人教版（2019）高中化学选择性必修一 第三章 水溶液中的离子反应与平衡 课件（19张）
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）高中化学选择性必修一 第三章 水溶液中的离子反应与平衡 课件（19张） |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 39.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2026-02-26 00:00:00 | ||
图片预览
文档简介
水溶液中的离子反应与平衡
——探秘某天然苏打水
一 探究：天然苏打水的碱性成因
某天然苏打水：
pH：8.9
钾：0.467 mg/L
钙：4.99 mg/L
镁：0.41 mg/L
HCO3?：342 mg/L
偏硅酸根：19 mg/L
?
某天然苏打水：
pH：8.9
钾：0.467 mg/L
钙：4.99 mg/L
镁：0.41 mg/L
HCO3?：342 mg/L
偏硅酸根：19 mg/L
?
HCO3?+H2O ? H2CO3+OH-
?
Kh ＝ ????W????a1
?
HCO3? ? H++CO32?
?
Ka2＝10-10.33
＝10-7.65
25℃，H2CO3电离平衡常数
Ka1＝4.5×10-7≈10-6.35
Ka2＝4.7×10-11≈10-10.33
c (HCO3?)＞c (H2CO3)＞c (CO32?)
?
此天然苏打水中三种含碳微粒H2CO3、HCO3?、CO32?浓度大小关系如何？
?
一 探究：天然苏打水的碱性成因
某天然苏打水：
pH：8.9
钾：0.467 mg/L
钙：4.99 mg/L
镁：0.41 mg/L
HCO3?：342 mg/L
偏硅酸根：19 mg/L
?
此天然苏打水中CO32?、H2CO3物质的量浓度之比为多少？
?
25℃，H2CO3电离平衡常数
Ka1＝4.5×10-7≈10-6.35
Ka2＝4.7×10-11≈10-10.33
Ka1＝????(H+)·????(HCO3?)????(H2CO3)
Ka2＝????(H+)·????(CO32?)????(HCO3?)
?
一 探究：天然苏打水的碱性成因
某天然苏打水：
pH：8.9
钾：0.467 mg/L
钙：4.99 mg/L
镁：0.41 mg/L
HCO3?：342 mg/L
偏硅酸根：19 mg/L
?
此天然苏打水中CO32?、H2CO3物质的量浓度之比为多少？
?
25℃，H2CO3电离平衡常数
Ka1＝4.5×10-7≈10-6.35
Ka2＝4.7×10-11≈10-10.33
＝10-6.35×10-10.33＝10-16.68
Ka1×Ka2＝????(H+)·????(HCO3?)????(H2CO3)×????(H+)·????(CO32?)????(HCO3?)
?
＝????2(H+)·????(CO32?)????(H2CO3)
?
????(CO32?)????(H2CO3)＝10-16.68????2(H+)
?
＝10-16.6810-8.9×2＝101.12＞1
?
一 探究：天然苏打水的碱性成因
某天然苏打水：
pH：8.9
钾：0.467 mg/L
钙：4.99 mg/L
镁：0.41 mg/L
HCO3?：342 mg/L
偏硅酸根：19 mg/L
?
25℃，H2CO3电离平衡常数
Ka1＝4.5×10-7≈10-6.35
Ka2＝4.7×10-11≈10-10.33
一 探究：天然苏打水的碱性成因
Ka1＝????(H+)·????(HCO3?)????(H2CO3) Ka2＝????(H+)·????(CO32?)????(HCO3?)
?
（考虑二氧化碳逸出）
6.35
10.33
8.9
6.35
10.33
8.9
H2CO3 HCO3? CO32?
?
HCO3? CO32?
?
H2CO3
某天然苏打水：
pH：8.9
钾：0.467 mg/L
钙：4.99 mg/L
镁：0.41 mg/L
HCO3?：342 mg/L
偏硅酸根：19 mg/L
?
25℃，H2CO3电离平衡常数
Ka1＝4.5×10-7≈10-6.35
Ka2＝4.7×10-11≈10-10.33
6.35
10.33
H2CO3 HCO3? CO32?
?
Ka1×Ka2＝????2(H+)·????(CO32?)????(H2CO3)
?
8.34
一 探究：天然苏打水的碱性成因
pH
某天然苏打水：
pH：8.9
钾：0.467 mg/L
钙：4.99 mg/L
镁：0.41 mg/L
HCO3?：342 mg/L
偏硅酸根：19 mg/L
?
