高二人教版化学选修四教案设计：3-2-1《水的电离和溶液的酸碱性》-.docx

其次节 水的电离和溶液的酸碱性第1课时　水的电离和溶液的酸碱性

●课标要求
1．知道水的离子积常数。
2．初步把握pH测定的方法，知道溶液pH的调控在工农业生产和科学争辩中的重要应用。
●课标解读
1.了解水的电离及水的离子积常数。
2．了解溶液的酸碱性与pH的意义。
●教学地位
本课时介绍了水是一种弱电解质，在确定条件下水的离子积是常数。了解测定溶液pH的方法。利用pH，c(H＋)，c(OH－)等推断水溶液的酸碱性是本章的基础。

●新课导入建议

追求健康长寿是人类共同的愿望。人们首先要拥有健康，才有可能获得财宝、地位和幸福。健康从哪里来呢？水是生命之源，假如没有水，就不行能有生命。风靡日本、欧美等国的活性离子水是一种高品质的饮用水。离子水比一般水分子团直径小，渗透作用快，有利于消退体内过多的自由基，能够延缓机体年轻，且对多种疾病有预防和挂念治疗的作用。它的诞生，在全世界掀起了一场饮水领域的革命，善待生命，从水开头。你知道水中有哪些粒子吗？
【提示】　水中有H2O、H＋、OH－三种微粒。
●教学流程设计
课前预习支配：(1)看教材P45～46，填写【课前自主导学】中的“学问1，水的电离”，并完成【思考沟通1】；
(2)看教材P46～47页，填写【课前自主导学】中的“学问2，溶液的酸碱性与pH”，并完成【思考沟通2】。⇒步骤1：导入新课并对本课时教材地位分析。⇒步骤2：建议对【思考沟通1、2】多提问几个同学，使80%以上的同学都能把握该内容，以利于下一步对该重点学问的探究。
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步骤5：在老师指导下同学自主完成【变式训练1】和【当堂双基达标】中的1、4、5三题，验证同学对探究点的理解把握状况。⇐步骤4：老师通过【例1】和教材P45～46页的讲解研析，对“探究1”的内容进行总结。⇐步骤3：师生互动完成“探究1，影响水电离平衡的因素及水的离子积”可利用【问题导思】的设问由浅入深的进行，建议老师除【例1】外，再变换一下命题角度，可接受【老师备课资源】，以拓展同学的思路。
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步骤6：师生互动完成探究2，可利用【问题导思】的设问由浅入深的进行。⇒步骤7：老师通过【例2】和教材P46～47页的讲解研析对“探究2”进行总结。⇒步骤8：在老师指导下同学自主完成【变式训练2】和【当堂双基达标】中的2、3两题，验证同学对探究点2的理解把握状况。⇒步骤9：先让同学自主总结本课时学习的主要学问，然后对比【课堂小结】明确把握的内容，并支配课下完成【课后知能检测】。

课　标　解　读
重　点　难　点
1.了解水的电离及水的离子积常数。

2.了解溶液的酸碱性与pH的定义。
1.利用勒夏特列原理分析H2O的电离平衡。(重点)
2.知道水的离子积常数仅与温度有关，并运用它进行计算。(难点)

3.会用不同方式对溶液酸碱性进行推断。(重点)

水的电离
1.水的
电离电离方程式：H2O＋H2OH3O＋＋OH－简写：H2OH＋＋OH－　 电离常数：K电离＝
2.
水的离子积表达式：Kw＝c(H＋)·c(OH－)常温下：Kw＝1.0×10－14，此时c(H＋)＝
c(OH－)＝1. 0×10－7mol/L影响因素：Kw只受温度影响，温度越高，Kw越大适用范围：Kw不仅适用于纯水，还可使用于
任何水溶液

1．某温度时，水溶液中Kw＝4×10－14，那么该温度比室温(25 ℃)高还是低？该温度下纯水中c(H＋)是多少？
【提示】　因此时水的离子积大于常温时水的离子积，故温度高于25 ℃，此时c(H＋)＝2×10－7mol/L。

溶液的酸碱性与pH
1.pH
(1)计算公式：pH＝－lg[c(H＋)]
(2)表示意义：表示溶液酸碱性的强弱。pH越小，酸性越强。pH越大，碱性越强。
(3)测定方法：溶液pH的测定方法有pH试纸法、pH计法。
2．溶液的酸碱性

c(H＋)与

c(OH－)的关系
c(H＋)的

范围(25 ℃)
pH范围

(25 ℃)

