化学人教版（2019）选择性必修1 3.2.1水的电离（共27张ppt）

(共27张PPT)
第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第二节水的电离和溶液的pH
第1课时 水的电离
学习目标
1.宏观辨识与微观探析：
通过观察水的导电性实验，使学生知道水是一种极弱电解质，建立水的电离平衡，了解水的离子积常数Kw；
2.证据推理与模型认知：
通过回忆影响弱电解质电离平衡的因素来分析影响水电离平衡的因素，发展应用模型解决问题的能力。
水乃生命之源，你对水已经了解多少？
H2O是一种最普通而又具有许多特性的物质，也是应用最广泛的溶剂。
情境导入
在水溶液中，酸、碱和盐全部或部分以离子形式存在，那么，其中的溶剂——水是全部以分子形式存在，还是部分以离子形式存在呢
怎样验证你的猜想？
编号 I II III
现象
原理
结论
灯泡亮
灯泡不亮
灵敏电流表指针偏转
利用灵敏电流表测定水的导电性
水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离
正常电路
纯水不导电
或导电能力弱
纯水能导电但导电能力弱
精确的导电性实验表明，纯水绝大部分以H2O的形式存在，但其中也存在着极少量的H3O+和OH-。这表明水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离:
H2O ＋ H2O H3O＋ ＋ OH－
简写为
H2O H＋ ＋OH－
H+为裸露的质子，不稳定，容易与水结合形成H3O+（水合氢离子）
一、水的电离
(1)请写出水的电离平衡常数表达式。
K=
c(H+)·c(OH-)
c(H2O)
(2)计算在纯水中，c(H2O)=_____________。
设水的体积为1L，则n(H2O)=
1000g
18g·mol-1
=55.6mol
c(H2O)=
55.6mol
1L
=55.6mol·L-1
在一定温度下，纯水和稀溶液中，c(H2O)可视为定值。
【思考与交流】
认识水的电离
H2O H＋ ＋OH－
电离平衡常数表达式：
K电离 =
c(H+) · c(OH-)
c(H2O)
在室温下，1L水（55.6mol）中有1×10-7mol水分子电离
常数
55.6-10-7 10-7 10-7
平c（mol/L）
c(H+) · c(OH-)
c(H2O) ·
K电离 =
常数
Kw
= 10-7mol/L · 10-7 mol/L
2.水的离子积:
=1.0×10-14
c(H+) · c(OH-)
=
≈55.6常数
1.定义：
在一定温度下，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，叫做水的离子积常数,简称水的离子积。KW可由实验测得，也可以通过理论计算求得。
2.表达式： KW=c(H+)·c(OH-)
3.适用范围：纯水和稀的电解质水溶液。
即:KW=c(H+)总·c(OH-) 总
二、水的离子积常数
教材P61 表3-1 不同温度下水的离子积常数
⑴水的电离程度极其微弱。
在25 ℃室温下，1L水（55.6mol）中:
KW=c(H+)·c(OH-)=1.0 ×10-14 则：c(H+)=c(OH-)= =10－7
即：1L水（55.6mol）中有1×10-7mol水分子电离，
55.6mol×107个水分子才有1个电离（故：水是极弱的电解质）
H2O H＋ ＋OH－
t/℃ 0 10 20 25 40 50 90 100
Kw/×10-14 0.115 0.296 0.687 1.01 2.87 5.31 37.1 54.5
【数据分析】
教材P61 表3-1不同温度下水的离子积常数
⑵温度升高， 水的离子积KW增大。
水的电离是吸热过程,升高温度，促进水的电离,Kw增大。
Kw只与温度有关,与浓度无关。在使用Kw时一定要强调温度。
t/℃ 0 10 20 25 40 50 90 100
Kw/×10-14 0.115 0.296 0.687 1.01 2.87 5.31 37.1 54.5
【数据分析】
3.影响水的电离平衡的因素
△H>0
⑴温度：
水的电离是吸热过程，升高温度，促进水电离。故升高温度，KW增大。
改变条件 平衡移动方向 c(H+) c(OH-) H+与OH- 浓度大小 Kw
升高温度