此天然苏打水中三种含碳微粒H2CO3、HCO3?、CO32?浓度大小关系如何？
?
25℃，H2CO3电离平衡常数
Ka1＝4.5×10-7≈10-6.35
Ka2＝4.7×10-11≈10-10.33
{BEFB961B-963E-4895-B45A-8F397C2B846F}判断方法
结论
HCO3?水解程度大于电离
c (H2CO3)＞c (CO32?)
计算Ka1×Ka2
c (H2CO3)＜c (CO32?)
分布系数图
c (H2CO3)＜c (CO32?)
{BEFB961B-963E-4895-B45A-8F397C2B846F}判断方法
结论
计算Ka1×Ka2
分布系数图
pH=8.9
资料显示：25℃时，饱和NaHCO3溶液pH≈8.4
一 探究：天然苏打水的碱性成因
二 处理：解决水源地水中的部分离子浓度过高问题
子任务1：解除“红褐色”困扰
4Fe2+ + O2 + 10H2O = 4Fe(OH)3↓ + 8H+
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
方案内容或措施
优缺点分析
①
②
HCO3?+H+ ? H2CO3
?
二 处理：解决水源地水中的部分离子浓度过高问题
子任务1：解除“红褐色”困扰
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
方案内容或措施
优缺点分析
①
曝气过滤再灌装
常见的工业水处理方法
②
调节pH抑制水解
需调至较强酸性
③
开采后立即用离子交换树脂去除水中的Fe??
有效
但改变了水的成分
4Fe2+ + O2 + 10H2O = 4Fe(OH)3↓ + 8H+
HCO3?+H+ ? H2CO3
?
pH：8.9
钾：0.467 mg/L
钙：4.99 mg/L
镁：0.41 mg/L
HCO3?：342 mg/L
偏硅酸根：19 mg/L
?
HCO3?+H2O ? H2CO3+OH-
?
HCO3? ? H++CO32?
?
CO32?(aq)+ Ca2+(aq) ? CaCO3(s)
?
二 处理：解决水源地水中的部分离子浓度过高问题
子任务2：探秘“加热后产生白色水垢”
2HCO3? ? CO32?+H2CO3
?
Ka2＝10-10.33
Kh ＝10-7.65
（HCO3?的自耦电离）
?
K ＝ ????a2????a1
?
＝10?10.3310?6.35
＝10-3.98
?
二 处理：解决水源地水中的部分离子浓度过高问题
子任务2：探秘“加热后产生白色水垢”
{68B329D3-1531-489F-B401-69853BB34845}试剂1
试剂2
现象
0.01 mol/L CaCl2溶液
0.01 mol/L NH4HCO3溶液
0.01 mol/L CuSO4溶液
pH：8.9
钾：0.467 mg/L
钙：4.99 mg/L
镁：0.41 mg/L
HCO3?：342 mg/L
偏硅酸根：19 mg/L
?
CaSiO3……
CO32?(aq)+ Mg2+(aq) ? MgCO3(s)
?
MgCO3+ 2H2O ? Mg(OH)2+H2CO3
二 处理：解决水源地水中的部分离子浓度过高问题
子任务2：探秘“加热后产生白色水垢”
HCO3?+H2O ? H2CO3+OH-
?
HCO3? ? H++CO32?
?
2HCO3?+ Ca2+ ? CaCO3(s)+H2CO3
?
2HCO3? ? CO32?+H2CO3
?
CO2(aq) ? CO2(g)
?
加热时，溶液pH如何变化？
如图为某实验测得0.1 mol·L-1NaHCO3溶液在升温过程中(不考虑水挥发)的pH变化曲线。试回答：
(1)a、c两点溶液的c(OH—)是否相同？
(2)试解释ab段pH减小的原因
(3)判断大小：a点时，Kw______Ka1(H2CO3)·Ka2(H2CO3)
(4)试写出b点溶液中电荷守恒
二 处理：解决水源地水中的部分离子浓度过高问题
子任务2：探秘“加热后产生白色水垢”
H2O ? H++OH-
{DE09E060-1A5E-47EE-A4FD-2900BBC9AEC3}苏打水
pH
离子浓度(忽略其他离子)
水源地
9.0
钙：50 mg/L
HCO3?：543 mg/L
{DE09E060-1A5E-47EE-A4FD-2900BBC9AEC3}苏打水
pH
离子浓度(忽略其他离子)
水源地
9.0
钙：50 mg/L
{2D5ABB26-0587-4C30-8999-92F81FD0307C}10-2.9 mol/L
10-2.0 mol/L
25℃，
Ka2(H2CO3)＝4.7×10-11≈10-10.3
Ksp (CaCO3)=3.4×10-9≈10-8.5
Qc＝c (CO32?)×c (Ca2+)
?
