至1000mL，c(H+)＝1×10-8mol/L，c(H+)＝1×10-5mol/L，活动1水的导电性实验

任务一寻找证明水的电离很微弱的证据。结论：纯水能发生微弱的电离。

精确的电导性实验表明，纯水大部分以H2O分子的形式存在，但其中也存在着极少量的离子。资料电导率仪

pH试纸使用方法将pH试纸放在玻璃片上，用干燥、洁净的玻璃棒蘸待测液点在pH试纸上，然后与标准比色卡进行对照，读出所测溶液的pH。广泛pH试纸精密pH试纸活动2测定纯水的pH（常温）pH＝7结论：纯水能发生微弱的电离。c(H+)＝c(OH-)＝1×10-7mol/L（1）1L水的物质的量n(H2O)＝55.6

mol（2）水中H+和OH-浓度（3）总的水分子与已电离

的水分子之间的比例55.6

mol

H2O中，只有1×10-7mol发生电离测定结果：请计算：活动2测定纯水的pH（常温）一、水的电离H2O+H2OH3O++OHH2OH++OH简写：水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离。+++-−−

KW＝c(H+)·c(OH-)KW叫做水的离子积常数，简称水的离子积。当水的电离达到平衡时，电离产物H+和OH-浓度之积是一个常数，记作KW：

H2OH++OH−Kw＝c(H+)·c(OH-)

1.表达式：特别提示：常温时，KW＝c(H+)·c(OH-)＝1×10-14二、水的离子积常数①

KW为常数，无单位SCIENCE

2016.9任务二

探究影响水电离平衡的因素。

设计实验方案，寻找证据影响水电离平衡的因素实验方案实验现象实验结论

H2OH++OH−实验改变c(OH-)改变c(H+)改变温度实验方案加入NaOH固体，冷却后测溶液的pH通入HCl气体，测溶液的pH升高温度、降低温度，分别测水的pH实验现象实验结论任务二

探究影响水电离平衡的因素。

H2OH++OH−

用pH计测量溶液的pHpH计，又叫酸度计。可用来精密测量溶液的pH，其量程为0～14。

活动1向水中逐渐加入少量NaOH固体，分别配制成

0.001mol/L和0.1mol/L

NaOH溶液，测定

两溶液的pH（常温）。

H2O

H++OH-

NaOH

Na++OH-

粒子的种类、来源

粒子的相互作用？实验事实NaOH溶液pH（常温）0.001mol/L11.00.1

mol/L13.0

H2OH++OH-

NaOH

Na++OH-加入NaOH，瞬间溶液中c(OH-)增大水的电离平衡逆向移动c(H+)减小，pH增大

粒子的种类、来源粒子的相互作用结论：向水中加入碱，c(OH-)增大，水的电离平衡

逆向移动。0.10.0010.10.001c(NaOH)

水电离出的c(H+)水1.0×10－131.0×10－11溶液中c(OH-)＝c(OH-)水pH13.011.0c(H+)·c(OH-)

1.0×10－141.0×10－14溶液中c(H+)1.0×10－131.0×10－11注：表中浓度单位均为mol/L定量讨论≈c(OH-)NaOH

H2OH++OH−＝c(H+)水c(H+)、c(OH-)分别指溶液中总的H+浓度、总的OH-浓度0.10.0010.10.001c(NaOH)

水电离出的c(H+)水1.0×10－131.0×10－11溶液中c(OH-)＝c(OH-)水pH13.011.0c(H+)·c(OH-)

1.0×10－141.0×10－14溶液中c(H+)1.0×10－131.0×10－11注：表中浓度单位均为mol/L定量讨论≈c(OH-)NaOH

H2OH++OH−＝c(H+)水常温时，两溶液中c(H+)·c(OH-)相等，这是巧合吗？pH11.011.7

12.0pH

12.312.713.0编号

①

②

③编号

④

⑤

⑥实验事实配制6种不同浓度NaOH溶液，用pH计测定溶液的pH编号①②

③④⑤⑥c(NaOH)1×10-35×10-31×10-22×10-25×10-21×10-1c(OH-)pH

c(H+)