中性

溶液
c(OH－)＝c(H＋)
c(H＋)＝1.0×10－7
＝7
酸性

溶液
c(OH－)<c(H＋)
c(H＋)>1.0×10－7
<7
碱性

溶液
c(OH－)>c(H＋)
c(H＋)<1.0×10－7
>7

2．(1)某溶液中c(H＋)＝10－6 mol/L，该溶液确定为酸性吗？
(2)某溶液的pH＝7，该溶液确定为中性吗？
(3)某溶液中c(H＋)>c(OH－)，该溶液确定为酸性吗？
【提示】　(1)、(2)温度不确定，不能确定溶液的酸碱性。
(3)确定为酸性。

影响水电离平衡的因素及水的离

子积常数
【问题导思】　
①上升温度、水的离子积变大还是变小？
【提示】　变大。
②常温下水的离子积为Kw＝10－14，NaOH溶液中Kw是多少？
【提示】　Kw＝10－14
1．水的电离平衡

H2OH＋＋OH－　ΔH>0

条件变化
移动方向
c(H＋)
c(OH－)
Kw
上升温度
向右移动
增大
增大
增大
加酸
向左移动
增大
减小
不变
加碱
向左移动
减小
增大
不变
加活泼金属

[来源:Zxxk.Com]
(如Na)
向右移动
减小
增大
不变
2.水的离子积常数
理解Kw应留意的几个问题如下：
(1)表达式的推出
水的电离平衡常数：K电离＝，则c(H＋)·c(OH－)＝K电离·c(H2O)。从试验可知，在25 ℃时1 L纯水中只有1×10－7 mol H2O电离，电离前后H2O的物质的量几乎不变，因此c(H2O)可视为一常数，K电离也为一常数。所以K电离·c(H2O)必定也为常数，用Kw表示，因此有c(H＋)·c(OH－)＝Kw。
(2)影响因素
Kw随温度的变化而变化，温度上升，Kw增大；温度降低，Kw减小。
(3)适用范围
Kw不仅适用于纯水，还适用于酸、碱、盐的稀溶液，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。
(4)表达式的应用
Kw表达式中，c(H＋)、c(OH－)均表示整个溶液中相应离子总物质的量浓度。但是一般状况下有：
酸溶液中Kw＝c(H＋)酸·c(OH－)水(忽视水电离出的H＋的浓度)。
碱溶液中Kw＝c(H＋)水·c(OH－)碱(忽视水电离出的OH－的浓度)。

1．Kw不仅适用于纯水，还适用于酸性或碱性的稀溶液，不管哪种溶液均有c(H＋)水＝c(OH－)水。
2．25 ℃，任何稀的电解质水溶液中c(H＋)·c(OH－)＝Kw这一关系不变，当条件转变使c(H＋)增大时，c(OH－)必定降低，反之亦然。

　(2022·山西高校附中高二月考)25 ℃时，下列叙述正确的是(　　)
A．向水中加入稀氨水，水的电离平衡逆向移动，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，水的电离平衡逆向移动，c(H＋)降低
D．将水加热，Kw增大，pH不变
【解析】　A中c(OH－)增大；C中水的电离平衡逆移，但c(H＋)增大；D中加热水，Kw增大，pH减小；Kw仅与温度有关，B正确。
【答案】　B

本题易错选A，没考虑水的电离平衡逆移，是由于加NH3·H2O供应了OH－；也易不选B，错误认为c(H＋)增大，Kw增大。

1．已知25 ℃时水的离子积为Kw＝1.0×10－14,35 ℃时水的离子积为Kw＝2.1×10－14。下列说法中正确的是(　　)
A．水中的c(H＋)随温度的上升而降低
B．25 ℃时水呈中性，35 ℃时水呈酸性
C．水的电离过程是吸热过程
D．确定温度下，向水中加入酸或碱时，水的离子积将发生变化
【解析】　温度越高，水的电离程度越大，c(H＋)越大，A不正确；纯水在任何温度下都是中性的，B不正确；电离过程一般是吸热的，水的电离是中和反应的逆过程，为吸热过程，C正确；水的离子积只与温度有关，与溶液浓度无关，D不正确。
【答案】　C
【老师备课资源】
　25 ℃时，0.01 mol·L－1的H2SO4溶液中，水电离出的c(H＋)是(　　)
A．0.01 mol·L－1
B．0.02 mol·L－1
C．1×10－12 mol·L－1
D．5×10－13 mol·L－1
【解析】　本题关键在于弄清楚溶液中的c(H＋)主要来源于H2SO4的电离，水电离的c(H＋)可以忽视不计，c(OH－)来源于水的电离。
c(H＋)溶液≈c(H＋)H2SO4＝
2c(H2SO4)＝2×0.01 mol·L－1
＝0.02 mol·L－1
Kw＝c(H＋)溶液·c(OH－)水
c(OH－)水＝＝
mol·L－1
c(H＋)水＝c(OH－)水＝
5×10－13 mol·L－1
【答案】　D