增大
增大
增大
（促进电离）
↑
=
越热越电离，KW越大
3.影响水的电离平衡的因素
⑵加入酸溶液或碱溶液：
改变条件 平衡移动方向 c(H+) c(OH-) H+与OH- 浓度大小 Kw
加HCl
加NaOH
增大
减小
不变
（抑制电离）
↑
cH＋＞cOH－
减小
增大
不变
（抑制电离）
↑
cH＋ ＜cOH－
加酸加碱：抑制
（同离子效应）
3.影响水的电离平衡的因素
⑶加入活泼金属（Na、K）：
改变条件 平衡移动方向 c(H+) c(OH-) H+与OH- 浓度大小 Kw
加Na
减小
增大
不变
（促进电离）
↑
cH＋ ＜cOH－
离子反应效应：促进
外加能与H+、OH- 反应的物质
例：
加入活泼金属；
加入可水解的盐（第三节学习）
1.水的电离平衡曲线的理解与识别
(1)曲线上的任意点(如a，b，c)的Kw都 ，即c(H＋)·c(OH－) ，温度 。
(2)曲线外的任意点(如d)与曲线上任意点的Kw ，温度 。
相同
相同
相同
(3)实现曲线上点之间的转化需保持温度不变，改变 ；实现曲线上点与曲线外点之间的转化一定改变 。
不同
不同
酸碱性
温度
三、Kw的应用
(1)A点水的离子积为________,
E点水的离子积为________。
造成A、E点水的离子积变化的原因是：______。
1×10-14　
1×10-12　
水的电离要吸热,温度升高,
水的电离程度增大,即离子积增大
(2)25℃时,若向溶液中滴加盐酸,
能否使体系处于A点位置 为什么
____________________________________________。
(3)100 ℃时,若盐酸中c(H+)=5×10-4 mol·L-1,则由水电离
产生的c(H+)= ________。
否,在盐酸中c(H+)≠c(OH-),所以不可能处于A点
2×10-9 mol·L-1
（4）图中五点Kw间的大小关系:
在水的电离平衡中,c(H+)和c(OH-)的关系如图所示:
E>D>A=B=C
【对点练习】
1、酸性溶液中是否存在OH- 碱性溶液中是否存在H+ 试解释原因。
答:酸性溶液中存在OH-,碱性溶液中存在H+。
因这些溶液中都存在弱电解质水的电离。
2、一定温度下，加水稀释盐酸,溶液中的c(H+)、c(OH-)都减小吗
答:不;稀释盐酸,溶液中的c(H+)减小,但因为温度不变， KW=c(H+)·c(OH-)不变,所以c(OH-)增大。(温度不变，一增一减)
【思考与讨论】
3、试分析酸溶液中c(H+)、c(OH-)的来源，在酸溶液中水电离出的c(H+)与c(OH-)还相等吗？及KW的计算方法。KW=c(H+)总·c(OH-) 总
答:溶液中c(OH-)只来源于水的电离,由水电离出的c(H+)水=c(OH-)水；
c(H+)总来源于酸电离和水电离,因水的电离程度极其微弱，
故c(H+)酸 c(H+)水 ，c(H+)水可以忽略，
即：c(H+)总=c(H+)酸+c(H+)水≈c(H+)酸;
KW=c(H+)总·c(OH-) 总=[c(H+)酸+c(H+)水]·c(OH-)水≈c(H+)酸·c(OH-)水;
即：KW=c(H+)酸·c(OH-)水; 则c(H+)水=c(OH-)水=KW/c(H+)酸
4、试分析碱溶液中c(H+)、c(OH-)的来源，在碱溶液中水电离出的c(H+)与c(OH-)还相等吗？及KW的计算方法。KW=c(H+)总·c(OH-) 总
答:溶液中c(H+)只来源于水的电离,由水电离出的c(H+)水=c(OH-)水；
c(OH-)总来源于碱电离和水电离,因水的电离程度极其微弱，
故c(OH-)碱 c(OH-)水 ，c(OH-)水可以忽略，
即：c(OH-)总=c(OH-)碱+c(OH-)水≈c(OH-)碱;
KW=c(H+)总·c(OH-) 总=c(H+)水·[c(OH-)碱+c(OH-)水]≈c(H+)水·c(OH-)碱;
即：KW=c(H+)水·c(OH-)碱; 则c(H+)水=c(OH-)水=KW/c(OH-)碱
（1）25℃，0.01mol/L盐酸溶液中c(H+)和c(OH-)分别为多少？
由水电离出的c(H+)和c(OH-)分别是多少？
（2）室温下，0.01mol/L NaOH溶液中c(H+)、c(OH-)分别为多少？由水电离出的c(H+)和c(OH-)分别是多少？
酸按酸：KW=c(H+)酸·c(OH-)水; 则c(H+)水=c(OH-)水=KW/c(H+)酸
