高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 水的电离和溶液的pH第1课时导学案

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 水的电离和溶液的pH第1课时导学案，共13页。学案主要包含了水的电离，溶液的酸碱性与pH等内容，欢迎下载使用。

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H2O＋H2OH3O＋＋OH－，也可简写为H2OH＋＋OH－。
2．水的离子积常数
(1)水的电离常数：K电离＝eq \f(cH＋·cOH－,cH2O)。
(2)水的离子积常数
Kw＝c(H＋)·c(OH－)。随着温度的升高，水的离子积增大。在室温下，纯水中的c(H＋)＝c(OH－)＝10－7 ml·L－1，Kw＝1.0×10－14。
(3)适用范围
Kw不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质溶液。
升高温度，水的平衡常数如何变化？
提示：升高温度，水的平衡常数增大。
二、溶液的酸碱性与pH
1．比较常温时下列情况中，c(H＋)和c(OH－)的值或变化趋势(选填“增大”或“减小”“1×10－7 ml·L－1”“相等”)
酸性溶液中是否含有OH－，碱性溶液中是否含有H＋？
提示：依据水的离子积常数Kw＝c(H＋)·c(OH－)可以判断，酸性溶液中、碱性溶液中均含有H＋和OH－。
2．溶液的酸碱性与c(H＋)、c(OH－)的关系(选填“＞”“＜”或“＝”)
3.溶液的酸碱性与pH
(1)pH
(2)溶液的酸碱性与pH的关系(常温下)
(3)溶液酸碱性的测定方法
①酸碱指示剂法
该法只能测其酸碱性，即pH的大致范围，不能测出具体数值，常见的酸碱指示剂的变色范围(pH)：
②利用pH试纸测定。使用pH试纸的正确操作为取一小块pH试纸于干燥洁净的玻璃片或表面皿上，用干燥洁净的玻璃棒蘸取试液点在试纸上，当试纸颜色变化稳定后迅速与标准比色卡对照，读出pH。
③利用pH计测定。仪器pH计可精确测定试液的pH(读至小数点后2位)。
(4)pH的应用
①医学上血液的pH是诊断疾病的一个重要参数。
②人体健康调节：如洗发时人们用的护发素主要功能是调节头发的pH使之达到适宜的酸碱度。
③环保领域中测定酸性或碱性废水的pH，利用中和反应进行处理。
④在农业生产中调节土壤的pH，更适宜农作物生长。
⑤在科学实验和工业生产中，溶液的pH是影响实验结果或产品质量、产量的一个关键因素。
某溶液的pH＝6，则该溶液一定显酸性吗？同样，某溶液的pH＝7，则该溶液一定显中性吗？
提示：pH＝6的溶液不一定显酸性，如100 ℃时蒸馏水的pH＝6，但呈中性；pH＝7的溶液不一定显中性，如100℃时pH＝7的溶液呈碱性。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)温度一定时，水的电离常数与水的离子积常数相等。(×)
(2)100 ℃的纯水中c(H＋)＝1×10－6 ml·L－1，此时水呈酸性。(×)
(3)任何温度下，利用H＋和OH－浓度的相对大小均可判断溶液的酸碱性。
(√)
(4)某溶液的c(H＋)＞10－7 ml·L－1，则该溶液呈酸性。(×)
2．25 ℃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(OH－)降低
B．向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(H＋)增大，Kw不变
C．向水中加入少量CH3COOH，平衡逆向移动，c(H＋)降低
D．将水加热，Kw增大，c(H＋)不变
B [本题考查外界条件对水的电离平衡的影响。解答时要先分析水的电离平衡的移动方向，再讨论c(H＋)、c(OH－)或Kw的变化。向水中加入稀氨水，c(OH－)增大，平衡逆向移动，c(H＋)减小，A项不正确；向水中加入少量固体NaHSO4：NaHSO4===Na＋＋H＋＋SOeq \\al(2－,4)，c(H＋)增大，但Kw不变，B项正确；向水中加入少量CH3COOH后，使水的电离平衡逆向移动，c(OH－)减小，c(H＋)增大，C项不正确；将水加热，水的电离平衡正向移动，c(H＋)、c(OH－)均增大，Kw增大，c(H＋)增大，D项不正确。]
3．常温下，某溶液中由水电离出的c(H＋)水＝1.0×10－13 ml·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(H＋)水＝1.0×10－13 ml·L－1＜1.0×10－7 ml·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，H2SO3HSOeq \\al(－,3)＋H＋，HSOeq \\al(－,3)SOeq \\al(2－,3)＋H＋，溶液呈酸性。B、C、D项溶液呈中性，不符合题意。]
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，说明纯水中部分水发生了电离。
[问题1] 由以上实验判断水是不是电解质？若是，请写出水的电离方程式，并判断由水分子电离出的OH－和H＋数目是否相等？
提示：水是弱电解质，H2OH＋＋OH－，水电离出的H＋和OH－的数目相等。
