高中化学第1节 水与水溶液第1课时导学案

第1节　水与水溶液

第1课时　水的电离及电解质在水溶液中的存在形态

一、水的电离

1．水的电离

2．水的离子积

微点拨：KW适用于所有的电解质溶液，不仅仅适用于纯水。

二、电解质在水溶液中的存在形态

1．强、弱电解质的概念

(1)强电解质：在稀的水溶液中能完全电离的电解质。

(2)弱电解质：在稀的水溶液中部分电离的电解质。

2．电解质与物质类别及在水溶液中的存在形态

3．电离方程式

书写电离方程式时，强电解质用“===”，弱电解质用“”。如

(1)NaCl的电离方程式为NaCl===Na＋＋Cl－。

(2)醋酸和一水合氨的电离方程式分别为CH3COOHCH3COO－＋H＋，NH3·H2ONH＋OH－。

4．溶剂化作用

(1)溶剂化作用是指溶质离子或分子与溶剂分子相互吸引的作用。

(2)电解质溶于水后的存在形态：由于溶剂化作用，电解质溶于水后以“水合离子”或“水合分子”的形态存在。

1．判断对错(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。)

(1)25 ℃时，0.1 mol·L－1的NaOH溶液中KW＝1×10－13 mol2·L－2。(　　)

(2)某温度下，纯水中的c平(H＋)＝2×10－7mol·L－1，则c平(OH－)＝。(　　)

(3)25 ℃时，0.01 mol·L－1的盐酸中，c平(OH－)＝1.0×10－12 mol·L－1。(　　)

(4)强电解质的水溶液中无溶质分子，弱电解质的水溶液中有溶质分子。(　　)

(5)强电解质溶液的导电能力强，弱电解质溶液的导电能力弱。(　　)

提示：(1)×　25 ℃时，KW＝1.0×10－14 mol2·L－2。

(2)×　纯水中c平(H＋)＝c平(OH－)＝2×10－7 mol·L－1。

(3)√　(4)√

(5)×　溶液的导电性与离子浓度大小有关，与电解质的强弱无关。

2．水是最宝贵的资源之一。下列表述正确的是(　　)

A．4 ℃时，纯水的pH＝7

B．温度升高，纯水中的c平(H＋)增大，c平(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．在纯水中加入少量硫酸铵，可促进水的电离，使水的离子积增大

C　[25 ℃时，纯水的pH＝7,4 ℃时，纯水的电离程度减小，pH稍大于7，A错误；温度升高，水的电离平衡向右移动，c平(H＋)与c平(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1.0×10－7 mol·L－1，所以纯水中主要存在形态是水分子，C正确；水的离子积不受溶液酸碱性的影响，温度不变，水的离子积则不变，D错误。]

3．下列说法中，正确的是    (　　)

A．强电解质溶液的导电性一定比弱电解质溶液强

B．强电解质的水溶液中不存在分子

C．SO2和乙醇均属共价化合物，在水中都不能电离，均属非电解质

D．不同的弱电解质只要物质的量浓度相同，电离程度也相同

C　[溶液的导电能力与溶液中离子浓度及离子所带电荷数有关，与电解质的强弱无关，强电解质溶液的导电能力不一定比弱电解质溶液强，故A错误；强电解质溶于水的部分完全电离，但水是弱电解质，微弱电离，大部分以水分子的形式存在，故B错误；SO2自身不能电离，是非电解质，乙醇在水中不能电离，是非电解质，故C正确；不同的弱电解质浓度相同时，电离程度不一定相同，故D错误。]

水的电离

(素养养成——宏观辨识与微观探析)

Mg与滴有酚酞的冷水和热水的反应

1．两支试管中分别有什么现象？为什么？

提示：盛冷水的试管中：镁带表面有少量气泡产生，在镁带周围溶液变为极浅的红色；盛热水的试管中：镁带表面有大量气泡产生，溶液变为红色。

由于温度升高使水的电离平衡正向移动，c平(H＋)增大，所以化学反应速率增大。

2．两支试管中c平(OH－)、c平(H＋)是定值吗？两支试管中c平(OH－)、c平(H＋)相等吗？

提示：c平(OH－)、c平(H＋)是定值，但不相等。

1．影响水电离平衡的因素

影响水的电离平衡的因素主要有温度、溶液的酸碱性等。外界条件对水的电离平衡的影响如下表：

2．水电离出的c平(H＋)和c平(OH－)的计算

(1)稀酸溶液中，c平(OH－)来源于水的电离，因此水电离的c平(H＋)水＝c平(OH－)＝。

(2)稀碱溶液中，c平(H＋)来源于水的电离，因此水电离的c平(OH－)水＝c平(H＋)＝。

【例1】　(1)向水中加入0.1 mol·L－1的盐酸，水的电离平衡向________方向移动。

(2)25 ℃时，0.1 mol·L－1的盐酸中，c平(H＋)＝________mol·L－1，c平(OH－)＝________mol·L－1，水电离出来的c平(H＋)＝________mol·L－1。

