3.1.2　水的电离平衡 课件(共35张PPT) 2023-2024学年高二化学苏教版选择性必修1

(共35张PPT)
专题3
第一单元　第2课时　水的电离平衡
基础落实·必备知识全过关
重难探究·能力素养全提升
目录索引
素养 目标 1.能多角度、动态地分析水的电离平衡,运用化学反应原理解决简单的实际问题。
2.建立认知模型,并能运用平衡移动模型解释水的电离,了解水的离子积常数,揭示水的电离平衡的本质和规律,培养变化观念与平衡思想的核心素养。
基础落实·必备知识全过关
一、水的电离 只受温度影响
1.水是一种极弱的电解质。
2.水的电离方程式为H2O+H2O H3O++OH-,简写为H2O H++OH-。
3.水的电离平衡常数K=　 。
4.25 ℃时,纯水中c(H+)=c(OH-)=1×10-7 mol·L-1。
教材阅读想一想阅读教材图3-8
思考:在纯水中存在水的电离平衡,其他水溶液中是否也存在水的电离平衡
易错辨析判一判
(1)水是一种弱电解质,其电离方程式为H2O ══ H++OH-。(　　)
(2)升高温度,水的电离平衡正向移动,电离度增大。(　　)
提示 任何一种稀的水溶液中都存在水的电离平衡。
×
√
二、水的离子积常数
1.定义:一定温度下,纯水和稀溶液中c(H2O)可视为一定值,则c(H+)·c(OH-) =K·c(H2O)=KW为一常数,称为水的离子积常数,简称水的离子积,符号为KW。
不仅适用于纯水,也适用于稀的电解质水溶液
2.表达式:KW=　　　　　　　　　　　。
3.影响因素
KW只受温度的影响,与溶液的酸碱性无关;温度升高,KW　　　　;25 ℃时,KW=　　　　　　　　。
c(H+)·c(OH-)
增大
1.0×10-14
易错辨析判一判
(1)向水溶液中滴加少量稀盐酸,c(H+)增大,KW增大。(　　)
(2)25 ℃时,水的离子积KW=1×10-14。35 ℃时水的离子积KW=2.1×10-14,则35 ℃时水中的c(H+)>c(OH-)。(　　)
×
提示 KW只与温度有关。
×
提示 35 ℃时水中的c(H+)=c(OH-)。
重难探究·能力素养全提升
探究一　外界条件对水的电离平衡的影响
情境探究
用电导仪测定水的电导率,如下图。
接通直流电源,发现纯水的电导率不为零,说明纯水中含有自由移动的离子,说明纯水中部分水分子发生了电离。
(1)酸性溶液中一定不存在OH-,碱性溶液中一定不存在H+吗
(2)在纯水中加入适量稀盐酸时,由于HCl电离出的H+中和了水电离出的OH-,故水的电离程度增大,这种说法正确吗
(3)在任何水溶液中,由水电离出的H+和OH-的浓度是否一定相等
提示 不是。由于少量的水分子发生电离,故水溶液中一定有H+和OH-,溶液的酸碱性取决于c(H+)和c(OH-)的相对大小。
提示 不正确。因为水的电离程度很小,故水电离出OH-的浓度很小,当加入稀盐酸时,不是中和了水电离出的OH-,而是增大了溶液中的H+浓度,从而抑制了水的电离。
提示 是。
方法突破
外界条件对水的电离平衡的影响
下表体现了条件的改变对水的电离平衡H2O H++OH-　ΔH>0的影响:
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
加入酸 左移 增大 减小 减小 不变
加入碱 左移 减小 增大 减小 不变
加入活泼 金属(如Na) 右移 减小 增大 增大 不变
应用体验
视角1影响水的电离平衡的因素
1.水是最宝贵的资源之一。下列表述正确的是(　　)
A.4 ℃时,纯水中c(H+)=1×10-7 mol·L-1
B.温度升高时,纯水中的c(H+)增大,c(OH-)减小
C.水的电离程度很小,纯水中主要存在形态是水分子
D.向水中加入酸或碱,都可抑制水的电离,使水的离子积减小
C
解析 25 ℃时,纯水中c(H+)=1×10-7 mol·L-1,4 ℃ 时,纯水的电离程度减小,c(H+)<1×10-7 mol·L-1,A错误;温度升高,水的电离平衡向右移动,c(H+)与c(OH-)均增大,B错误;水是一种极弱的电解质,电离程度很小,25 ℃时,纯水电离出的H+浓度只有1×10-7 mol·L-1,纯水中主要存在的是水分子,C正确;水的离子积不受溶液酸碱性的影响,D错误。
2.下列因素能影响水的电离平衡,且能使水的电离平衡正向移动的是(　　)
C
解析 水的电离是吸热过程,升温时电离平衡正向移动。CH3COOH、OH-均使水的电离平衡逆向移动,Cl-对水的电离平衡没有影响。
3.常温下,某溶液中由水电离出的c(H+)=1.0×10-11 mol·L-1,该溶液可能是
(　　)
①二氧化硫的水溶液　 ②氯化钠水溶液　