[问题2] 结合弱电解质电离平衡的影响因素，填写下表空白。
[问题3] 在水的离子积常数Kw＝c(H＋)·c(OH－)中，c(H＋)、c(OH－)都是水电离出的c(H＋)、c(OH－)吗？在酸或碱溶液中水电离出的c(H＋)与c(OH－)还相等吗？
提示：Kw＝c(H＋)·c(OH－)中，c(H＋)、c(OH－)不一定都是水电离出来的。在酸或碱溶液中水电离出的c(H＋)与c(OH－)相等。
水电离出的c(H＋)或c(OH－)的计算
Kw表达式中，c(H＋)、c(OH－)均表示整个溶液中总物质的量浓度，但是一般情况下有：
(1)酸溶液中Kw＝c(H＋)酸·c(OH－)水(忽略水电离出的H＋的浓度)，即c(H＋)水＝c(OH－)水＝Kw/c(H＋)酸。
(2)碱溶液中Kw＝c(H＋)水·c(OH－)碱(忽略水电离出的OH－的浓度)，即c(H＋)水＝Kw/c(OH－)碱。
(3)纯水中，水电离出的c(H＋)与水电离出的c(OH－)一定相等，即c(H＋)＝c(OH－)＝eq \r(Kw)。
1．常温下，0.1 ml·L－1的NaOH溶液中由水电离出的OH－的物质的量浓度为( )
A．0.1 ml·L－1
B．1.0×10－13 ml·L－1
C．1.0×10－7 ml·L－1
D．1.0×10－6 ml·L－1
B [NaOH为强碱，在水溶液中完全电离为Na＋和OH－，水电离出的OH－很少，可以忽略不计，所以0.1 ml·L－1的NaOH溶液中c(OH－)＝0.1 ml·L－1，则由水电离出的OH－的物质的量浓度＝c(H＋)＝eq \f(Kw,cOH－)＝eq \f(1.0×10－14,0.1)＝1.0×10－13 ml·L－1。]
2．已知水在25 ℃和100 ℃时，电离平衡曲线如图所示：
(1)25 ℃时水的电离平衡曲线应为________(填“A”或“B”)，请说明理由______________________________________。
(2)将A点变为B点，采取的措施是_______________________。
(3)C点c(H＋)＝________，D点c(OH－)＝________。
[解析] (1)水的电离是吸热过程，当温度升高时，促进水的电离，水的离子积增大，水中c(H＋)、c(OH－)都增大，结合图像中A、B曲线变化情况及c(H＋)、c(OH－)可以判断25 ℃时水的电离平衡曲线应为A。
(2)A点Kw＝10－14，B点Kw＝10－12，故由A点变为B点须进行升温。
(3)c(H＋)＝eq \f(Kw,cOH－)＝eq \f(10－14,10－6) ml·L－1＝10－8 ml·L－1。c(OH－)＝eq \f(Kw,cH＋)＝eq \f(10－14,10－6) ml·L－1＝10－8 ml·L－1。
[答案] (1)A 水的电离是吸热过程，温度低时，电离程度小，c(H＋)、c(OH－)小 (2)升高温度至100 ℃
(3)10－8 ml·L－1 10－8 ml·L－1
中学化学实验中，淡黄色的pH试纸常用于测定溶液的酸碱性。在25 ℃时，若溶液的pH＝7，试纸不变色；若pH7，试纸变蓝色。而要精确测定溶液的pH，需用pH计。pH计主要通过测定溶液中H＋浓度来测定溶液的pH。
[问题1] 现欲测定100 ℃沸水的pH及酸碱性，甲同学使用pH试纸测定，请推测pH试纸呈什么颜色，溶液的酸碱性如何？
提示：试纸呈淡黄色，沸水呈中性。
[问题2] 同样测定100 ℃沸水的pH及酸碱性，乙同学选择了pH计，请分析pH计的读数等于7吗？水溶液还呈中性吗？
提示：由于沸水电离程度增大，溶液中c(H＋)增大，所以测定的pHb，D错。]
5．常温下，pH＝2的盐酸与pH＝4的盐酸，若按1∶10的体积比混合后，溶液的c(H＋)为________，pH为________。
[解析] c(H＋)＝eq \f(10－2×1＋10－4×10,11) ml·L－1＝10－3 ml·L－1，pH＝3。
[答案] 1×10－3 ml·L－1 3
6．常温下，将200 mL 5×10－3 ml·L－1 NaOH溶液与100 mL 2×10－2 ml·L－1 NaOH溶液混合后，溶液的c(OH－)为________，c(H＋)为________，pH为________。
[答案] 1.0×10－2 ml·L－1 1.0×10－12 ml·L－1 12
pH相等的强酸、弱酸、强碱、弱碱稀释规律
(1)稀释过程中强酸、强碱比弱酸、弱碱的pH变化快；
(2)当稀释相同的倍数时，强酸、强碱pH变化大于弱酸、弱碱；
(3)当稀释至pH相同时，弱酸、弱碱稀释的倍数大。
1．将纯水加热至较高温度，下列叙述正确的是( )
A．水的离子积变大，pH变小，呈酸性
B．水的离子积不变，pH不变，呈中性
C．水的离子积变小，pH变大，呈碱性
D．水的离子积变大，pH变小，呈中性
D [升高温度，水的电离平衡右移，电离程度增大，c(H＋)和c(OH－)同时增大，Kw增大，但由于c(H＋)和c(OH－)始终保持相等，故仍呈中性。]
2．下列溶液一定呈酸性的是( )
A．c(H＋)＝10－6 ml·L－1的溶液
B．pHc(OH－)的溶液
D．滴加酚酞显无色的溶液
C [酸性溶液是指c(H＋)>c(OH－)的溶液；滴加酚酞显无色的溶液，有可能显酸性也有可能显弱碱性；由于未指明温度，不能依据c(H＋)＝10－6 ml·L－1或pHc(OH－)
c(H＋) c(H＋)
c(H＋)