教师版 8-高2-水的电离.doc

高中化学加油站 主讲：岳阿娟老师
态度决定高度
细节决定成败

水的电离
教学目的：1、使学生了解水的电离和水的离子积
2、生了解溶液的酸碱性与pH的关系
教学重点：水的离子积，溶液酸碱性和溶液pH值的关系
教学难点：水的离子积
教学过程：
引入：水是不是电解质？研究电解质溶液时往往涉及溶液的酸碱性，而酸碱性与水的电离有密切的关系。那么水是如何电离的呢？精确的实验证明，水是一种极弱的电解质，它能微弱地电离，生成H3O+ 和OH—：
一、水的电离方程式
水是极弱的电解质，原因能发生自电离H2O + H2O H3O+ + OH—
简写为：H2O H+ + OH—与其它弱电解质一样，其电离程度大小受温度及酸、碱、盐等影响。
实验测定：25℃ [H+]=[OH-]=1mol/L 100℃ [H+] = [OH-] = 1mol/L
水的电离与其它弱电解质的电离有何异同？
不同点：水是“自身”作用下发生的极微弱的电离。
相同点：均是部分电离，存在电离平衡
提问：请学生计算水的浓度，1L纯水的物质的量是55·6mol，经实验测得250C时，发生电离的水只有1×10-7mol，二者相比，水的电离部分太小，可以忽略不计。因此电离前后水的物质的量几乎不变，可以视为常数，常数乘以常数必然为一个新的常数，用Kw表示，即为水的离子积常数，简称水的离子积。
二、水的离子积
水的离子积——纯水及电解质稀溶液中（c≤1mol·L－1）
Kw = c（H+）·c（OH—）
由于250C时，c（H+）= c（OH—）= 1×10-7mol/L
所以250C时，Kw = c（H+）·c（OH—）=1×10-14（定值）（省去单位）
提问：当温度升高时，Kw如何变化？影响Kw的因素是什么？（电离过程是吸热过程）
1000C时，Kw = c（H+）·c（OH—）=1×10-12
影响因素：温度越高，Kw越大，水的电离度越大。对于中性水，尽管Kw,电离度增大，但仍是中性水，[H+]=[OH-].
注：温度升高时Kw增大，所以说Kw时要强调温度。
计算题记牢公式c(OH－)·c(H+)=Kw计算时看是否是常温，不是常温要看该温度下的Kw值
练习：
影响因素
条件改变
平衡移动
溶液中的c(H+)
溶液中的c(OH-)
Kw
温度
升高温度
向右
增大
增大
变大
降低温度
向左
减小
减小
变小
酸碱性
加入酸
向左
增大
减小
不变
加入碱
向左
减小
增大
不变
过渡：在常温时，由于水的电离平衡的存在，不仅是纯水，就是在酸性或碱性的稀溶液里，H+ 浓度和OH—浓度的乘积总是一个常数——1×10-14，请考虑一下，当纯水中加入盐酸或氢氧化钠时，c（H+）和c（OH—）如何变化？
三、溶液酸碱性：
1、 溶液的酸碱性与c（H+）和c（OH—）的关系：
投影显示空表，教师引导填写，然后推出结论。
电解质
溶液
对水电离平衡的影响
溶 液 中
c（H+）
（mol/L）
溶 液 中c（OH—）（mol/L）
c（H+）与
c（OH—）比较
c（H+）·
c（OH—）
溶液酸碱性
纯水