＝????????2·????(HCO3?)????(H+)×c (Ca2+)
?
＝10?10.3×10?2.010?9.0×10-2.9＝10-6.2
?
Qc＞Ksp
????????2＝????(H+)·????(CO32?)????(HCO3?)
?
二 处理：解决水源地水中的部分离子浓度过高问题
子任务3：预测“常温时水源地是否会产生CaCO3沉淀”
二 处理：解决水源地水中的部分离子浓度过高问题
子任务4：软化“水源地硬水（钙镁离子过多）”
口感涩
糖
冲淡
苦涩味
柠檬酸
起泡
改善口感
小苏打
钠离子摄入过多会导致血压升高、增加心血管疾病风险、加重肾脏负担
可溶性钙盐和碳酸盐/碳酸氢盐
精确控制CO2压力→调控pH
三 抉择：分析与评价市售苏打水
天然苏打水：
矿物质成分和碱性特性天然形成，通常不添加碳酸钠或碳酸氢钠等食品添加剂
01
人工合成苏打水：绝大部分是在纯净水中压入二氧化碳，并添加甜味剂和香料的人工合成碳酸饮料
02
矿化苏打水：
模拟天然苏打水的成矿原理，在纯净水中复配矿物质和二氧化碳，获得接近天然苏打水口感
与成分的饮品
03
三 抉择：分析与评价市售苏打水
探秘某天然苏打水
解决水溶液平衡问题的核心思路
识别体系中存在的平衡类型
选取并运用核心思路
形成解决方案
“抓常数”
（定量计算基础）
“抓守恒”
（关系梳理利器）
“看坐标”
（图像分析关键）
Ka、Kb、Kw
Kh、Ksp、Kf
物料守恒
电荷守恒
质子守恒
抓关键点
看单位
一瓶水
一套理论
一项技术
——探秘某天然苏打水
一 探究：天然苏打水的碱性成因
某天然苏打水：
pH：8.9
钾：0.467 mg/L
钙：4.99 mg/L
镁：0.41 mg/L
HCO3?：342 mg/L
偏硅酸根：19 mg/L
?
某天然苏打水：
pH：8.9
钾：0.467 mg/L
钙：4.99 mg/L
镁：0.41 mg/L
HCO3?：342 mg/L
偏硅酸根：19 mg/L
?
HCO3?+H2O ? H2CO3+OH-
?
Kh ＝ ????W????a1
?
HCO3? ? H++CO32?
?
Ka2＝10-10.33
＝10-7.65
25℃，H2CO3电离平衡常数
Ka1＝4.5×10-7≈10-6.35
Ka2＝4.7×10-11≈10-10.33
c (HCO3?)＞c (H2CO3)＞c (CO32?)
?
此天然苏打水中三种含碳微粒H2CO3、HCO3?、CO32?浓度大小关系如何？
?
一 探究：天然苏打水的碱性成因
某天然苏打水：
pH：8.9
钾：0.467 mg/L
钙：4.99 mg/L
镁：0.41 mg/L
HCO3?：342 mg/L
偏硅酸根：19 mg/L
?
此天然苏打水中CO32?、H2CO3物质的量浓度之比为多少？
?
25℃，H2CO3电离平衡常数
Ka1＝4.5×10-7≈10-6.35
Ka2＝4.7×10-11≈10-10.33
Ka1＝????(H+)·????(HCO3?)????(H2CO3)
Ka2＝????(H+)·????(CO32?)????(HCO3?)
?
一 探究：天然苏打水的碱性成因
某天然苏打水：
pH：8.9
钾：0.467 mg/L
钙：4.99 mg/L
镁：0.41 mg/L
HCO3?：342 mg/L
偏硅酸根：19 mg/L
?
此天然苏打水中CO32?、H2CO3物质的量浓度之比为多少？
?
