选择性必修1第二节 水的电离和溶液的pH多媒体教学课件ppt

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第二节　水的电离和溶液的pH
第1课时　水的电离　溶液的酸碱性
追求健康长寿是人类共同的愿望。人们首先要拥有健康，才有可能获得财富、地位和幸福。健康从哪里来呢？水是生命之源，如果没有水，就不可能有生命。风靡日本、欧美等国的活性离子水是一种高品质的饮用水。离子水比普通水分子团直径小，渗透作用快，有利于消除体内过多的自由基，能够延缓机体衰老，且对多种疾病有预防和辅助治疗的作用。它的诞生，在全世界掀起了一场饮水领域的革命，善待生命，从水开始。你知道水中有哪些粒子吗？
人的健康与体液的酸碱性有着很大的关系，人体处于正常状态时血液的pH是7.35～7.45，血液的pH哪怕发生极微小的变化，就会造成身体不适，当pH>7.45时会发生碱中毒而pH<7.35时则发生酸中毒，严重时会有生命危险。那么溶液为何会呈现不同的酸碱性？如何测定溶液的酸碱性？血液等体液又是如何维持pH恒定的呢？你知道溶液的酸碱性的强弱与c(H＋)、c(OH)之间的关系是怎样的吗？
二、溶液的酸碱性与pH1．溶液的酸碱性：(1)讨论探究(常温下，利用平衡移动原理分析完成下表)：
2．溶液的pH(1)c(H＋)、pH与溶液酸碱性的关系。25 ℃时，溶液中c(H＋)、pH与酸碱性的关系如图所示：
(3)溶液酸碱性的测量。①pH试纸：②pH计：pH计精确度高，可直接从仪器中读数。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)在蒸馏水中滴加浓硫酸，Kw不变。(　　)(2)25 ℃与60 ℃时，水的pH相等。(　　)(3)25 ℃时NH4Cl溶液的Kw大于100 ℃时NaCl溶液的KW。(　　)(4)任何水溶液中均存在H＋和OH－，且水电离出的c(H＋)和c(OH－)相等。(　　)(5)室温下，0.1 ml·L－1的HCl溶液与0.1 ml·L－1的NaOH溶液中水的电离程度相同。(　　)
(6)向水中加入少量硫酸氢钠固体，促进了水的电离，c(H＋)增大，Kw不变。(　　)(7)水的离子积Kw＝c(H＋)·c(OH－)的公式中，c(H＋)和c(OH－)就是水电离出的c(H＋)和c(OH－)(　　)(8)100 ℃的纯水中c(H＋)＝1×10－6ml·L－1，此时水呈酸性。(　　)(9)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。(　　)
2．能抑制水的电离，并使溶液中c(H＋)>c(OH－)的操作是(　　)①将水加热煮沸　②向水中投入一小块金属钠　③向水中通CO2　④向水中通NH3A．①③　　　　　B．①③④C．③　　D．②④解析：①的c(H＋)＝c(OH－)；②的c(H＋)c(OH－)；④的NH3·H2O电离抑制H2O电离，c(H＋)3．在相同温度下，在0.1 ml·L－1的氢氧化钠溶液和0.1 ml·L－1的盐酸中，水的电离程度(　　)A．前者大　　B．前者小C．一样大　　D．无法确定解析：两种溶液中c(NaOH)＝0.1 ml·L－1，其c(OH－)＝0.1 ml·L－1。盐酸中c(HCl)＝0.1 ml·L－1，c(H＋)＝0.1 ml·L－1。因此，两溶液中酸或碱对水电离的抑制程度相同。
4．下列溶液一定显酸性的是(　　)A．溶液中c(OH－)>c(H＋)B．滴加紫色石蕊试液后变红色的溶液C．溶液中c(H＋)＝10－6ml·L－1D．pH<7的溶液解析：判断溶液的酸碱性关键看c(H＋)和c(OH－)相对大小，若c(H＋)>c(OH－)，溶液呈酸性；而pH<7或c(H＋)<10－7ml·L－1，仅适用于常温时，若温度不确定，就不能用来判断溶液的酸碱性，而B项中可使紫色石蕊试液变红，则该溶液为酸性。
问题探究：1．甲同学认为，在水中加入H2SO4，水的电离平衡向左移动，解释是加入H2SO4后c(H＋)增大，平衡左移。乙同学认为，加入H2SO4后，水的电离平衡向右移动，解释为加入H2SO4后，c(H＋)浓度增大，H＋与OH－中和，平衡右移。你认为哪种说法正确？并说明原因。水的电离平衡移动后，溶液中c(H＋)·c(OH－)是增大还是减小？
2．在室温下，0.01 ml·L－1的盐酸溶液中，c(OH－)是多少？水电离出的c(H＋)又是多少？3．请与同学探究，在室温下，酸或碱的稀溶液中，由水电离出的c(H＋)和c(OH－)还相等吗？c(H＋)·c(OH－)＝1.0×10－14还成立吗？探究提示：1．提示：甲正确，温度不变，Kw是常数，加入H2SO4，c(H＋)增大，c(H＋)·c(OH－)>Kw，平衡左移。c(H＋)·c(OH－)不变，因为Kw仅与温度有关，温度不变，则Kw不变，与外加酸、碱、盐无关。