(3)某温度下测得纯水中c平(H＋)＝2×10－7 mol·L－1，则此时c平(OH－)＝______________；该温度下向纯水中加盐酸使c平(H＋)＝5×10－6 mol·L－1，则此时c平(OH－)＝______________。

[解析]　(1)酸会抑制水的电离。(2)加入盐酸，抑制水的电离，水电离出的

c平(H＋)可忽略不计，溶液中c平(H＋)＝0.1 mol·L－1，溶液中的c平(OH－)＝＝1.0×10－13 mol·L－1，水电离出来的c平(H＋)＝c平(OH－)溶＝1.0×10－13 mol·L－1。(3)纯水中c平(H＋)＝c平(OH－)，则c平(OH－)＝2×10－7 mol·L－1；则该温度下KW＝4×10－14 mol2·L－2，加入盐酸后，c平(OH－)＝ mol·L－1＝8×10－9 mol·L－1。

[答案]　(1)逆　(2)0.1　1.0×10－13　1.0×10－13

(3)2×10－7 mol·L－1　8×10－9 mol·L－1

[借题发挥]

常温时，水电离出的c平(H＋)为1×10－13 mol·L－1时，溶液的酸碱性如何？

[答案]　水电离产生的c平(H＋)＝1.0×10－13 mol·L－1，水的电离平衡受到抑制，有两种情况，①该溶液可能显酸性，c平(H＋)＝0.1 mol·L－1，②该溶液可能显碱性，c平(OH－)＝0.1 mol·L－1，故酸、碱都有可能。

水电离影响因素解疑

(1)能影响水的电离的酸和碱，不只有强酸、强碱，弱酸、弱碱也能抑制水的电离。

(2)水中加入酸(或碱)后，溶液中c平(H＋)[或c平(OH－)]虽然增大，但是c平

(OH－)[或c平(H＋)]减小，KW仍不变。

(3)不管是纯水还是在酸、碱、盐溶液中，水电离产生的c平(H＋)和c平(OH－)始终相等。

1．25 ℃时，水的电离达到平衡：H2OH＋＋OH－　ΔH>0，下列叙述正确的是 (　　)

A．向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c平(OH－)减小

B．向水中加入少量固体硫酸氢钠，c平(H＋)增大，KW不变

C．向水中加入少量CH3COOH，平衡逆向移动，c平(H＋)减小

D．加热，KW增大，pH不变

B　[加入稀氨水，NH3·H2O存在电离平衡：NH3·H2ONH＋OH－，使c平(OH－)增大，水的电离平衡逆向移动，A错误；加入NaHSO4，NaHSO4在水溶液中电离：NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO，使c平(H＋)增大，水的电离平衡逆向移动，由于温度不变，KW不变，B正确；加入CH3COOH，CH3COOH在水溶液中电离：CH3COOHCH3COO－＋H＋，使c平(H＋)增大，水的电离平衡逆向移动，C错误；升温促进水的电离，KW增大，c平(H＋)增大，pH减小，D错误。]

2．下列关于水的离子积常数的叙述中，正确的是  (　　)

A．因为水的离子积常数的表达式是KW＝c平(H＋)·c平(OH－)，所以KW随着溶液中H＋浓度或OH－浓度的变化而变化

B．水的离子积常数KW与水的电离常数K是同一个物理量

C．水的离子积常数仅仅是温度的函数，随着温度的变化而变化

D．水的离子积常数KW与水的电离常数K是两个没有任何关系的物理量

C　[水的离子积常数KW＝K·c平(H2O)，一定温度下K和c平(H2O)都是定值，所以KW仅仅是温度的函数，B、D项错误，C项正确。水的离子积常数的表达式是KW＝c平(H＋)·c平(OH－)，只要温度一定，KW就不变，溶液中H＋浓度变大，

OH－浓度就变小，反之亦然，A项错误。]

电解质的分类与电离

(素养养成——宏观辨识与微观探析)

