3.2.1　水的电离　溶液的酸碱性 课件(共37张PPT) 2023-2024学年高二化学人教版选择性必修1

(共37张PPT)
第三章
第二节　第1课时　水的电离　溶液的酸碱性
素养 目标
1.了解水的电离平衡,以及温度、酸、碱等对水电离平衡的影响,培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。
2.知道水的离子积常数的表达式及其应用,培养证据推理与模型认知的化学核心素养。
3.初步了解溶液的酸碱性与pH的关系,会用pH试纸测定溶液的pH,培养科学探究与创新意识的化学核心素养。
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
基础落实·必备知识全过关
一、水的电离
1.水的电离
水是一种极弱的电解质,电离方程式为　　　　　　　　　　　　　　,简写为　　　　　　　　　　　　　。
2.水的离子积常数
H2O+H2O H3O++OH-　
H2O H++OH-
增大
1.0×10-14
二、溶液的酸碱性与pH
1.溶液的酸碱性与c(H+)、c(OH-)的关系
判断标准 c(H+)与c(OH-)的相对大小
溶液的 酸碱性 与c(H+)、 c(OH-)的 关系 酸 性 c(H+)　　c(OH-)
c(H+)　　1×10-7 mol·L-1(常温)
中 性 c(H+)=c(OH-)
c(H+)=1×10-7 mol·L-1(常温)
碱 性 c(H+)　　c(OH-)
c(H+)　　1×10-7 mol·L-1(常温)
>
>
<
<
表示方法 当c(H+)或c(OH-)大于1 mol·L-1时,通常用　　　　　　　　直接表示溶液的酸碱性
当c(H+)或c(OH-)小于1 mol·L-1时,通常用　　表示溶液的酸碱性
c(H+)或c(OH-)
pH
2.溶液的pH
(1)表达式:pH=　　　　　　　。
(2)意义:pH越大,溶液碱性越　　　　;pH越小,溶液酸性越　　。
(3)适用范围:1×10-14 mol·L-1≤c(H+)≤1 mol·L-1的溶液。
3.常温下溶液的酸碱性与pH的关系
(1)pH　　7,溶液呈酸性。
(2)pH=7,溶液呈中性。
(3)pH　　7,溶液呈碱性。
若温度不确定,pH=7时溶液不一定呈中性
-lgc(H+)
强
强
<
>
4.溶液pH的测量
(1)pH试纸
使用方法:把小片pH试纸放在表面皿或玻璃片上,用干燥洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在干燥的pH试纸上,试纸变色后,与标准比色卡对比,即可确定溶液的pH。
(2)pH计
又叫酸度计,可用于精密测量溶液的pH,其量程为0~14。
易错辨析1
(1)升高温度,若KW增大到1×10-12,则纯水电离出的c(H+)=1×10-6 mol·L-1。
(　　)
(2)在纯水中加入少量酸,水的电离平衡逆向移动,KW减小。(　　)
(3)25 ℃时NH4Cl溶液的KW小于100 ℃时NaCl溶液的KW。(　　)
√
×
提示 在纯水中加入少量酸,溶液中c(H+)增大,水的电离平衡逆向移动,但KW不变。
√
微思考
自学教材“pH试纸和pH计”。思考:用湿润的pH试纸测定溶液的pH,是否一定存在实验误差
提示 不一定。若为中性溶液,所测溶液的pH不变。若为酸性溶液,所测pH偏大;若为碱性溶液,所测溶液pH偏小。
深化理解
溶液酸碱性与pH关系的理解
(1)常温下,pH=0的溶液不是酸性最强的溶液,pH=14的溶液也不是碱性最强的溶液。
易错辨析2
(1)某溶液的pH=7,该溶液一定显中性。(　　)
(2)25 ℃与60 ℃时,水的pH相等。(　　)
(3)在100 ℃时,纯水的pH<7。(　　)
(4)用广泛pH试纸测得某溶液的pH为3.4。(　　)
×
提示 温度不确定,pH=7的溶液不一定显中性。
×
提示 升高温度,水的电离程度增大,c(H+)增大,因此水的pH减小。
√
×
提示 广泛pH试纸测得的pH只能取整数。
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
水的电离方程式为H2O H++OH-,KW=c(H+)·c(OH-)。
