第三章　第二节　第1课时　水的电离 学案 （含答案）—2023-2024学年（人教版2019）高中化学选择性必修1

第二节　水的电离和溶液的pH
第1课时　水的电离
[核心素养发展目标]　
1.认识水的电离，了解水的离子积常数。
2.能运用弱电解质的电离模型分析水的电离、分析外界条件对水的电离平衡的影响。
3.会计算酸碱溶液中水电离出的c(H＋)或c(OH－)，能分析水的电离平衡曲线。
一、水的电离
1．(1)水是一种极弱的________。
(2)水的电离方程式为________________________，简写为______________________。
(3)水的电离是______热过程。
2．水的离子积
(1)概念：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________，叫做水的离子积常数，又称____________。
(2)
3．外界条件对水的电离平衡的影响
分析下列条件的改变对水的电离平衡H2OH＋＋OH－　ΔH>0的影响，并填写下表：
改变条件 平衡移动方向 c(H＋) c(OH－) 水的电离程度 Kw
升高温度
加入HCl(g)
加入NaOH(s)
加入NaHSO4(s)
(1)升高温度，水的电离程度减小(　　)
(2)向水中加入少量氨水，水的电离平衡逆向移动，c(OH－)降低(　　)
(3)常温下，加水稀释稀醋酸溶液，溶液中所有的离子浓度都减小(　　)
(4)溶液中c(H＋)、c(OH－)可能不同，但水电离出的H＋与OH－的总量一定相等(　　)
水的离子积常数Kw＝c(H＋)·c(OH－)中H＋和OH－一定是水电离出来的吗？
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1．下列关于水的离子积常数的叙述正确的是(　　)
A．因为水的离子积常数的表达式是Kw＝c(H＋)·c(OH－)，所以Kw随溶液中c(H＋)和c(OH－)的变化而变化
B．水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K电离是同一个物理量
C．水的离子积常数是温度的函数，随着温度的变化而变化
D．水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K电离是两个没有任何关系的物理量
2．下列操作能使水的电离平衡发生移动，且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CO2气体
D．向水中加食盐晶体
3．分析下列过程中H2O的电离程度的变化(25 ℃)。
(1)Zn与稀硫酸反应制H2：__________。
(2)氨水加水稀释时：____________。
(3)向NaOH溶液中滴入盐酸至过量： ________________________________________。
(4)向SO2水溶液中通入Cl2至恰好反应：_________________________。
二、Kw的应用
1．计算酸(或碱)溶液中水电离的c水(H＋)或c水(OH－)
(1)25 ℃时，0.1 mol·L－1的稀盐酸中，水电离的c水(H＋)与c水(OH－)各为多少？
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
(2)25 ℃时，0.01 mol·L－1的NaOH溶液中，水电离的c水(H＋)、c水(OH－)各为多少？
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
酸或碱溶液中水电离H＋、OH－的计算方法
(1)在酸或碱溶液中水的电离虽然受到抑制，但c水(H＋)＝c水(OH－)。
(2)酸溶液中c水(H＋)＝c水(OH－)＝(忽略水电离出的H＋的浓度)，酸电离的H＋浓度，认为是溶液中总c(H＋)。
(3)碱溶液中c水(H＋)＝c水(OH－)＝(忽略水电离出的OH－的浓度)，碱电离的OH－浓度，认为是溶液中总c(OH－)。
2．水的电离平衡曲线的理解与识别
某温度下，水溶液中H＋和OH－的浓度变化曲线如图：
请回答下列问题
(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________。
(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________。