溶液的酸碱性与酸碱强弱的关系
【问题导思】　
①强酸的酸性确定比弱酸的酸性强吗？
【提示】　不愿定。
②等浓度等体积的HCl与CH3COOH中和NaOH的量相同吗？
【提示】　相同。
1．区分
(1)溶液的酸碱性指的是溶液中c(H＋)、c(OH－)的相对大小；而酸和碱的酸碱性是指其潜在的电离出H＋或OH－的力气。
(2)酸、碱的强弱是以电解质的电离程度来区分的。强酸、强碱在溶液中完全电离，弱酸、弱碱在溶液中部分电离。
2．联系
(1)强酸溶液的酸性不愿定比弱酸溶液的酸性强。
(2)酸性强的溶液不愿定是强酸溶液。
(3)酸性相同的溶液弱酸浓度大，中和力气强。
例如：c(H＋)＝1 mol·L－1的醋酸溶液和盐酸溶液，体积均为1 L时，醋酸溶液中和力气更强。
(4)中和力气相同的酸，其供应H＋的力气相同。
例如：1 L 0.1 mol·L－1的CH3COOH和1 L 0.1 mol·L－1的盐酸，均可供应0.1 mol的H＋。
3．溶液pH的测定方法
(1)酸碱指示剂这种方法只能测出pH的范围，一般不能精确     测定pH。常用指示剂的变色范围和颜色变化如下表：
指示剂
甲基橙
石蕊
酚酞
变色范

围(pH)
3.1～4.4
5.0～8.0
8.2～10.0
溶液颜色
红(酸色)、
[来源:学科网ZXXK]

橙、黄(碱色)
红(酸色)、

紫、蓝(碱色)
无色(酸色)、

浅红、红(碱色)

(2)pH试纸法：可以粗略测定溶液的pH。其使用方法如下：测量时，将pH试纸放在表面皿或玻璃片上，用干燥洁净的玻璃棒蘸取溶液滴在干燥的pH试纸上，在半分钟内将试纸与标准比色卡进行对比得pH。测定溶液的pH时，pH试纸不能潮湿，否则，非中性溶液的pH测定值将比实际pH大(酸)或小(碱)。用广泛pH试纸测溶液的pH时，pH只能读整数。
(3)pH计：精确测定溶液的pH时使用pH计(也叫酸度计)，测量时可以从仪器上直接读出溶液的pH。

推断溶液酸碱性
1．若用c(H＋)与c(OH－)相对大小，无外界条件限制。
2．若用c(H＋)的数值与10－7mol/L作比较或用pH与7作比较，必需是常温(或25 ℃)。

　下列溶液确定呈中性的是(　　)
A．pH＝7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】　A项，只有在25 ℃下pH＝7的溶液才呈中性，如100 ℃时，纯水中有：c(H＋)＝c(OH－)＝1.0×10－6 mol/L，此时pH＝6为中性，pH＝7为碱性，故A项错误；B项，c(H＋)＝c(OH－)的溶液，确定为中性，故B项正确；C项，假如酸、碱不是相同元数的酸、碱，如H2SO4和NaOH等物质的量混合，酸过量显酸性，故C项错误；D项，如非电解质SO2溶于水得到H2SO3，显酸性，故D项错误。
【答案】　B

