人教版 选择性必修1 化学反应原理 第1课时　水的电离、溶液的酸碱性与pH(01).DOCX

1、第二节第二节水的电离和溶液的水的电离和溶液的 pH 第第 1 课时课时水的电离、溶液的酸碱性与水的电离、溶液的酸碱性与 pH 【课程标准要求】 1.了解水的电离、了解水的离子积常数。 2.认识溶液酸碱性及 pH，掌握检测溶液 pH 方法。 3.能进行溶液 pH 的简单计算。 一、水的电离 1.水的电离 水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离，过程示意图如下： 即电离方程式为 H2OH2OH3O OH， 简写为：H2OH OH。 2.水的离子积(Kw) (1)概念：在一定温度下，当水的电离达到平衡时，c(H )与 c(OH)的乘积是一个 常数，称为水的离子积常数，简称水的离子积，用 Kw表示。

2、即 Kwc(H )c(OH)。 (2)常温(25 )下，Kw10 14。 (3)影响因素： 不同温度下水的离子积常数 t/01020 25405090100 Kw/ (10 14) 0.1150.2960.6871.012.875.3137.154.5 Kw是一个与温度有关的常数，温度升高，Kw增大。 酸、 碱都能使水的电离平衡逆向移动， 抑制水的电离，只要温度不变，Kw不变。 【微自测】 1.判断下列说法的正误(正确的打“” ，错误的打“”) (1)任何水溶液中均存在 H 和 OH，且水电离出的 c(H)和 c(OH)相等() (2)某温度下，纯水中 c(H )1106 mol/L，此时 c

3、(OH )107 mol/L() (3)t 时，纯水中 c(OH )1106.5 mol/L，则 t 时 Kw110 13() (4)升高温度，水的电离程度增大，Kw也增大() (5)向水中加入酸或碱，都可抑制水的电离，使水的离子积减小() 二、溶液的酸碱性与 pH 1.溶液的酸碱性 (1)讨论探究(常温下，利用平衡移动原理分析完成下表)： 体系c(H )变化 c(OH )变化 c(H )与c(OH)的关 系 纯水c(H )c(OH) 纯水中加入 少量盐酸 增大减小c(H )c(OH) 纯水中加入少量 氢氧化钠溶液 减小增大c(H )c(OH) (2)结论： 【微自测】 2.下列溶液一定呈中性

4、的是() A.pH7 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pH7，只说明溶液中 c(H )107 molL 1，当温度高于 25 时，中性溶 液中的 c(H )107 molL 1，即 pHc(OH)，溶液呈酸性；若 c(OH)c(H)，溶液呈碱性；只有当 c(H )c(OH)时，溶液才呈中性，故 B 项正确，C 项错误。非电解质溶于水得到 的溶液可能呈酸性或碱性，如 SO2溶于水生成 H2SO3，溶液呈酸性，NH3溶于水 生成 NH3H2O，溶液呈碱性，故 D 项错误。 2.溶液的 pH (1)c(H )

5、、pH 与溶液酸碱性的关系 25 时，溶液中 c(H )、pH 与酸碱性的关系如图所示： (2)pH (3)溶液酸碱性的测量 pH 试纸 pH 计 pH 计精确度高，可直接从仪器中读数。 (4)pH 的应用 医学上血液的 pH 是诊断疾病的一个重要参数。 人体健康调节：如洗发时人们用的护发素主要功能是调节头发的 pH 使之达到 适宜的酸碱度。 环保领域中测定酸性或碱性废水的 pH，利用中和反应进行处理。 在农业生产中调节土壤的 pH，更适宜农作物生长。 在科学实验和工业生产中，溶液的 pH 是影响实验结果或产品质量、产量的一 个关键因素。 【微自测】 3.判断下列说法的正误(正确的打“”，错误