25℃，H2CO3电离平衡常数
Ka1＝4.5×10-7≈10-6.35
Ka2＝4.7×10-11≈10-10.33
＝10-6.35×10-10.33＝10-16.68
Ka1×Ka2＝????(H+)·????(HCO3?)????(H2CO3)×????(H+)·????(CO32?)????(HCO3?)
?
＝????2(H+)·????(CO32?)????(H2CO3)
?
????(CO32?)????(H2CO3)＝10-16.68????2(H+)
?
＝10-16.6810-8.9×2＝101.12＞1
?
一 探究：天然苏打水的碱性成因
某天然苏打水：
pH：8.9
钾：0.467 mg/L
钙：4.99 mg/L
镁：0.41 mg/L
HCO3?：342 mg/L
偏硅酸根：19 mg/L
?
25℃，H2CO3电离平衡常数
Ka1＝4.5×10-7≈10-6.35
Ka2＝4.7×10-11≈10-10.33
一 探究：天然苏打水的碱性成因
Ka1＝????(H+)·????(HCO3?)????(H2CO3) Ka2＝????(H+)·????(CO32?)????(HCO3?)
?
（考虑二氧化碳逸出）
6.35
10.33
8.9
6.35
10.33
8.9
H2CO3 HCO3? CO32?
?
HCO3? CO32?
?
H2CO3
某天然苏打水：
pH：8.9
钾：0.467 mg/L
钙：4.99 mg/L
镁：0.41 mg/L
HCO3?：342 mg/L
偏硅酸根：19 mg/L
?
25℃，H2CO3电离平衡常数
Ka1＝4.5×10-7≈10-6.35
Ka2＝4.7×10-11≈10-10.33
6.35
10.33
H2CO3 HCO3? CO32?
?
Ka1×Ka2＝????2(H+)·????(CO32?)????(H2CO3)
?
8.34
一 探究：天然苏打水的碱性成因
pH
某天然苏打水：
pH：8.9
钾：0.467 mg/L
钙：4.99 mg/L
镁：0.41 mg/L
HCO3?：342 mg/L
偏硅酸根：19 mg/L
?
此天然苏打水中三种含碳微粒H2CO3、HCO3?、CO32?浓度大小关系如何？
?
25℃，H2CO3电离平衡常数
Ka1＝4.5×10-7≈10-6.35
Ka2＝4.7×10-11≈10-10.33
{BEFB961B-963E-4895-B45A-8F397C2B846F}判断方法
结论
HCO3?水解程度大于电离
c (H2CO3)＞c (CO32?)
计算Ka1×Ka2
c (H2CO3)＜c (CO32?)
分布系数图
c (H2CO3)＜c (CO32?)
{BEFB961B-963E-4895-B45A-8F397C2B846F}判断方法
结论
计算Ka1×Ka2
分布系数图
pH=8.9
资料显示：25℃时，饱和NaHCO3溶液pH≈8.4
一 探究：天然苏打水的碱性成因
二 处理：解决水源地水中的部分离子浓度过高问题
子任务1：解除“红褐色”困扰
4Fe2+ + O2 + 10H2O = 4Fe(OH)3↓ + 8H+
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
方案内容或措施
优缺点分析
①
②
HCO3?+H+ ? H2CO3
?
二 处理：解决水源地水中的部分离子浓度过高问题
子任务1：解除“红褐色”困扰
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
方案内容或措施
优缺点分析
①
曝气过滤再灌装
常见的工业水处理方法
②
调节pH抑制水解
需调至较强酸性
③
开采后立即用离子交换树脂去除水中的Fe??
有效
但改变了水的成分
4Fe2+ + O2 + 10H2O = 4Fe(OH)3↓ + 8H+
HCO3?+H+ ? H2CO3
?
pH：8.9
钾：0.467 mg/L
钙：4.99 mg/L
镁：0.41 mg/L
HCO3?：342 mg/L
偏硅酸根：19 mg/L
?
HCO3?+H2O ? H2CO3+OH-
?
HCO3? ? H++CO32?
?
CO32?(aq)+ Ca2+(aq) ? CaCO3(s)
?
二 处理：解决水源地水中的部分离子浓度过高问题
子任务2：探秘“加热后产生白色水垢”
2HCO3? ? CO32?+H2CO3
?
Ka2＝10-10.33
Kh ＝10-7.65
（HCO3?的自耦电离）
?