(1)在溶液中水电离产生的c(H+)水和c(OH-)水有什么关系
(2)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 以稀盐酸和稀NaOH溶液为例进行分析。
提示 水电离产生的c(H+)水=c(OH-)水。
提示 不一定。c(H+)和c(OH-)均指溶液中的H+或OH-的总浓度,如稀盐酸中的H+包括HCl和H2O电离产生的H+,即c(H+)=c(H+)酸+c(H+)水,而OH-全部来自水的电离;在稀NaOH溶液中OH-包括NaOH电离产生的OH-和水电离产生的OH-,即c(OH-)=c(OH-)碱+c(OH-)水,而H+全部来自水的电离。
(3)常温下,0.1 mol·L-1的盐酸中由水电离产生的c(H+)水是多少 在0.1
mol·L-1的NaOH溶液中由水电离产生的c(OH-)水是多少
方法突破
通过“三看”分析外界条件对水的电离平衡H2O H++OH-的影响
(1)“一看”是否加入了H+或OH-。
(2)若未加入H+或OH-,“二看”加入的物质是否与H+或OH-反应。
(3)若未加入其他物质,“三看”温度的变化。
应用体验
视角1影响水的电离平衡的因素
1.下列说法中正确的是(　　)
A.水是极弱的电解质,它能微弱电离出H+,所以严格地说纯水呈微酸性
B.向水中加入稀氨水,水的电离平衡逆向移动,c(OH-)降低
C.25 ℃纯水中c(OH-)·c(H+)=KW,稀酸、稀碱溶液中KW=c(OH-)·c(H+)≠10-14
D.H2O H++OH-是吸热过程,所以温度升高,平衡向电离方向移动,KW随之增大
D
解析 水是极弱的电解质,它能微弱电离出等量的H+和OH-,故纯水呈中性,A项错误;向水中加入稀氨水,一水合氨能电离出 和OH-,则溶液中c(OH-)增大,B项错误;25 ℃时,纯水中c(OH-)·c(H+)=KW=10-14,KW只与温度有关,温度不变,KW不变,故稀酸、稀碱溶液中KW=c(OH-)·c(H+)=10-14,C项错误;水的电离是吸热过程,温度升高,平衡向电离方向移动,H+和OH-浓度增大,故KW增大,D项正确。
视角2水的电离平衡图像
2.水的电离平衡曲线如图所示,下列说法不正确的是(　　)
A.A、C两点可能为纯水
B.从A点到C点,可采用的方法:升高温度,同时在水中加入少量氯化钠固体
C.从C点到D点,可采用的方法:降低温度,同时在水中加入少量硫酸氢钠固体
D.从A点到D点,可采用的方法:温度不变,同时在水中加入少量碱
D
解析 A、C两点c(OH-)=c(H+),所以A、C两点可能为纯水,A项正确;从A点到C点,可采用的方法是升高温度,同时在水中加入少量氯化钠固体,氯化钠不影响溶液的酸碱性,B项正确;从C点到D点,可采用的方法是降低温度到A点,KW减小,然后在水中加入少量硫酸氢钠固体,NaHSO4为强电解质,其电离方程式为NaHSO4===H++Na++ ,c(H+)增大,从而可由A点到D点,C项正确;在A点,温度不变,在水中加入少量碱,c(OH-)增大,c(H+)减小,不能到D点,故D项错误。
【变式设问】
(1)根据图像计算T ℃时水的离子积常数。
(2)A、B、C三点对应水的电离度由大到小的顺序为　　　　　。
提示 KW=10-6×10-6=10-12。
提示 B>C>A。
视角3影响水的离子积常数(KW)的因素
3.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随压强的增大而增大
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在酸溶液中会增大
C
解析 水的离子积常数的表达式是KW=c(H+)·c(OH-),KW是温度的函数,不随溶液中c(H+)和c(OH-)的变化而变化,也不随压强的变化而变化,C项正确。
视角4水的电离的计算
4.25 ℃时,把1 mL 0.1 mol·L-1的稀硫酸加水稀释至溶液体积变为2 L,在此溶液中,由水电离产生的H+的浓度接近于(　　)
A.1×10-4 mol·L-1
B.1×10-8 mol·L-1
C.1×10-11 mol·L-1
D.1×10-10 mol·L-1
D