某化学课外活动小组设计实验探究溶液导电性与离子浓度的关系。实验装置如下图所示，根据所学知识回答下列问题。

1．溶液为什么能导电？

提示：溶液中存在自由移动的离子。

2．接通电源后a，b两个灯泡哪个更亮？试分析原因。

提示：b灯泡更亮。CH3COOH是弱电解质，HCl是强电解质。相同浓度的盐酸和醋酸溶液中，盐酸中离子浓度更大，溶液导电性更强。

3．向烧杯①中加入适量NaOH(s)与CH3COOH恰好完全反应，能看到什么现象？试分析原因。

提示：a灯泡变亮。CH3COOH＋NaOH===CH3COONa＋H2O，原溶液CH3COOH为弱电解质，部分电离，恰好完全反应后生成CH3COONa，为强电解质，使烧杯①的溶液中离子浓度增大，溶液导电性增强。

1．强电解质与弱电解质比较

2．电离方程式的书写

(1)强电解质一步完全电离，一步写出，用“===”；弱电解质用“”。

(2)多元弱酸分步部分电离，分步写出，用“”；

如：H2SHS－＋H＋，HS－S2－＋H＋。

(3)多元弱碱分步部分电离，一步写出，用“”；

如：Fe(OH)3Fe3＋＋3OH－。

(4)强酸酸式盐一步完全电离，用“===”；

如：NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO。

(5)弱酸酸式盐分步电离，第一步完全电离出阳离子和弱酸酸根离子，用“===”，第二步弱酸酸根离子部分电离，用“”；如：NaHCO3===Na＋＋HCO，  HCOCO＋H＋。

(6)规范书写离子符号，要配平，满足元素守恒和电荷守恒。

小结：强等号弱可逆，多元弱酸分步写，多元弱碱一步写，弱酸酸式盐，强中还有弱。

【例2】　下列关于强、弱电解质的叙述中正确的是(　　)

A．强电解质都是离子化合物，弱电解质都是共价化合物

B．强电解质都是可溶性化合物，弱电解质都是难溶性化合物

C．强电解质熔化时都完全电离，弱电解质在水溶液中部分电离

D．强电解质不一定能导电，弱电解质溶液的导电能力不一定比强电解质弱

D　[HCl等共价化合物属强电解质，故A错；强、弱电解质与溶解性无关，故B错；强电解质熔化时不一定电离，如液态HCl，故C错。]

[借题发挥]

电解质溶液导电的实质是什么？溶液的导电能力又取决于什么？

[答案]　电解质溶液导电是电解的过程，发生了非自发氧化还原反应。溶液的导电能力取决于自由移动的离子浓度以及所带电荷数。

(1)NaHSO4电离要注意是在水溶液里，还是熔融状态。

(2)只含共价键的电解质只有在水溶液里才能发生电离(H2O除外)，液态和熔融状态均不电离。

(3)弱酸的酸式盐第一步是盐的完全电离，第二部是弱酸酸根的部分电离，容易出错。

1．下列事实不能证明CH3COOH是弱酸的是(　　)

A．CH3COOH溶液能使石蕊试液变红

B．0.1 mol·L－1 CH3COOH溶液中H＋浓度为0.01 mol·L－1　

C．物质的量浓度相同的CH3COOH溶液的导电能力比盐酸弱

D．0.01 mol·L－1 CH3COOH溶液中有两种分子存在

A　[无论醋酸是强酸还是弱酸都能使石蕊试液变红，故A符合题意；0.1

mol·L－1 CH3COOH溶液中c平(H＋)＝0.01 mol·L－1<0.1 mol·L－1，说明醋酸不能完全电离，是弱酸，故B不符合题意；物质的量浓度相同的CH3COOH溶液的导电能力比盐酸弱，说明醋酸不能完全电离，是弱酸，故C不符合题意；D项，0.01

mol·L－1 CH3COOH溶液中有两种分子存在，即溶液中存在CH3COOH分子和H2O分子，说明醋酸不能完全电离，是弱酸，故D不符合题意。]

2．下列物质在水溶液中的电离方程式书写正确的是(　　)

A．NaHSO4===Na＋＋HSO

B．HF===H＋＋F－

C．KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO

D．CH3COONH4CH3COO－＋NH

C　[NaHSO4在水溶液中完全电离，即NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO；CH3COONH4为强电解质，完全电离用“===”；HF为弱电解质，部分电离，用“”。]

3．在电解质溶液的导电性实验(装置如图所示)中，若向某一电解质溶液中逐滴加入另一溶液时，则灯泡由亮变暗，至熄灭后又逐渐变亮的是(　　)

A．盐酸中逐滴加入氢氧化钠溶液

B．醋酸溶液中逐滴加入氨水溶液

C．硫酸中逐滴加入氢氧化钡溶液

D．盐酸中逐滴加入硝酸银溶液

C　[盐酸中逐滴加入氢氧化钠溶液，由于溶液中存在Na＋和Cl－，故灯泡不会熄灭，A项不符合题意；醋酸溶液中逐滴加入氨水溶液，溶液中有强电解质醋酸铵生成，故灯泡会由暗变亮，B项不符合题意；硫酸中逐滴加入氢氧化钡溶液，二者完全反应时生成BaSO4沉淀和水，灯泡熄灭，再加入氢氧化钡溶液，灯泡又逐渐变亮，C项符合题意；盐酸中逐滴加入硝酸银溶液，溶液中存在H＋和NO，灯泡不会熄灭，D项不符合题意。]