在不同温度下的水溶液中c(H＋)与c(OH－)的关系如图所示。请回答下列问题：
(1)曲线Ⅰ代表的温度下，水的离子积为______，曲线Ⅰ所代表的温度________(填“高于”“低于”或“等于”)曲线Ⅱ所代表的温度。你判断的依据是_______________
________________________________________________________________________。
(2)曲线Ⅰ所代表的温度下，0.01 mol·L－1的NaOH溶液的c(H＋)为________ mol·L－1。
1．某温度时，水溶液中Kw＝4×10－14，
(1)该温度比室温(25 ℃)高还是低？________，该温度下纯水中c(H＋)＝________ mol·L－1。
(2)若温度不变，滴入稀盐酸使c(H＋)＝5.0×10－6mol·L－1，则c(OH－)＝________ mol·L－1，水电离的c水(H＋)＝________ mol·L－1。
2．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(不包括边界)任意点均有c(H＋)C．图中T1D．XZ线上任意点的c(H＋)都相等
第二节　水的电离和溶液的pH
第1课时　水的电离
[核心素养发展目标]　1.认识水的电离，了解水的离子积常数。2.能运用弱电解质的电离模型分析水的电离、分析外界条件对水的电离平衡的影响。3.会计算酸碱溶液中水电离出的c(H＋)或c(OH－)，能分析水的电离平衡曲线。
一、水的电离
1．(1)水是一种极弱的电解质。
(2)水的电离方程式为H2O＋H2OH3O＋＋OH－，简写为H2OH＋＋OH－。
(3)水的电离是吸热过程。
2．水的离子积
(1)概念：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，又称水的离子积。
(2)
3．外界条件对水的电离平衡的影响
分析下列条件的改变对水的电离平衡H2O??H＋＋OH－　ΔH>0的影响，并填写下表：
改变条件 平衡移动方向 c(H＋) c(OH－) 水的电离程度 Kw
升高温度 右移 增大 增大 增大 增大
加入HCl(g) 左移 增大 减小 减小 不变
加入NaOH(s) 左移 减小 增大 减小 不变
加入NaHSO4(s) 左移 增大 减小 减小 不变
(1)升高温度，水的电离程度减小(　　)
(2)向水中加入少量氨水，水的电离平衡逆向移动，c(OH－)降低(　　)
(3)常温下，加水稀释稀醋酸溶液，溶液中所有的离子浓度都减小(　　)
(4)溶液中c(H＋)、c(OH－)可能不同，但水电离出的H＋与OH－的总量一定相等(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√
水的离子积常数Kw＝c(H＋)·c(OH－)中H＋和OH－一定是水电离出来的吗？
提示　不一定。c(H＋)和c(OH－)均指溶液中H＋或OH－的总浓度，如盐酸中的H＋包括HCl和H2O电离产生的H＋，即c(H＋)＝c酸(H＋)＋c水(H＋)，而OH－全部来自水的电离。
1．下列关于水的离子积常数的叙述正确的是(　　)
A．因为水的离子积常数的表达式是Kw＝c(H＋)·c(OH－)，所以Kw随溶液中c(H＋)和c(OH－)的变化而变化
B．水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K电离是同一个物理量
C．水的离子积常数是温度的函数，随着温度的变化而变化
D．水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K电离是两个没有任何关系的物理量
答案　C
解析　水的离子积常数的表达式是Kw＝c(H＋)·c(OH－)，但是Kw是温度的函数，不随溶液中c(H＋)和c(OH－)的变化而变化，A错误、C正确；水的离子积常数Kw＝K电离·c(H2O)，B、D错误。
2．下列操作能使水的电离平衡发生移动，且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CO2气体
D．向水中加食盐晶体
答案　C
解析　A项中加入的钠与H2O反应生成NaOH，使c(OH－)＞c(H＋)；B项中c(H＋)＝c(OH－)；C项中通入CO2：CO2＋H2OH2CO3H＋＋HCO，使水的电离平衡向左移动，且c(H＋)＞c(OH－)；而D项中c(H＋)＝c(OH－)。