6、的打“”) (1)任何温度下，利用 H 和 OH浓度的相对大小均可判断溶液的酸碱性() (2)某溶液的 c(H )107 molL 1，则该溶液呈酸性() (3)某溶液的 pH7，该溶液一定显中性() (4)t 时 Kw1.010 12，0.01 molL1 盐酸的 pH2，0.01 molL 1 的 NaOH 溶 液的 pH10() (5)用蒸馏水润湿的 pH 试纸测溶液的 pH，一定会使结果偏低() (6)用广泛 pH 试纸测得某溶液的 pH 为 3.4() 一、水电离的影响因素及计算一、水电离的影响因素及计算 【活动探究】 结合勒夏特列原理，通过实验探究外界条件对水的电离的影响，交流讨论

7、。 (1)实验中升高温度，对水的电离、电离产生的 c(H )及 Kw 有什么影响？ 提示：升高温度促进水的电离，电离产生的 c(H )增大，Kw 增大。 (2)实验、中滴加 NaOH 溶液、盐酸分别对水的电离及 Kw有什么影响？ 提示：NaOH 溶液、盐酸均抑制水的电离，Kw不变。 (3)实验中加入金属钠对水的电离有什么影响？溶液的酸碱性如何变化？ 提示：促进水的电离；溶液由中性变为碱性。 (4)常温下，0.1 mol/L 盐酸和 0.01 mol/L NaOH 溶液中由水电离出的 c(H )分别是 多少？ 提示：0.1mol/L 盐酸的 c(H )0.1 mol/L，c(OH) Kw c（H

8、 ）10 14 0.1 mol/L10 13 mol/L，由水电离出的 c(H ) 水c(OH )1013 mol/L；0.01 mol/L NaOH 溶液的 c(OH )102 mol/L，c(H ) 水 Kw c（OH ） 10 14 10 2 mol/L10 12 mol/L。 【核心归纳】 1.影响水电离的因素 水的电离平衡 H2OH OH H0 条件变化移动方向c(H ) c(OH ) Kw电离程度影响 升高温度右移增大增大增大增大促进 加酸左移增大减小不变减小抑制 加碱左移减小增大不变减小抑制 加活泼金属 如 Na 右移减小增大不变增大促进 2.理解 Kw应注意的几个问题 (1)K

9、w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。 (2)Kw只与温度有关。 因为水的电离是吸热过程， 所以温度升高， 有利于水的电离， Kw增大，如 100 ，Kw5.510 13。但是在室温下，Kw 为 1.010 14。 (3)Kw不仅适用于纯水， 还适用于酸、 碱的稀溶液，且由水电离的 c(H ) 水c(OH ) 水。此时，水溶液中水的离子积常数不变。 3.水电离产生的 c(H )或 c(OH)的计算(25 ) (1)等量关系 无论是纯水，还是酸性(或碱性)溶液，由水的电离产生的 c(H ) 水c(OH ) 水 (2)定量关系 任何电解质稀溶液中都存在

10、 Kwc(H )c(OH) 稀酸溶液OH 全部来自于水的电离，水电离产生的 c(H) 水c(OH ) 水 Kw c（H ）。 稀碱溶液H 全部来自于水的电离，水电离产生的 c(H) 水c(OH ) 水 Kw c（OH ）。 【实践应用】 1.常温下，某溶液中由水电离出来的 c(H )1.01012 molL 1，该溶液可能是 () 二氧化硫的水溶液氯化钠溶液硝酸钠溶液氨水 A.B. C.D. 答案A 解析由水电离出来的 c(H )1.01012 molL 1，说明水的电离受到抑制，溶 液既可能呈酸性，也可能呈碱性。SO2H2OH2SO3，H2SO3HSO 3H ，HSO 3SO2 3H ，溶液