③硝酸钠水溶液　 ④氢氧化钠水溶液
A.①④ B.①② C.②③ D.③④
A
4.现有下列物质:①100 ℃纯水;②25 ℃ 0.1 mol·L-1 HCl溶液;
③25 ℃ 0.1 mol·L-1 KOH溶液;④25 ℃ 0.1 mol·L-1 Ba(OH)2溶液。
这些物质与25 ℃ 纯水相比,能促进水电离的是　　　　　(填序号,下同),能抑制水的电离的是　　　　　,水电离的c(OH-)等于溶液中c(OH-)的是　　　　　,水电离的c(H+)等于溶液中c(H+)的是　 。
答案 ①　②③④　②　③④
解析 水的电离过程吸热,升温时促进水的电离,酸或碱抑制水的电离;强酸溶液中,由于酸电离出的c(H+)远大于水电离出的c(H+),酸电离的c(H+)可看成溶液中的c(H+),强碱溶液中,由于碱电离的c(OH-)远大于水电离的c(OH-),碱电离的c(OH-)可看成溶液中的c(OH-)。
视角2水的电离平衡图像
5.一定温度下,水溶液中H+和OH-的浓度变化曲线如图。下列说法正确的是(　　)
A.升高温度,可能引起由c向b的变化
B.该温度下,水的离子积常数为1.0×10-14
C.该温度下,加入FeCl3(溶液显酸性)可能引起由
a向b的变化
D.该温度下,稀释溶液可能引起由c向d的变化
B
解析 A项,c点溶液中c(OH-)>c(H+),溶液呈碱性,升温,溶液中c(OH-)不可能减小,错误。B项,由b点对应c(H+)与c(OH-)可知,KW=c(H+)·c(OH-)=1.0×10-7 ×1.0×10-7=1.0×10-14,正确。C项,FeCl3溶液显酸性,溶液中c(H+)增大,因一定温度下水的离子积是常数,故溶液中c(OH-)减小,因此加入FeCl3溶液可能引起由b向a的变化,错误。D项,c点溶液呈碱性,稀释时c(OH-)减小,同时c(H+)应增大,故稀释溶液时不可能引起由c向d的转化,错误。
探究二　水的离子积常数
情境探究
已知不同温度下水的离子积(KW)
温度/℃ 25 50 90 100
KW 1.01×10-14 5.31×10-14 3.71×10-13 5.60×10-13
(1)不同温度下水的离子积与温度的关系是什么
提示 升高温度,KW增大;KW和平衡常数K一样,只与温度有关。
(2)离子积表达式KW=c(H+)·c(OH-)中的H+和OH-一定是水电离出的H+和OH-吗
(3)某温度时,水溶液中KW=4×10-14,那么该温度比室温(25 ℃)高还是低 该温度下纯水中c(H+)是多少
提示 表达式中H+和OH-均表示整个溶液中的H+和OH-,不一定是水电离出的H+和OH-。
提示 25 ℃时,KW=1×10-14,升高温度,促进水的电离,KW增大,4×10-14> 1×10-14,故该温度高于25 ℃。纯水中c(H+)=c(OH-),该温度下c(H+)·c(OH-) =4×10-14,所以c(H+)= mol·L-1=2×10-7 mol·L-1。
方法突破
理解KW应注意的几个问题
(1)KW揭示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡,H+和OH-共存。
(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 ℃,KW=5.6×10-13。
(3)KW=c(H+)·c(OH-)式中的c(H+)和c(OH-)指的是溶液中的H+和OH-的总浓度,要注意区分溶液中的c(H+)和水电离出的c(H+)、溶液中的c(OH-)和水电离出的c(OH-)。一般来说,当溶液中的c(H+)或c(OH-)大于由水电离出的H+或OH-浓度的1 000倍时,水电离产生的H+或OH-浓度即可忽略。
应用体验
视角1影响水的离子积常数的因素
1.关于水的离子积常数,下列说法不正确的是(　　)
A.蒸馏水中,c(H+)·c(OH-)=1×10-14
B.纯水中,25 ℃时,c(H+)·c(OH-)=1×10-14
C.25 ℃时,任何以水为溶剂的稀溶液中,c(H+)·c(OH-)=1×10-14
D.KW的值随温度升高而增大
A
解析 KW只与温度有关,升高温度,KW增大,25 ℃时,纯水和任何稀的水溶液中KW=c(H+)·c(OH-)=1×10-14。
2.25 ℃时水的电离达到平衡:H2O H++OH-　ΔH>0。下列叙述不正确的是(　　)
A.将水加热,KW增大
B.向水中加入少量硫酸氢钠固体, 增大
C.某溶液中由水电离出的氢离子浓度为10-12 mol·L-1,则该溶液一定显碱性
D.向水中滴入少量KOH溶液,水的电离平衡逆向移动,c(H+)降低
C