本题易错选A，认为pH＝7就是中性而忽视了温度；也易错选C，没有考虑酸与碱可能是不同元的。

2．下列溶液确定显碱性的是(　　)
A．溶液中c(OH－)>c(H＋)
B．溶液中含有OH－
C．滴加甲基橙后溶液显红色
D．滴加甲基橙后溶液显黄色
【解析】　碱性溶液中，c(OH－)>c(H＋)，故A对；无论酸性、碱性还是中性溶液都含有OH－，故B错误；甲基橙变红色，pH<3.1，说明溶液呈酸性，故C错；甲基橙变黄色，pH>4.4，说明溶液可能呈酸性、中性或碱性，故D错，故选A。
【答案】　A[来源:学科网]
【老师备课资源】
　取pH均等于2的盐酸和醋酸各100 mL，分别稀释2倍后，再分别加入0.03 g锌粉，在相同条件下充分反应，下列叙述正确的是(　　)
A．醋酸与锌反应生成的氢气多
B．盐酸和醋酸中生成的氢气一样多
C．醋酸与锌反应的速率大
D．盐酸和醋酸与锌反应的速率一样大
【解析】　本题考查影响弱电解质的电离平衡的因素。Zn与酸反应速率的大小取决于溶液中c(H＋)的大小，而生成H2的量则由n(Zn)和n(H＋)打算，pH相同的盐酸和醋酸都稀释2倍，盐酸中c(H＋)变为原来的一半，而醋酸是弱酸，稀释后，其电离程度增大，c(H＋)比稀释前小，但大于原来浓度的一半，即醋酸溶液中c(H＋)大，故锌与醋酸的反应速率大；酸和锌的量都是已知的，首先进行过量推断，经计算知锌的量不足，所以两种溶液中生成H2的量是相等的．故选BC。
【答案】　BC

水的电离水的离子积常数Kw＝c(H＋)·c(OH－)电离平衡——影响因素溶液酸碱性的推断方法
1．下列说法中正确的是(　　)
A．HCl溶液中无OH－
B．NaOH溶液中无H＋
C．NaCl溶液中既无OH－也无H＋[来源:学科网ZXXK]
D．常温下，任何物质的水溶液中都有H＋和OH－，且KW＝c(H＋)·c(OH－)＝10－14
【解析】　水的电离平衡H2OH＋＋OH－为动态平衡。HCl、NaOH、NaCl等任何物质的水溶液里都存在确定量的H＋和OH－，故A、B、C都不正确。水的离子积常数值的大小只与温度有关而与离子的浓度无关。在常温下，纯水中Kw＝1×10－14，其他水溶液中同样是Kw＝1×10－14，故D正确。
【答案】　D
2．常温下，某溶液由水电离出的c(OH－)＝1×10－13mol·L－1，对该溶液的叙述正确的是(　　)
A．溶液确定显酸性
B．溶液确定显碱性
C．溶液确定不显中性
D．溶液可能是pH＝13的溶液
【解析】　依据水的离子积原理，溶液中c(H＋)＝c(OH－)＝1×10－13mol·L－1，是由于在水中加酸或加碱，抑制了水的电离，如水中加碱c(OH－)＝1×10－1mol·L－1，溶液的pH＝13。
【答案】　CD
3．关于pH的测定下列说法正确的是(　　)
A．pH试纸在使用之前应用蒸馏水润湿
B．用广泛pH试纸测得某盐酸的pH＝2.3
C．利用酸碱指示剂可以测溶液的pH
D．pH计是精确测定溶液pH的仪器
【解析】　pH试纸在使用之前不能用水润湿，假如用水润湿了则会使酸、碱中的c(H＋)发生变化，使所测pH值与实际不符，故A项说法错误；广泛pH试纸可以识别的pH差值为1，所以用广泛pH试纸测的是整数，故B项错误；酸、碱指示剂只能推断溶液的酸碱性，无法测其pH，故C项错误；pH计可以精确测定溶液的pH，可以精确到0.1个pH单位，故D项叙述正确。
【答案】　D
4．下列物质溶于水时会破坏水的电离平衡，且属于电解质的是(　　)
A．氯气　　　　　　　　B．二氧化碳
C．碘化钾 D．醋酸钠
【解析】　Cl2是单质，不属于电解质；CO2也不属于电解质，它是一种非电解质；KI属于电解质，它不能影响H2O的电离；CH3COONa是电解质，CH3COO－发生水解；CH3COO－＋H2OCH3COOH＋OH－，促进水的电离。
【答案】　D
5．某温度下纯水中c(H＋)＝2×10－7 mol·L－1，则此时c(OH－)＝____________________；该温度下向纯水中加盐酸使c(H＋)＝5×10－6 mol·L－1，则此时c(OH－)＝________。
【解析】　纯水中c(H＋)＝c(OH－)，则c(OH－)＝2×10－7 mol·L－1，由于c(H＋)＝c(OH－)＝2×10－7 mol·L－1。则Kw＝4×10－14，那么加入盐酸后，c(OH－)＝ mol·L－1＝8×10－9 mol·L－1。
【答案】　2×10－7 mol·L－1　8×10－9 mol·L－1