11、呈酸性，抑制水的电离，符合；氯化钠对水的电 离无影响，不符合；硝酸钠对水的电离无影响，不符合；氨水中的一水合氨 部分电离，溶液呈碱性，对水的电离起抑制作用，符合。 2.25 时，0.005 mol/L H2SO4溶液中由水电离出的 H 的浓度是( ) A.110 14 mol/LB.110 2 mol/L C.110 7 mol/LD.110 12 mol/L 答案D 解析0.005 mol/L H2SO4溶液中 c(H )0.005 mol/L20.01 mol/L， 由水电离出 的 c(H )c(OH) Kw c（H ） 10 14 10 2mol/L10 12 mol/L。 二、溶液二、

12、溶液 pH 的计算的计算 【核心归纳】 溶液 pH 的计算方法 1.单一溶液 pH 的计算 (1)强酸溶液， 如 HnA 溶液， 设溶质的物质的量浓度为 c molL 1， c(H)nc molL 1，pHlgc(H)lg nc。 (2)强碱溶液，如 B(OH)n溶液，设溶质的物质的量浓度为 c molL 1，c(OH)nc molL 1，c(H) Kw c（OH ）10 14 nc molL 1，pHlg c(H)14lg nc。 计算思路：碱 电离 OH Kw/c(OH ) c(H )pH 2.两强酸混合后 pH 的计算 由 c(H ) 混c 1（H ）V1c2（H）V2 V1V2 先求出

13、混合后的 c(H ) 混， 再根据公式 pH lg c(H )求 pH。若两强酸溶液等体积混合，可采用速算方法：混合后溶液的 pH 等于混合前溶液 pH 小的加 0.3。如 pH3 和 pH5 的盐酸等体积混合后，pH 3.3。 3.两强碱混合后 pH 的计算 由 c(OH ) 混c 1（OH ）V1c2（OH）V2 V1V2 先求出混合后的 c(OH ) 混，再通过 Kw 求出混合后的 c(H )，最后求 pH。若两强碱溶液等体积混合，可采用速算方法： 混合后溶液的 pH 等于混合前溶液 pH 大的减 0.3。如 pH9 和 pH11 的烧碱溶 液等体积混合后，pH10.7。 4.强酸、强碱

14、混合后溶液 pH 的计算方法 (1)若强酸、强碱混合恰好完全反应，则混合后溶液的 pH7(25 )。 (2)若酸过量， 直接求反应后溶液中的c混(H )， c 混(H )c（H ）V 酸c（OH ）V 碱 V酸V碱 。 (3)若碱过量，应先求混合后溶液中的 c 混(OH )，再求 c 混(H )，c 混(OH ) c（OH ）V 碱c（H ）V 酸 V酸V碱 ，c混(H ) Kw c混（OH ）。 计算思路： 按“谁过量就先求谁”的原则， 即酸过量先求 c(H )， 碱过量先求 c(OH )进行计算。 一定 pH 的强酸或强碱混合后求 pH，在计算过程中易出现直接求 H 浓度进行混 合计算的错

15、误。因为强碱溶液的混合可以认为是 OH 的混合，不能直接用于混合 碱溶液 pH 的计算，H 浓度必须通过 c(H) Kw c（OH ）求。如常温下，pH10 和 pH12 的 NaOH 溶液等体积混合： c(H )10 10110121 11 mol/L510 11 mol/L pHlg c(H )lg 5101110.3 以上计算过程是错误的。 【实践应用】 计算常温下单一溶液的 pH。 (1)0.05 mol/L H2SO4溶液的 pH_； (2)0.05 mol/L Ba(OH)2溶液的 pH_。 (3)已知常温下，0.1 mol/L CH3COOH 溶液的 Ka110 5，则该溶液的

16、pH _。 答案(1)1(2)13(3)3 解析(1)c(H )0.05 mol/L20.1 mol/L，pHlg 0.11。 (2)c(OH )0.05 mol/L20.1 mol/L，c(H) Kw c（OH ）10 13 mol/L，pH lg c(H )13。 (3)c(H ) Kac 1050.1 mol/L103 mol/L，pHlg c(H )3。 核心体系建构 1.下列说法中，正确的是() A.在任何条件下，纯水的 pH 都等于 7 B.在任何条件下，纯水都呈中性 C.在 95 时，纯水的 pH 大于 7 D.在 95 时，纯水中 H 的物质的量浓度 c(H)小于 107 mo