=10-7
=10-7
相 等
10-14
中性
盐酸
加HCl，c（H+）增大，平衡左移
>10-7
<10-7
c（H+）>
c（OH—）
10-14
酸性
氢氧化钠
加NaOH，c（OH—）增大，平衡左移
<10-7
>10-7
c（H+）<
c（OH—）
10-14
碱性
中性溶液c（H+）= c（OH—）= 1×10-7mol/L
酸性溶液c（H+）> c（OH—），c（H+）> 1×10-7mol/L
碱性溶液c（H+）< c（OH—），c（H+）< 1×10-7mol/L
注：①水中加酸或碱均抑制水的电离，但由水电离出的c（H+）与c（OH—）总是相等。
②任何电解质溶液中，H+与OH—总是共存，但不能大量共存。溶液的酸、碱性主要在于c（H+）与c（OH—）的相对大小。c（H+）与c（OH—）此增彼长，且Kw = c（H+）·c（OH—）不变。
讲述：酸性溶液中c（H+）越大，酸性越强，碱性溶液中c（OH—）越大，碱性越强。我们经常用到一些c（H+）很小的溶液，如c（H+）=1×10-7 mol/L的溶液，用这样的量来表示溶液的酸碱性的强弱很不方便。为此，化学上常采用pH来表示溶液酸碱性的强弱。
四、溶液的pH值
1．（1）溶液的pH值（1）定义pH =-lg{c（H+）}
（2）pH适用范围稀溶液，0～14之间。
有关溶液的pH值的几个注意问题：
① pH值是溶液酸碱性的量度。常温下，pH=7溶液呈中性；pH值减小，溶液的酸性增强；pH值增大，溶液的碱性增强。水中加酸或碱均抑制水的电离，但由水电离出的c（H+）与c（OH—）总是相等。
②pH值范围在0-14之间。pH=0的溶液并非没有H+，而是C(H+)=1mol/L；pH=14的溶液并非没有OH-，而是C(OH-)=1mol/L。
pH改变一个单位，C(H+)就改变10倍，即pH每增大一个单位，C(H+)就减小到原来的1/10；pH每减小一个单位，C(H+)就增大到原来的10倍。
③当C(H+)>1mol/L时，pH值为负数，当C(OH-)>1mol/L时，pH>14。对于C(H+)或C(OH-)大于1mol/L的溶液，用pH值表示反而不方便，所以pH值仅适用于C(H+)或C(OH)小于等于1mol/L的稀溶液。
④也可用pOH来表示溶液的酸碱性，pOH=-lgC(OH--)，因为C(H+)·C(OH-)=10-14，若两边均取负对数，得pH+pOH=14。
⑥任何电解质溶液中，H+与OH—总是共存，但不能大量共存。溶液的酸、碱性主要在于c（H+）与c（OH—）的相对大小。c（H+）与c（OH—）此增彼长，且温度不变Kw = c（H+）·c（OH—）不变。
（3）溶液PH的测定方法：
粗略测定： 精确测定：
注：用 pH试纸来测定溶液的pH值的方法：取一小片PH试纸放在玻璃片或表面皿上，用洁净干燥的玻璃棒蘸取少许待测液，滴在pH试纸上（注意不能将pH试纸先用水沾湿或用湿的玻璃棒，因为这样做，实际上已将溶液稀释，导致所测定的pH不准确）待pH试纸变色后立即（半分钟内）与标准比色卡对照，读取pH值（因为时间长了，试纸所显示的颜色会改变，致使测得的pH不准。）
pH的计算
教学目的：1、了解指示剂的变色范围，学会用pH试纸测定溶液的pH值
2、初步学会计算酸碱的pH值以及氢离子浓度和pH值的互算
3、掌握pH相同的强酸与弱酸的几个规律
一、有关溶液pH的计算
关于pH相同的酸（含强酸和弱酸）
（1）溶液中c（H+）相等 （填“相等”或“不等”）。
（2）溶液中溶质的物质的量的浓度：强酸 < 弱酸（填“>”或“<”）。
（3）耗碱规律：pH和溶液体积均相同的HCl、H2SO4、CH3COOH与碱完全反应时，消耗碱物质的量最多的是 CH3COOH 。
（4）稀释规律：分别加水稀释m倍时，溶液的物质的量的浓度均变为原来的 1/m , 强酸中c（H+）变为原来的1/m ,但弱酸中c（H+）减小 小于（填“大于”或“小于”）m倍，故稀释后弱酸酸性强于强酸。
（一）强酸、强碱互相混合（体积变化忽略不计）
（1）酸I+酸II [H+] =
(2)碱I+碱II [OH-] =

（3）酸I+碱II
完全中和：[H+] = [OH-] = 1mol/L
酸过量： [H+]=
碱过量：[OH-] =
(二)溶液酸碱性pH计算经验规律
（1）两强酸等体积混合 混合后的pH=小的+0.3
（2）两强碱等体积混合 混合后的pH=大-0.3
（3）当按所给反应物质的量之比计算时，酸碱不论强弱，谁大谁过剩，溶液呈谁性。
（4）酸碱等体积混合
①pH = 2 某酸与pH = 12 某碱混合pH难定
②pH = 4 某酸与pH = 10 NaOH混合 pH≤7
③pH = 4 H2SO4与pH = 10 某碱混合pH≥7
④0.01mol/L pH = 2 一元酸与0.1mol/L pH = 12一元碱混合pH = 7
（5）pH 减小一个单位，[H+]扩大为原来的10倍。 PH增大2个单位，[H+]减为原来的1/100
（6）稀释规律：分别加水稀释m倍时，溶液的物质的量的浓度均变为原来的 1/m , 强酸中c（H+）变为原来的1/m ,但弱酸中c（H+）减小 小于m倍，故稀释后弱酸酸性强于强酸。
随堂训练
1、求下列溶液的pH：
（1）某H2SO4溶液的浓度是0·005mol/L ①求此溶液的pH②用水稀释到原来体积的100倍
③再继续稀释至104倍
（2）pH=3的盐酸与pH=5的硫酸等体积混合
（3）pH=10和pH=12的两种NaOH溶液等体积混合
（4）pH=12的NaOH和pH =4的HCl等体积混合
解析：（1）① c（H+）=0·005mol/L×2=0·01 mol/L ， pH=-lg10-2=2
② c（H+）=0·01mol/L÷100=10-4 mol/L ， pH=-lg10-4=4
③ pH=7（强调酸稀释后不会变成碱！）
（2）c（H+）==5×10-4, pH=-lg(5×10-4)=4-lg5=3·3
(强调10-3是10-5的100倍，所以10-5可以忽略不计)
（3）因为溶液呈碱性c（OH—）==5×10-3 c（H+）==2×10-12
pH=-lg(2×10-12)=12-lg2=11·7
（4）NaOH中c（OH—）=10-2 mol/L HCl中c（H+）=10-4 mol/L二者等体积反应，碱过量，反应后溶液呈碱性。所以反应后c（OH—）==5×10-3 c（H+）
==2×10-12 pH=-lg(2×10-12)=12-lg2=11·7
2、某温度下纯水的C(H+)=2.0╳10—7mol/L，则此时C(OH)为多少？若温度不变，滴入稀H2SO4，使C(H+)=5.0╳10—4mol/L，则由水电离产生的C(H+)为多少？
答案：；。
3、有PH相等的盐酸和醋酸（），如何通过实验的方法证明。
解析：经分析可知一为强酸（盐酸），强电解质，另一为弱酸（醋酸），弱电解质。利用二者在电离过程中的区别，可用稀释相同倍数后测pH的方法进行鉴别。
答案：取相同体积的两种酸，加水稀释10倍，用玻璃棒分别蘸取稀释后两种酸，点在PH试纸上，稍后与比色卡比较，其中PH较小的为醋酸，另一为盐酸。

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人生不可能永远幸福，也不可能长久地陷入不幸福