1×10-3

5×10-3

1×10-2

2×10-2

5×10-2

1×10-12×10-12

5×10-13

2×10-13

1×10-11

1×10-12

1×10-13注：表中浓度单位均为mol/L数据处理c(H+)·c(OH-)

1×10－14【结论】常温时，稀NaOH溶液中c(H+)·c(OH-)为常数。11.011.712.012.312.713.0Kw＝c(H+)·c(OH-)

1.表达式：特别提示：常温下，KW＝c(H+)·c(OH-)＝1×10-14②KW不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液二、水的离子积常数③c(H+)表示溶液中总的H+浓度,

c(OH-)表示溶液中总的OH-浓度H2OH++OH-∆H＞0【预测】升高温度，水的电离平衡正向移动。【实验方案】将水分别升高温度、降低温度，

测量水的pH。结论：升高温度，水的电离平衡正向移动，Kw增大。

实验事实t/℃102590pH7.37.06.2Kw/10-14活动2用pH计测定不同温度下纯水的pH，计算Kw。

0.2961.0137.1Kw＝c(H+)·c(OH-)1.表达式：常温时，KW＝c(H+)·c(OH-)＝1×10-14二、水的离子积常数，简称水的离子积2.Kw的影响因素Kw与温度有关，温度升高，Kw增大体系纯水（常温）向纯水中加入少量盐酸（常温）向纯水中加入少量NaOH溶液（常温）纯水（90℃）c(H+)

c(OH-)c(H+)＞c(OH-)1×10-7mol/L1×10-7mol/L

减小

增大c(H+)＝c(OH-)c(H+)＜c(OH-)c(H+)和c(OH-)的大小比较思考与讨论增大减小根据水的电离平衡:，比较下列情况中，c(H+)和c(OH-)的值或变化趋势（增大或减少）

H2OH++OH-c(H+)＝c(OH-)增大增大1.溶液的酸碱性由c(H+)和c(OH-)相对大小决定c(H+)＝

c(OH-)c(H+)＞

c(OH-)c(H+)＜

c(OH-)中性酸性碱性三、溶液的酸碱性与pHpH＝-lgc(H+)c(H+)＝1×10-3mol/L，pH＝-lg10-3＝3pH＝-lg10-10＝10c(OH-)＝1×10-4mol/L

例1：

1×10-3mol/L盐酸，求溶液的pH。例2：

常温下，1×10-4mol/LNaOH溶液，求溶液的pH。c(H+)＝KW/c(OH-)＝1×10-10mol/L

pH的适用范围：c(H+)和c(OH-)都较小的稀溶液（小于1mol/L）[追加条件]若该溶液是在25℃时，10℃时，90℃时，

溶液的酸碱性又如何？

任务三t℃

时，某溶液中c(H+)＝1×10-7mol/L，

分析该溶液的酸碱性。t℃KWc(H+)(mol·L-1)c(OH-)(mol·L-1)c(H+)和c(OH-)的大小比较溶液的酸碱性2510901×10-14

1×10-71×10-7c(H+)＝c(OH-)中性＜1×10-14

1×10-7＜1×10-7c(H+)＞c(OH-)酸性＞1×10-14

1×10-7＞1×10-7c(H+)＜c(OH-)碱性Kw＝c(H+)·c(OH-)2.pH大小与溶液的酸碱性关系(常温)pH溶液的酸碱性pH＜7溶液呈酸性，pH越小，酸性越强pH＝7溶液呈中性pH＞7溶液呈碱性，pH越大，碱性越强c(H+)

常温时，将1mL1×10-5mol/L的盐酸稀释至1000mL，测得稀释后溶液的pH为6.96。试分析：（1）稀释后溶液中存在哪些粒子？（2）这些粒子的来源是什么？（3）每种离子的浓度是多少？学以致用H2OH+