17、lL 1 答案B 解析室温下，纯水的 pH 才等于 7，A 错误；任何条件下，纯水中 c(H )c(OH )， 呈中性， B 正确； 加热能促进水的电离， 故 95 时纯水的 c(H)大于 107 molL 1，pH 小于 7，C 错误，D 错误。 2.已知在 t1、 t2温度下水的电离平衡曲线如图所示， 则下列说法中不正确的是() A.t10，下列叙述正确的是 () A.向水中加入稀氨水后，平衡逆向移动，c(OH )减小 B.向水中加入少量硫酸氢钠固体后，保持温度不变，c(H )增大，Kw 不变 C.由水电离出的 c(H )11012 mol/L 的溶液 pH 一定为 12 D.将水加热，K

18、w增大，pH 不变 答案B 解析一水合氨电离出 OH 导致溶液中 c(OH)增大， 从而抑制水的电离， A 错误； 向水中加入硫酸氢钠固体，硫酸氢钠电离出氢离子导致溶液中 c(H )增大，温度 不变，Kw不变，B 正确；25 时，由水电离出的 c(H )11012 mol/L 的溶液， 可能为酸溶液也可能为碱溶液，pH 可能为 2 也可能为 12，C 错误；水的电离是 吸热过程，升高温度促进水的电离，则 Kw增大，pH 减小，D 错误。 5.下列各图中的曲线，能表示大量喝水时，人体胃液 pH 变化的是() 答案A 解析胃液呈酸性，pH 小于 7，大量喝水后，胃液中的酸会被稀释，酸性减弱， pH

19、 增大，但不可能大于或等于 7。 6.常温下，下列三种溶液中，由水电离出的氢离子浓度之比为() 1 molL 1 的盐酸0.1 molL 1 的盐酸 0.01 molL 1 的 NaOH A.110100B.0112 C.141312D.14132 答案A 解析1 molL 1 的 HCl 溶液中 c(H )1 molL1， 由水电离出的 c(H) 水10 14 molL 1，0.1 molL1 的 HCl 溶液中，c(H )0.1 molL1。 ，由水电离出的 c(H ) 水10 13 molL 1，0.01 molL1 的 NaOH 溶液中，c(OH )0.01 molL1，由 水电离出的

20、 c(H ) 水10 12 molL 1，则三种溶液中由水电离出的氢离子浓度之比 为：10 1410131012110100。 7.如图表示水中 c(H )和 c(OH)的关系，下列判断错误的是( ) A.两条曲线间任意点均有 c(H )c(OH)Kw B.M 区域内任意点均有 c(H )c(OH) C.图中 T1T2 D.XZ 线上任意点均有 pH7 答案D 解析由水的离子积的定义知两条曲线间任意点均有 c(H )c(OH)Kw，A 项正 确；由题图知 M 区域内任意点均有 c(H )T1，C 项正确；XZ 线上任 意点都有 c(H )c(OH)，只有当 c(H)107 molL 1 时，p

21、H7，D 项错误。 8.常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是() A.pH1 的溶液中：Fe2 、NO 3、SO2 4、Na B.由水电离的 c(H )11014 molL 1 的溶液中：Ca2 、K、Cl、HCO 3 C.c(H )/c(OH)1012 的溶液中：NH 4、Al3 、NO 3、Cl D.c(Fe3 )0.1 molL1 的溶液中：K 、ClO、SO2 4、SCN 答案C 解析A 中 Fe2 、NO 3、H 会发生氧化还原反应；B 项，符合条件的溶液可能是 强酸性溶液也可能是强碱性溶液，HCO 3既与 H 反应，又与 OH反应，B 错误； c（H ） c（OH ）10