碱按碱:KW=c(H+)水·c(OH-)碱; 则c(H+)水=c(OH-)水=KW/c(OH-)碱
2.利用Kw的相关计算
三、Kw的应用
（1）在25℃， 0.01mol/L盐酸溶液中：
c(H+) = ， c(OH-) = ；
c(H+)水= ， c(OH-)水= 。
（2）室温下， 0.01mol/L NaOH溶液中：
c(H+)= ， c(OH-)= ；
c(H+)水= ， c(OH-)水= 。
0.01mol/L=10-2
10-12mol/L
10-12mol/L
10-12mol/L
10-12mol/L
0.01mol/L
10-12mol/L
10-12mol/L
酸溶液中,Kw =c(H+)酸×c(OH-)水=c(H+)酸×c(H+)水=1×10-14
=10-2×10-12 由水电离出的c(H+)水取小值
碱溶液中,Kw =c(H+)水×c(OH-)碱=c(OH-)水×c(OH-)碱=1×10-14
=10-2×10-12 由水电离出的c(OH-)水取小值
水电离：
酸碱抑制取小值
常温下，0.1 mol·L－1的NaOH溶液中由水电离出的OH－的物质的量浓度为(　　)
A．0.1 mol·L－1 B．1.0×10－13 mol·L－1C．1.0×10－7 mol·L－1 D．1.0×10－6 mol·L－1
B
碱溶液中Kw =
c(H+)水 · c(OH-)碱
c(OH-)水=
c(H+)水 =
Kw
c(OH-)碱
=
1×10-14
1×10-1 mol/L
= 1×10-13 mol/L
解析:
水电离：
酸碱抑制取小值
【对点练习】
（3）室温下，某溶液中由水电离产生的c(H+)=10-12 mol/L ，则该溶液是酸溶液还是碱溶液？并计算该溶液中c(H+)的可能值 ？
答： 可能是酸性也可能是碱性
酸溶液：c(H+)水=c(OH-)水=KW/c(H+)酸
c(H+)总≈c(H+)酸=KW/c(H+)水=KW/=10-14/10-12=10-2
碱溶液：c(H+)水=c(OH-)水=KW/c(OH-)碱
c(H+)总=c(H+)水=10-12
室温，c(H+)水<10-7 mol/L ,（可酸可碱）
即：加酸加碱抑制电离
在由水电离产生的H＋浓度为1×10－13mol·L－1的溶液中，一定能大量共存的离子组是（ ）
① K＋、Cl－、NO3－、S2－
② K＋、Fe2＋、I－、SO42－
③ Na＋、Cl－、NO3－、SO42－
④Na＋、Ca2＋、Cl－、HCO3－
⑤ K＋、Ba2＋、Cl－、NO3－
A．①③ B．③⑤ C．③④ D．②⑤
①酸性条件不能共存
②碱性条件不能共存
③能共存
④酸、碱性条件都不能共存
⑤能共存
B
室温，c(H+)水<10-7 mol/L ,（可酸可碱）
【对点练习】
1、25℃：A、B、C 三种溶液，其中A中c(H+) = 10—3mol/L ，B 中 c(OH-) = 5 10—7mol/L，C中c(H+) / c(OH-) = 106,则三种溶液的酸性强弱顺序如何？
2、 25℃、浓度均为0.1mol/L的下列溶液中c(H+)由大到小的排列顺序：①氨水 ②NaOH ③盐酸 ④醋酸
A ＞ C ＞ B
B中c(H+) = KW / c(OH-) =2 10—8mol/L
C中c(H+) = 10—4mol/L
③ ＞ ④ ＞ ① ＞ ②
【进阶练习】
1. 纯水中：c(H+)=c(OH-)=
KW不仅适用于纯水,还可适用于稀的电解质水溶液。
即在电解质水溶液中 也成立。
2.任何水溶液都同时存在H+和OH-。Kw表达式中，c(H＋)和c(OH－)均表示整个溶液中H＋和OH－的浓度，而不单指水产生的。
即：KW=c(H+)总·c(OH-) 总
3.在电解质水溶液中，c(H+)与c(OH-)不一定相等,
但由水电离产生的c(H+)与c(OH-)永远相等。
小结：水的离子积KW应用时注意事项
酸按酸：KW=c(H+)酸·c(OH-)水; 则c(H+)水=c(OH-)水=KW/c(H+)酸
碱按碱:KW=c(H+)水·c(OH-)碱; 则c(H+)水=c(OH-)水=KW/c(OH-)碱
室温，c(H+)水<10-7 mol/L ,（可酸可碱）
越热越电离，KW越大
加酸加碱：抑制
加入可水解的盐：促进（第三节学习）
小结：解题常用口诀
水电离：
酸碱抑制取小值