解析 0.1 mol·L-1的稀硫酸中H+浓度为0.2 mol·L-1,则稀释后
1×10-10 mol·L-1,由水电离产生的H+的浓度等于溶液中OH-浓度,因此水电离产生的c(H+)水为1×10-10mol·L-1。
归纳总结　计算酸溶液或碱溶液中由水电离产生的H+或OH-浓度的方法
(1)酸溶液中H+主要来自酸的电离,因此可根据溶液中c(H+)和KW计算溶液中的c(OH-),由水电离产生的H+或OH-的浓度等于溶液中的c(OH-)。
(2)碱溶液中OH-主要来自碱的电离,因此根据溶液中c(OH-)和KW计算溶液中的c(H+),由水电离产生的H+或OH-浓度等于溶液中的c(H+)。
探究二　溶液的酸碱性
情境探究
在测定溶液酸碱性的实验中,两个小组总共用五种方法进行了如下实验:
第一小组:用酸碱指示剂测定溶液的酸碱性。
已知:常见酸碱指示剂的变色范围
指示剂 变化范围
紫色石蕊 pH<5红色 5~8紫色 >8蓝色
酚酞 pH<8.2无色 8.2~10浅红色 >10红色
甲基橙 pH<3.1红色 3.1~4.4橙色 >4.4黄色
第一个方案是使用甲基橙;
第二个方案是使用紫色石蕊;
第三个方案是使用酚酞。
第二小组:用pH试纸测定溶液的酸碱性。
第四个方案是用干燥的pH试纸进行测定;
第五个方案是用湿润的pH试纸进行测定。
(1)从理论上分析,两个小组中最合理的是哪一个小组
提示 第二小组。因为第一小组三个方案中均不能较准确判断溶液的酸碱性,只能大体区分一下。
(2)上述五种方案中最合理的是哪个方案
提示 第四个方案最合理。第五个方案用湿润的pH试纸可能会造成误差。
方法突破
溶液的酸碱性
应用体验
视角1溶液酸碱性的判断
1.[溶液酸碱性的理解]下列关于溶液酸碱性的说法正确的是(　　)
A.pH=7的溶液呈中性
B.中性溶液中一定有c(H+)=1.0×10-7 mol·L-1
C.c(OH-)=c(H+)的溶液呈中性
D.在100 ℃时,纯水的pH<7,因此显酸性
C
解析 A项未给出温度,不能确定pH=7的溶液是否呈中性,所以错误;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。
2.[溶液酸碱性的定量判断]某温度时水的离子积常数为1×10-12,若该温度下某溶液中c(H+)=1×10-7 mol·L-1,则该溶液(　　)
A.呈碱性
B.呈酸性
C.呈中性
D.c(OH-)=10c(H+)
A
解析 溶液中c(OH-)= mol·L-1=1×10-5 mol·L-1,c(OH-)>c(H+),溶液呈碱性。
3.[水的电离与溶液酸碱性关系]常温下,某溶液中由水电离出来的c(H+)=1.0×10-12 mol·L-1,该溶液可能是(　　)
①二氧化硫的水溶液　②氯化钠溶液　③硝酸钠溶液　④氨水
A.①④ B.①②
C.②③ D.③④
A
解析 常温下某溶液中由水电离出来的c(H+)=1.0×10-12 mol·L-1,说明水的电离受到抑制,则溶液中的溶质可能为酸或碱,因此①④正确。
【变式设问】
常温下,由水电离出来的c(H+)=1.0×10-12 mol·L-1的溶液中,若溶质为H2SO3或NH3,则溶液的pH分别是多少
提示 若溶质为H2SO3,则溶液呈酸性,溶液中OH-来自水的电离,溶液中c(OH-)=1.0×10-12 mol·L-1,溶液中c(H+)= mol·L-1=10-2mol·L-1,
pH=2。若溶质为NH3,则溶液呈碱性,溶液中H+来自水的电离,溶液中c(H+)=1.0×10-12mol·L-1,pH=12。
视角2pH试纸的使用
4.关于pH的测定,下列说法正确的是(　　)
A.用pH试纸测定溶液的pH,在使用之前应用蒸馏水润湿
B.用广泛pH试纸测得某氢氧化钠溶液的pH=10.6
C.利用酸、碱指示剂可以测溶液的pH
D.pH计是精确测定溶液pH的仪器
D
解析 用pH试纸测定溶液的pH时不能用水润湿,A错误;广泛pH试纸的测量结果只能是整数,B错误;酸碱指示剂只能测定溶液的酸碱性,不能测定溶液的pH,C错误;pH计能够精确测定溶液的pH,D正确。
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