22、 12的溶液为强酸性溶液，离子可以大量共存，C 正确；Fe33SCN =Fe(SCN)3，D 错误。 9.现有常温时 pH1 的某强酸溶液 10 mL，下列操作能使溶液的 pH 变成 2 的是 () A.加入 10 mL 0.08 mol/L 的 NaOH 溶液(混合后溶液的体积变化忽略不计) B.加入 100 mL 水进行稀释 C.加水稀释成 1 L D.加入 10 mL 0.01 mol/L 的盐酸 答案A 解析A 项，c(H )0.01 L（0.10.08）mol/L 0.02 L 0.01 mol/L，则溶液的 pH2， 正确；B 项，溶液体积大于 100 mL，溶液中 c(H )2，

23、 错误；C 项，加水稀释成 1 L，溶液中 c(H )0.01 L0.1 mol/L 1 L 0.001 mol/L， 溶液的 pH3，错误；D 项，溶液中 c(H )0.01 L（0.10.01）mol/L 0.02 L 0.055 mol/L，溶液的 pH1.01014 答案B 解析该温度下，c(D ) 1.61015 mol/L410 8 mol/L，所以 pD7，A 错 误； c(DCl)0.01 mol 1 L 0.01 mol/L， 则 c(D )0.01 mol/L， pD2， B 正确； c(NaOD) 0.1 mol 1 L 0.01 mol/L， 则该温度下， c(D )1

24、.610 15 0.01 mol/L1.610 13 mol/L， pD12，C 错误；该温度下重水(D2O)的离子积常数为 1.610 157 若为弱酸与强碱，则 pH14，则溶液呈碱性，pH混7 若混合前 ab14，则溶液呈中性，pH混7 若混合前 ab14，则溶液呈酸性，pH混14，则 V 酸V碱10a b141 若 ab7 B.若 10 xy，且 ab13，则 pH7 C.若 axby；且 ab13，则 pH7 D.若 x10y，且 ab14，则 pH7 答案D 解析 n（OH ） n（H ） c（OH ）x mL c（H ）y mL x y 10a 14 10 b x y10 ab1

25、4，xy，则 n(OH)n(H )，pH7，A 项错误；若 ab13，10 xy，则n（OH ） n（H ） x y10 ab14 1 100， 溶液呈酸性，pH7，B 项错误；若 axby 且 ab13，则n（OH ） n（H ） x y10 ab 14 b 10a1(ab)，故 pH7，C 项错误；若 x10y，且 ab14，则 n（OH ） n（H ） 10，pH7，D 项正确。 3.(1)常温下，pH13 的 Ba(OH)2溶液 a L 与 pH3 的 H2SO4溶液 b L 混合(混合 后溶液体积变化忽略不计)。 若所得混合溶液呈中性，则 ab_。 若所得混合溶液的 pH12，则 a

26、b_。 (2)在一定温度下(Kw110 13)， 将 pHa 的 NaOH 溶液 V1 L 与 pHb 的 H2SO4 溶液 V2L 混合。 若所得混合液为中性，且 a12，b2，则 V1V2_。 若所得混合液的 pH10，且 a12，b2，则 V1V2_。 答案(1)11001190 (2)11019 解析(1)若混合溶液呈中性，则 0.1a10 3b，ab1100；若混合溶液的 pH 12，则 c(OH )0.1a10 3b ab molL 10.01 molL11，ab1190。(2)该温 度下，Kw110 13，若混合溶液呈中性，则 1013aV110bV2，将 a12， b2 代入，得 V1V2110。若混合溶液 pH10，则呈碱性，c 混(OH ) Kw c（H ）10 3 molL 1，而 c 混(OH )10 13aV110bV2 V1V2 molL 1，将 a12， b2 代入，得 V1V219。