K ＝ ????a2????a1
?
＝10?10.3310?6.35
＝10-3.98
?
二 处理：解决水源地水中的部分离子浓度过高问题
子任务2：探秘“加热后产生白色水垢”
{68B329D3-1531-489F-B401-69853BB34845}试剂1
试剂2
现象
0.01 mol/L CaCl2溶液
0.01 mol/L NH4HCO3溶液
0.01 mol/L CuSO4溶液
pH：8.9
钾：0.467 mg/L
钙：4.99 mg/L
镁：0.41 mg/L
HCO3?：342 mg/L
偏硅酸根：19 mg/L
?
CaSiO3……
CO32?(aq)+ Mg2+(aq) ? MgCO3(s)
?
MgCO3+ 2H2O ? Mg(OH)2+H2CO3
二 处理：解决水源地水中的部分离子浓度过高问题
子任务2：探秘“加热后产生白色水垢”
HCO3?+H2O ? H2CO3+OH-
?
HCO3? ? H++CO32?
?
2HCO3?+ Ca2+ ? CaCO3(s)+H2CO3
?
2HCO3? ? CO32?+H2CO3
?
CO2(aq) ? CO2(g)
?
加热时，溶液pH如何变化？
如图为某实验测得0.1 mol·L-1NaHCO3溶液在升温过程中(不考虑水挥发)的pH变化曲线。试回答：
(1)a、c两点溶液的c(OH—)是否相同？
(2)试解释ab段pH减小的原因
(3)判断大小：a点时，Kw______Ka1(H2CO3)·Ka2(H2CO3)
(4)试写出b点溶液中电荷守恒
二 处理：解决水源地水中的部分离子浓度过高问题
子任务2：探秘“加热后产生白色水垢”
H2O ? H++OH-
{DE09E060-1A5E-47EE-A4FD-2900BBC9AEC3}苏打水
pH
离子浓度(忽略其他离子)
水源地
9.0
钙：50 mg/L
HCO3?：543 mg/L
{DE09E060-1A5E-47EE-A4FD-2900BBC9AEC3}苏打水
pH
离子浓度(忽略其他离子)
水源地
9.0
钙：50 mg/L
{2D5ABB26-0587-4C30-8999-92F81FD0307C}10-2.9 mol/L
10-2.0 mol/L
25℃，
Ka2(H2CO3)＝4.7×10-11≈10-10.3
Ksp (CaCO3)=3.4×10-9≈10-8.5
Qc＝c (CO32?)×c (Ca2+)
?
＝????????2·????(HCO3?)????(H+)×c (Ca2+)
?
＝10?10.3×10?2.010?9.0×10-2.9＝10-6.2
?
Qc＞Ksp
????????2＝????(H+)·????(CO32?)????(HCO3?)
?
二 处理：解决水源地水中的部分离子浓度过高问题
子任务3：预测“常温时水源地是否会产生CaCO3沉淀”
二 处理：解决水源地水中的部分离子浓度过高问题
子任务4：软化“水源地硬水（钙镁离子过多）”
口感涩
糖
冲淡
苦涩味
柠檬酸
起泡
改善口感
小苏打
钠离子摄入过多会导致血压升高、增加心血管疾病风险、加重肾脏负担
可溶性钙盐和碳酸盐/碳酸氢盐
精确控制CO2压力→调控pH
三 抉择：分析与评价市售苏打水
天然苏打水：
矿物质成分和碱性特性天然形成，通常不添加碳酸钠或碳酸氢钠等食品添加剂
01
人工合成苏打水：绝大部分是在纯净水中压入二氧化碳，并添加甜味剂和香料的人工合成碳酸饮料
02
矿化苏打水：
模拟天然苏打水的成矿原理，在纯净水中复配矿物质和二氧化碳，获得接近天然苏打水口感
与成分的饮品
03
三 抉择：分析与评价市售苏打水
探秘某天然苏打水
解决水溶液平衡问题的核心思路
识别体系中存在的平衡类型
选取并运用核心思路
形成解决方案
“抓常数”
（定量计算基础）
“抓守恒”
（关系梳理利器）
“看坐标”
（图像分析关键）
Ka、Kb、Kw
Kh、Ksp、Kf
物料守恒
电荷守恒
质子守恒
抓关键点
看单位
一瓶水
一套理论
一项技术