解析 将水加热,水的电离程度变大,KW增大,A正确;硫酸氢钠溶于水电离出氢离子,向水中加入少量硫酸氢钠固体,氢离子浓度变大,氢氧根离子浓度变小, 增大,B正确;某溶液中由水电离出的氢离子浓度为10-12 mol·L-1,说明水的电离受到抑制,则该溶液可能显碱性也可能显酸性,C错误;向水中滴入少量KOH溶液,水的电离被抑制,水的电离平衡逆向移动,c(H+)降低,D正确。
3.水是最常见的溶剂。下列说法正确的是(　　)
A.水的电离方程式为H2O ══ H++OH-
B.升高温度,水的离子积常数增大
C.常温下,由水电离出c(H+)=1×10-12 mol·L-1的溶液呈碱性
D.水是非电解质
B
解析 H2O为弱电解质,其电离过程为部分电离,因此水的电离方程式为
H2O H++OH-,A错误;升高温度,促进弱电解质电离,因此升高温度时水的离子积常数增大,B正确;常温下,纯水中水电离出c(H+)=1×10-7 mol·L-1,某溶液中由水电离出的c(H+)=1×10-12 mol·L-1,说明水的电离受到抑制,因此该溶液可能显碱性也可能显酸性,C错误;水是弱电解质,D错误。
4.25 ℃ 时纯水中KW=1.0×10-14,某温度下纯水中KW=1.0×10-12,这说明
(　　)
A.某温度下的电离常数较大
B.前者的c(H+)较后者大
C.水的电离过程是一个放热过程
D.KW和K无直接关系
A
解析 某温度下的水的离子积大,则水电离产生的氢离子、氢氧根离子浓度越大,电离常数越大,A正确;水的离子积越大,氢离子和氢氧根离子浓度越大,故前者氢离子浓度较小,B错误;水的电离是吸热过程,C错误;H2O的电离方程式为H2O H++OH-,K= ,而KW=K·c(H2O)=c(H+)·c(OH-),D错误。
视角2水的电离的计算
5.下列四种溶液中,室温下由水电离生成的H+浓度之比(①∶②∶③∶④)是(　　)
①c(H+)=1.0 mol·L-1的盐酸　②0.1 mol·L-1的盐酸　③0.01 mol·L-1的NaOH溶液　④0.001 mol·L-1的NaOH溶液
A.1∶10∶100∶1 000
B.0∶1∶12∶11
C.14∶13∶12∶11
D.14∶13∶2∶3
A
解析 ①中c(H+)=1.0 mol·L-1,由水电离出的H+的浓度和溶液中OH-的浓度相等,即由水电离出的H+的浓度为1.0×10-14 mol·L-1;②中c(H+)=0.1 mol·L-1,则水电离出的H+的浓度为1×10-13 mol·L-1;③中c(OH-)=1×10-2 mol·L-1,由水电离出的H+的浓度与溶液中H+的浓度相等,即由水电离出的H+的浓度为1×10-12 mol·L-1;④中由水电离出的H+的浓度为1×10-11 mol·L-1。则①②③④四种溶液中由水电离出的H+浓度之比为1∶10∶100∶1 000。
归纳总结　由水电离出的c(H+)或c(OH-)的计算思路
KW表达式中c(H+)、c(OH-)均表示整个溶液中所有H+、OH-的总物质的量浓度,但是一般情况下有:
(1)酸溶液中KW=c酸(H+)·c水(OH-)(忽略水电离出的H+的浓度)。
(2)碱溶液中KW=c水(H+)·c碱(OH-)(忽略水电离出的OH-的浓度)。
(3)外界条件改变,水的电离平衡可能发生移动;但由水电离出的c(H+)与水电离出的c(OH-)一定相等。
6.在相同温度下,0.01 mol·L-1的NaOH溶液和0.01 mol·L-1的盐酸相比较,下列说法正确的是(　　)
A.两溶液中水的离子积常数不同
B.由水电离出的c(H+)不相同
C.由水电离出的c(OH-)相等
D.若将0.01 mol·L-1的盐酸换成同浓度的醋酸溶液,对水的电离的影响不变
C
7.已知室温时,0.1 mol·L-1某一元酸HA溶液中仅有0.1% HA发生电离,下列叙述错误的是(　　)
A.该溶液中c(H+)=1×10-4 mol·L-1
B.升高温度,溶液中c(H+)增大
C.此酸的电离平衡常数约为1×10-4
D.该溶液中HA电离出的c(H+)约为水电离出的c(H+)的106倍
C
解析 HA电离出的c(H+)为0.1 mol·L-1×0.1%=1×10-4 mol·L-1,A项正确;温度升高促进弱酸的电离,氢离子浓度变大,B项正确;HA的电离方程式为
HA H++A-,溶液中c(H+)=c(A-)=1×10-4 mol·L-1,则电离平衡常数约为
=1×10-7,C项错误;HA电离出的c(H+)为1×10-4 mol·L-1,
水电离产生的H+的浓度与溶液中的OH-的浓度相等,均为1×10-10 mol·L-1,则由HA电离出的c(H+)约为水电离出的c(H+)的106倍,D项正确。
本 课 结 束