+OH-HClH++Cl-pH＝6.96，可知c(H+)总＝10-6.96mol/Lc(OH-)＝1×10-14

KWc(H+)总＝＝9.1×10-8

mol/L10-6.96c(OH-)水＝c(H+)水＝9.1×10-8

mol/LOH-只来自H2O的电离H+来自HCl和H2O的电离

c(H+)酸＝1×10-8mol/Lc(OH-)＝学以致用＝1×10-5mol/L103盐酸H+OH-：H2O电离HCl电离的H+H2O电离的H+主要次要稀释前pH＝5稀释后pH＝6.96

次要主要弱电解质的电离平衡H2OH++OH

∆H＞01.可逆过程2.化学平衡移动原理3.水的离子积Kw4.pH总结提升定性定量理论模型定性定量−一、水的电离定性定量H2OH+

+OH-KW＝c(H+)·c(OH-)温度浓度升温，平衡正向移动降温，平衡逆向移动

c(H+)或c(OH-)增大，

平衡逆向移动

常温时，pH＝7二、溶液的酸碱性c(H+)＝c(H+)c(H+)＞c(H+)c(H+)＜c(H+)中性酸性碱性常温时，KW＝1×10-14pH＜7pH＞7pH＝－lgc(H+)任务一水的电离及水的离子积[问题探究]1.加水稀释盐酸,溶液中的c(H+)、c(OH-)都减小,对吗?答案

不对;稀释盐酸时,溶液中的c(H+)减小,但因为KW=c(H+)·c(OH-)不变,所以c(OH-)增大。2.试分析酸性溶液中c(H+)、c(OH-)的来源及KW的计算方法。答案

c(H+)来源于酸的电离和水的电离,且c(H+)酸≫c(H+)水;c(OH-)来源于水的电离,且电离程度很小;KW=[c(H+)酸+c(H+)水]·c(OH-)水≈c(H+)酸·c(OH-)水。[深化拓展]1.水的离子积常数(1)水的电离常数表达式为

。(2)水的离子积常数表达式为KW=c(H+)·c(OH-)。(3)KW及影响因素:①25℃时:KW=1.0×10-14。②水的电离是吸热的可逆过程,故温度升高,KW增大。③水的离子积常数只受温度的影响,与c(H+)和c(OH-)的变化无关。2.水的电离平衡移动

影响因素水的电离平衡移动影响结果方向原因KWc(H+)变化c(OH-)变化c(H+)与c(OH-)的关系温度升温右移水的电离过程吸热增大增大增大c(H+)=c(OH-)降温左移减小减小减小c(H+)=c(OH-)加酸左移增大了c(H+)不变增大减小c(H+)>c(OH-)加碱左移增大了c(OH-)不变减小增大c(H+)<c(OH-)外加活泼金属右移金属消耗水电离出的H+不变减小增大c(H+)<c(OH-)[素能应用]典例125℃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-)减小B.向水中加入少量固体硫酸氢钠,c(H+)增大,KW不变C.向水中加入少量固体钠,平衡逆向移动,c(H+)减小D.将水加热,KW增大,c(H+)不变答案

B解析

向水中加入稀氨水,OH-浓度增大,水的电离平衡逆向移动,A项错误;硫酸氢钠是强酸酸式盐,向水中加入少量固体硫酸氢钠,其在水溶液中完全电离:,c(H+)增大,由于KW只与温度有关,所以KW不变,B项正确;向水中加入少量固体钠,由于金属钠非常活泼,可与水电离出的H+直接发生置换反应,产生H2,故促进了水的电离,使平衡正向移动,C项错误;将水加热,KW增大,c(H+)、c(OH-)同等倍数增大,D项错误。在分析水的电离平衡的移动方向时,要充分利用在化学平衡中所学习的平衡移动原理。需注意:(1)向水中加入酸或碱,使c(H+)或c(OH-)增大,则抑制水的电离,如向水中加入少量NaOH固体可抑制水的电离。(2)向水中加入某种物质,若该物质与H+或OH-发生反应而使c(H+)或c(OH-)减小,则促进水的电离。如向水中加入钠等活泼金属可促进水的电离。(3)KW只受温度的影响。变式训练1下列叙述正确的是(