3．分析下列过程中H2O的电离程度的变化(25 ℃)。
(1)Zn与稀硫酸反应制H2：__________。
(2)氨水加水稀释时：____________。
(3)向NaOH溶液中滴入盐酸至过量：_______________________________________。
(4)向SO2水溶液中通入Cl2至恰好反应：____________________________________。
答案　(1)增大　(2)增大　(3)先增大后减小　(4)减小
二、Kw的应用
1．计算酸(或碱)溶液中水电离的c水(H＋)或c水(OH－)
(1)25 ℃时，0.1 mol·L－1的稀盐酸中，水电离的c水(H＋)与c水(OH－)各为多少？
(2)25 ℃时，0.01 mol·L－1的NaOH溶液中，水电离的c水(H＋)、c水(OH－)各为多少？
提示　(1)HCl===H＋＋Cl－　H2OH＋＋OH－
溶液中H＋的总浓度为c(H＋)＝c水(H＋)＋cHCl(H＋)＝ 0.1 mol·L－1，由于酸溶液中水电离的H＋浓度很小可忽略，溶液中H＋的总浓度为c(H＋) ≈c(HCl)＝0.1 mol·L－1，c(OH－)＝＝ mol·L－1＝1.0×10－13mol·L－1，酸溶液中的OH－全部由水电离产生，则c水(OH－)＝c水(H＋)＝1.0×10－13 mol·L－1，酸电离的H＋抑制水的电离。
(2)同样的方法可计算，0.01 mol·L－1的NaOH溶液中c(OH－)≈c(NaOH)＝0.01 mol·L－1
c(H＋)＝＝mol·L－1＝1.0×10－12mol·L－1，碱溶液中的H＋全部由水电离产生，则c水(H＋)＝c水(OH－)＝1.0×10－12 mol·L－1，碱电离的OH－抑制水的电离。
酸或碱溶液中水电离H＋、OH－的计算方法
(1)在酸或碱溶液中水的电离虽然受到抑制，但c水(H＋)＝c水(OH－)。
(2)酸溶液中c水(H＋)＝c水(OH－)＝(忽略水电离出的H＋的浓度)，酸电离的H＋浓度，认为是溶液中总c(H＋)。
(3)碱溶液中c水(H＋)＝c水(OH－)＝(忽略水电离出的OH－的浓度)，碱电离的OH－浓度，认为是溶液中总c(OH－)。
2．水的电离平衡曲线的理解与识别
某温度下，水溶液中H＋和OH－的浓度变化曲线如图：
请回答下列问题
(1)曲线上的任意点(如a，b，c)的Kw都相同，即c(H＋)·c(OH－)相同，温度相同。
(2)曲线外的任意点(如d)与曲线上任意点的Kw不同，温度不同。
(3)实现曲线上点之间的转化需保持温度不变，改变酸碱性；实现曲线上点与曲线外点之间的转化一定改变温度。
在不同温度下的水溶液中c(H＋)与c(OH－)的关系如图所示。请回答下列问题：
(1)曲线Ⅰ代表的温度下，水的离子积为________，曲线Ⅰ所代表的温度________(填“高于”“低于”或“等于”)曲线Ⅱ所代表的温度。你判断的依据是______________________
_______________________________________________________________________________。
(2)曲线Ⅰ所代表的温度下，0.01 mol·L－1的NaOH溶液的c(H＋)为________ mol·L－1。
提示　(1)1×10－12　高于　曲线Ⅱ所代表的水的离子积比曲线Ⅰ的小，由于水的电离过程是吸热过程，温度越高，离子积越大，故曲线Ⅱ代表的温度低
(2)10－10
1．某温度时，水溶液中Kw＝4×10－14，
(1)该温度比室温(25 ℃)高还是低？________，该温度下纯水中c(H＋)＝_________ mol·L－1。
答案　温度高于25 ℃　2×10－7
(2)若温度不变，滴入稀盐酸使c(H＋)＝5.0×10－6mol·L－1，则c(OH－)＝__________ mol·L－1，水电离的c水(H＋)＝__________ mol·L－1。
答案　8.0×10－9　8.0×10－9
2．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(不包括边界)任意点均有c(H＋)C．图中T1D．XZ线上任意点的c(H＋)都相等
答案　D
解析　只要在水溶液中，都会有c(H＋)·c(OH－)＝Kw，故A项正确；XZ线的斜率是1，XZ线上的点均存在c(H＋)＝c(OH－)，在X、Z连线的上方M区域(不包括边界)，c(H＋)X点，所以T1