水是一种电导体，这是一个基本常识。尽管水导电的现象看似很简单，但一直以来，科学家还没办法解释质子(氢原子核)本质上是如何在水中移动的。由耶鲁大学化学教授领导的一组研究人员首次对水分子中发生的电子转移拍摄了光谱快照，终于揭开了水如何导电之谜。   

科学家终于知道水的导电过程是水分子通过氧原子将质子从一个水分子转移到另一个水分子，就像分子接力赛一样。

1．水是强电解质还是弱电解质？

提示：水是弱电解质。

2．上述内容提到的质子是怎么产生的？用电离方程式表示。

提示：2H2OH3O＋＋OH－。

3．有哪些类别的物质能够抑制水的电离？

提示：酸、碱、某些酸式盐，如NaHSO4等。

通过本情境素材中水的电离及电离平衡移动的影响因素及是否是弱电解质的判断，提升了“宏观辨识与微观探析”的学科素养。

1．下列物质的水溶液能导电，且属于强电解质的是(　　)

A．CH3COOH　　 B．Cl2　　　

C．NH4HCO3 D．SO2

C　[CH3COOH在水溶液中能部分电离出CH3COO－和H＋，为弱电解质，故A错误；Cl2是单质，既不是电解质，也不是非电解质，故B错误；NH4HCO3在水溶液中能完全电离出自由移动的NH和HCO而导电，NH4HCO3是强电解质，故C正确；SO2在水溶液中与水反应生成亚硫酸，亚硫酸部分电离出自由移动的H＋和HSO而导电，二氧化硫自身不能电离，属于非电解质，故D错误。]

2．常温下，某溶液中由水电离出的c平(H＋)＝1.0×10－13 mol·L－1，该溶液可能是   (　　)

A．二氧化硫水溶液 B．氯化钠水溶液

C．硝酸钠水溶液 D．硫酸钠水溶液

A　[c平(H＋)水＝1.0×10－13 mol·L－1＜1.0×10－7 mol·L－1，说明水的电离受到抑制，溶液既可能呈酸性，也有可能呈碱性。A项，SO2＋H2OH2SO3，H2SO3HSO＋H＋，HSOSO＋H＋，溶液呈酸性。]

3．(双选)下列物质在水溶液中的电离方程式书写错误的是(　　)

A．NH3·H2O===NH＋OH－

B．Ba(OH)2===Ba2＋＋2OH－

C．H2SO4===2H＋＋SO

D．NaHCO3===Na＋＋H＋＋CO

AD　[NH3·H2O属于弱电解质，其电离方程式为NH3·H2ONH＋OH－。由于H2CO3为二元弱酸，HCO在离子方程式中不能写成H＋＋CO的形式，NaHCO3的电离方程式中HCO不能拆分，D项电离方程式应为NaHCO3===Na＋＋HCO。]

4．(素养题)某化学探究性学习小组在探究溶液导电性的实验中发现：往氢氧化钡溶液中滴加硫酸至过量，灯泡的明亮度变化是：明→暗→明，而向盐酸溶液中加入少量氢氧化钠固体灯泡的明亮程度没明显变化，他们由此得到了如下一些结论，其中合理的是    (　　)

A．溶液的导电性与溶液中离子的浓度有关

B．溶液的导电性与溶液中离子的种类有关

C．溶液的导电性与溶液中离子的种类和数目有关

D．往氢氧化钡溶液中滴加盐酸与滴加硫酸时现象相同

A　[溶液的导电性与溶液中离子的浓度和离子所带电荷数有关，A项合理，B、C项不合理；往氢氧化钡溶液中滴加硫酸会生成硫酸钡白色沉淀，而加入盐酸，溶液中没有明显现象，故现象不同，D项不合理。]

5．下列五种物质：(a)烧碱　(b)锌　(c)五氧化二磷　

(d)CH3COOH　(e)碳酸钡。

请将符合下列条件的物质的序号填写在横线上：

(1)难溶于水，但在高温条件下能分解的电解质是____________。

(2)固态和液态都能导电，但不是电解质的是________。

(3)固态不导电，但熔融状态和水溶液均能导电的是____________。

(4)固态和熔融状态都不能导电，其水溶液能导电，但是非电解质的是________。

[答案]　(1)(e)　(2)(b)　(3)(a)　(4)(c)