2．提示：由于c(H＋)溶液＝0.01 ml·L－1，溶液中c(OH－)＝Kw÷c(H＋)溶液＝(1.0×10－14÷0.01)ml·L－1＝1.0×10－12ml·L－1。由于溶液中的OH－只来源于水的电离，所以水电离出的c(H＋)＝1.0×10－12ml·L－1。3．提示：在酸或碱的稀溶液中由水电离出的c(H＋)和c(OH－)一定相等，但溶液中所有的c(H＋)和所有的c(OH－)一定不相等。c(H＋)·c(OH－)＝1.0×10－14仍然成立。
知识归纳总结：1．影响水电离的因素：
2．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，只是相对含量不同而已。(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＝5.5×10－13。但是在室温下，Kw为1.0×10－14。(3)Kw不仅适用于纯水，还适用于酸、碱的稀溶液，且由水电离的c水(H＋)＝c水(OH－)。此时，水溶液中水的离子积常数不变。
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1.0×10－13C．该温度下，加入稀盐酸可能引起由b向a的变化D．该温度下，稀释溶液可能引起由c向d的变化
解析：升高温度促进水的电离，c(H＋)和c(OH－)都增大，A错误；该温度下Kw＝c(OH－)·c(H＋)＝1×10－14，B错误；加入HCl，溶液中c(H＋)增大，c(OH－)减小，C正确；稀释时，若c(OH－)减小，则c(H＋)应变大，不可能由c向d变化，D错误。
规律方法指导：解答本题需注意以下两点(1)外界因素对水的电离平衡的影响。(2)温度一定时，c(OH－)·c(H＋)是个常数。
解析：向水中加入稀氨水，NH3·H2O电离出OH－导致c(OH－)增大而抑制水电离，平衡逆移，A项错误；加入NaHSO4固体，NaHSO4电离出H＋使c(H＋)增大抑制水电离，但温度不变，Kw不变；B项正确；加入CH3COOH，CH3COOH电离出H＋使c(H＋)增大，C项错误；升温平衡右移，c(H＋)与c(OH－)都增大，Kw增大，D项错误。
问题探究：1．室温下，将pH＝5的盐酸稀释到体积为原来的100倍所得的溶液是否呈中性？2．室温下，由水电离出的c(H＋)＝10－10ml·L－1，该溶液呈什么性？3．某溶液中c(H＋)＝10－6ml·L－1，该溶液一定呈酸性吗？某溶液的pH＝7，该溶液一定呈中性吗？
探究提示：1．室温下，将酸溶液无限稀释，其pH无限接近7但不会等于7，溶液呈酸性。2．可能呈酸性也可能呈碱性。3．因为温度不确定，故不能确定溶液的酸碱性。
知识归纳总结：判断溶液酸碱性的标准(1)判定溶液酸碱性的依据是c(H＋)与c(OH－)的相对大小，如果c(H＋)>c(OH－)，溶液显酸性；如果c(H＋)(多选)下列关于溶液酸碱性的说法正确的是(　　)A．常温下，pH＝7的溶液呈中性B．中性溶液中一定有c(H＋)＝1.0×10－7ml·L－1C．c(H＋)＝c(OH－)的溶液呈中性D．在100 ℃时，纯水的pH<7，因此呈酸性解析：25 ℃时，中性溶液pH＝7，A项正确；在中性溶液中，c(H＋)和c(OH－)一定相等，但并不一定等于1.0×10－7ml·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。
规律方法指导：溶液酸碱性与c(H＋)、c(OH－)及pH的关系
〔变式训练2〕下列溶液一定呈中性的是(　　)A．使石蕊溶液呈紫色的溶液B．c(H＋)＝c(OH－)的溶液C．由强酸、强碱等物质的量反应得到的溶液D．非电解质溶于水得到的溶液解析：等物质的量的强酸与强碱，由于它们所含H＋和OH－的物质的量未知，因此无法判断它们混合后溶液的酸碱性，故C错误；非电解质溶于水，可以使溶液显酸性、碱性或中性，如SO2溶于水生成H2SO3，溶液显酸性，NH3溶于水生成NH3·H2O，溶液显碱性，乙醇、蔗糖等溶于水，溶液显中性，故D错误。
“不小心”与科学发现著名的化学家波义耳有一次倾倒浓盐酸时，不小心把酸溅到了紫罗兰的花瓣上。为了洗掉花瓣上的酸，他把花浸在盛水的杯子里。结果他发现蓝色的花竟变成了红色。受到这一现象的启发，他从各种花、地衣以及树皮和植物的根里制取了不同颜色的浸出液，用这些浸出液去检验各种溶液是酸还是碱，这就是最早的酸碱指示剂。
红椰菜除了可供食用外，它的色素对酸碱非常敏感，只要用热水作为溶剂把红椰菜的色素提炼出来，它的色素便会在不同的酸碱值(pH)呈现不同的颜色：pH＝1，深红；pH＝2～3，紫红；pH＝4～6，浅红；pH＝7～9，蓝色；pH＝10，绿色；pH＝11，黄绿；pH＝12～14，黄色。