)A.某温度下,蒸馏水中的c(H+)=2.0×10-7mol·L-1,则该温度一定高于25℃B.25℃时,某液体中c(H+)和c(OH-)的乘积为1×10-14,该液体一定为纯水C.25℃时,向水中加入氢氧化钠固体,水的电离平衡逆向移动,水的离子积减小D.25℃时,0.1mol·L-1的盐酸与0.1mol·L-1的NaOH溶液中,水的电离程度不同答案

A解析

某温度下,蒸馏水中的c(H+)=2.0×10-7

mol·L-1,水的离子积为4×10-14,比25

℃时的水的离子积大,因为水的电离吸热,则该温度必然高于25

℃;25

℃时,任何水溶液中c(H+)和c(OH-)的乘积均为1×10-14;水中加入氢氧化钠固体,水的电离平衡逆向移动,但水的离子积不变;同浓度的H+和OH-对水的电离的抑制程度相同。任务二溶液的酸碱性[问题探究]1.室温下,将pH=5的盐酸稀释到体积为原来的100倍所得的溶液是否呈中性?答案

所得溶液不呈中性;室温下,将酸溶液无限稀释,其pH无限接近7但不会等于7,溶液呈酸性。2.室温下,由水电离出的c(H+)=10-10mol·L-1,该溶液呈什么性?答案

可能呈酸性也可能呈碱性。3.某溶液中c(H+)=10-6mol·L-1,该溶液一定呈酸性吗?某溶液的pH=7,该溶液一定呈中性吗?答案

因为温度不确定,故不能确定溶液的酸碱性。[深化拓展]判断溶液酸碱性的标准(1)判定溶液酸碱性的依据是c(H+)与c(OH-)的相对大小,如果c(H+)>c(OH-),溶液显酸性;如果c(H+)<c(OH-),溶液显碱性;如果c(H+)=c(OH-),溶液显中性。(2)用pH判断溶液酸碱性时,要注意的条件是温度,不能简单地认为pH=7的溶液一定呈中性,如100℃时,纯水的pH<7,所以使用pH判断溶液酸碱性时需注明温度。(3)用酸碱指示剂判断溶液酸碱性时,要注意指示剂的变色范围。[素能应用]典例2(双选)下列关于溶液酸碱性的说法正确的是(

)A.常温下,pH=7的溶液呈中性B.中性溶液中一定有c(H+)=1.0×10-7mol·L-1C.c(H+)=c(OH-)的溶液呈中性D.在100℃时,纯水的pH<7,因此呈酸性答案

AC解析

25

℃时,中性溶液pH=7,A项正确;在中性溶液中,c(H+)和c(OH-)一定相等,但并不一定等于1.0×10-7

mol·L-1,所以B项错误,C项正确;100

℃的纯水中,虽然pH<7,但c(H+)=c(OH-),还是呈中性,所以D项错误。溶液酸碱性与c(H+)、c(OH-)及pH的关系

变式训练2下列溶液一定呈中性的是(

)A.使石蕊溶液呈紫色的溶液B.c(H+)=c(OH-)的溶液C.由强酸、强碱等物质的量反应得到的溶液D.非电解质溶于水得到的溶液答案

B解析

等物质的量的强酸与强碱,由于它们所含H+和OH-的物质的量未知,因此无法判断它们混合后溶液的酸碱性,故C错误;非电解质溶于水,可以使溶液显酸性、碱性或中性,如SO2溶于水生成H2SO3,溶液显酸性,NH3溶于水生成NH3·H2O,溶液显碱性,乙醇、蔗糖等溶于水,溶液显中性,故D错误。典例3常温下,在pH=12的某碱溶液中,由水电离出的c(OH-)为