第三章　水溶液中的离子反应与平衡\n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\n学习目标核心素养1．认识水的电离，水是一种极弱的电解质。2．结合电离常数，了解水的离子积常数，适用于任何水溶液。3．结合真实实例，能判断溶液的酸碱性及pH，掌握检测溶液pH的方法。4．知道水的离子积常数表达式及其应用。1．能从微观角度通过c(H＋)和(OH－)的相对大小判断溶液的酸碱性，培养宏观辨识与微观探析的能力。2．能从电离的角度理解外界条件对水的电离平衡的影响，培养变化观念与平衡思想。\n课前素能奠基课堂素能探究课堂达标验收新课情景呈现名师博客呈现\n新课情景呈现\n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？\n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？\n课前素能奠基\n新知预习\n＝吸热\nc(H＋)·c(OH－)\n增大1×10－14\n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)：体系c(H＋)变化c(OH－)变化c(H＋)与c(OH－)的关系纯水c(H＋)______c(OH－)纯水中加入少量盐酸______________c(H＋)______c(OH－)纯水中加入少量氢氧化钠溶液________________c(H＋)______c(OH－)＝增大减小＞减小增大＜\n(2)结论：＝＜＞\n2．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：\n－lgc(H＋)越强\n(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。\n(4)pH的应用。应用领域实例人体健康人体的各种体液都有一定的pH，当酸碱平衡失调时，人体就表现出病变，因而可以利用检测血液中的pH诊断疾病生活应用利用护发素保护头发，就是通过调节头发的pH使之达到适宜的酸碱度环保领域酸性或碱性的废水，可以利用中和反应调节pH\n应用领域实例农业生产土壤的pH影响植物对养分的吸收及养分的有效性，各种作物的生长也都对土壤的pH范围有一定的要求，因而应注意保持土壤的酸碱性科学实验工业生产溶液的pH控制常常是影响实验结果或产品质量、产量的一个关键因素\n预习自测1．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CO2④向水中通NH3A．①③B．①③④C．③D．②④解析：①的c(H＋)＝c(OH－)；②的c(H＋)＜c(OH－)；③的H2CO3电离抑制H2O电离，c(H＋)＞c(OH－)；④的NH3·H2O电离抑制H2O电离，c(H＋)＜c(OH－)。C\n2．在相同温度下，在0.1mol·L－1的氢氧化钠溶液和0.1mol·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)＝0.1mol·L－1，其c(OH－)＝0.1mol·L－1。盐酸中c(HCl)＝0.1mol·L－1，c(H＋)＝0.1mol·L－1。因此，两溶液中酸或碱对水电离的抑制程度相同。C\n3．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＋)＝10－6mol·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＋)＜10－7mol·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。B\n课堂素能探究\n知识点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？水的电离与Kw\n2．在常温下，0.01mol·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，在常温下，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？\n探究提示：1．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．由于c(H＋)溶液＝0.01mol·L－1，溶液中c(OH－)＝Kw÷c(H＋)溶液＝(1.0×10－14÷0.01)mol·L－1＝1.0×10－12mol·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＋)＝1.0×10－12mol·L－1。3．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。\n\n2．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。\n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1.0×10－13典例1CC．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\n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。\n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。\nB\n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。\n知识点溶液的酸碱性问题探究：1．常温下，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．常温下，由水电离出的c(H＋)＝10－10mol·L－1，该溶液呈什么性？3．某溶液中c(H＋)＝10－6mol·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？\n探究提示：1．常温下，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。\n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＋)＜c(OH－)，溶液显碱性；如果c(H＋)＝c(OH－)，溶液显中性。(2)用pH判断溶液酸碱性时，要注意的条件是温度，不能简单地认为pH＝7的溶液一定呈中性，如100℃时，纯水的pH＜7，所以使用pH判断溶液酸碱性时需注明温度。(3)用酸碱指示剂判断溶液酸碱性时，要注意指示剂的变色范围。\n(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＋)＝1.0×10－7mol·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1.0×10－7mol·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。AC典例2\n规律方法指导：溶液酸碱性与c(H＋)、c(OH－)及pH的关系\n〔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B\n解析：使石蕊溶液呈紫色的溶液，可能显酸性、中性或碱性，故A错误；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。\n名师博客呈现\n“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。\n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。\n课堂达标验收\n1．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＝7B．温度升高，纯水中的c(H＋)增大，c(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．向水中加入酸或碱，都可抑制水的电离，使水的离子积减小解析：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(H＋)与c(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1.0×10－7mol·L－1，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，D错误。C\n2．室温下，把1mL0.1mol·L－1的H2SO4加水稀释成2L溶液，在此溶液中由水电离产生的H＋，其浓度接近于()A．1×10－4mol·L－1B．1×10－8mol·L－1C．1×10－11mol·L－1D．1×10－10mol·L－1解析：稀释后c(H＋)＝(1×10－3L×0.1mol·L－1×2)/2L＝1×10－4mol·L－1，c(OH－)＝1×10－14/1×10－4(mol·L－1)＝1×10－10mol·L－1，即由水电离产生的H＋的浓度接近于1×10－10mol·L－1。D\n3．科学家利用太空望远镜首次探测到木卫二喷出的羽状物是水蒸气，而这些羽状物的源头证实在它的冰壳下隐藏着一个巨大的咸海洋。水是最宝贵的资源之一。若在木卫二上某地，水的离子积常数Kw＝1.0×10－12。\n大于Kw随温度升高而增大A\n(3)水蒸气和沸水的温度都是100℃，现欲测定100℃沸水的pH及酸碱性，若用pH试纸测定，则试纸显______色，溶液呈______性(填“酸”“碱”或“中”)；若用pH计测定，则pH______7(填“＞”“＝”或“＜”)，溶液呈______性(填“酸”“碱”或“中”)。黄中＜中\n解析：(1)Kw随温度升高而增大，温度高于25℃。(2)向水中加入NaHSO4，c(H＋)增大，平衡向左移动，A正确；向水中加入NaCl对水的电离平衡无影响，平衡不移动，B错误；加热平衡向右移动，仍呈中性，C错误；在水中加入KOH，c(OH－)增大，平衡向左移动，但溶液呈碱性，D错误。(3)100℃时水的pH＜7，但溶液仍呈中性，因此pH试纸仍为黄色。