选修4第三章第二节 水的电离和溶液的酸碱性

思考:
含有H+的溶液一定是酸，含OH-的溶液一定是碱吗？
任何酸中只含H+，任何碱中只含OH-吗? 结论: 在任何水溶液中，均存在水的电离平衡，也就是 ①任何水溶液中都是H+、OH-共存的。 ②任何水溶液中都存在Kw = c(H+) . c(OH-)
③常温下(25℃) ：Kw = c(H+) . c(OH-) = 1×10-14
讨论：25℃、100 ℃溶液的酸碱性跟溶液中H+ 和 OH-浓度有什么关系？
c(H+) mol/L
— 加酸 蒸 馏 加碱 水 加热至 100℃
c(OH-) mol/L
10-7
c(H+) 与c(OH-) 相对大小 c(H+) =c(OH-) c(H+) ＞c(OH-)
c(H+) ＜c(OH-) c(H+) =c(OH-)
注意：溶液酸碱性是由c(H+)与c(OH-) 相对大小决定！
(常温可用 c(H+)与 1×10-7mol/L相对大小来判断)
二、溶液的酸碱性与pH
∵表示较小的c(H+)=10-12mol/L时，很麻烦但应用广 （一）pH概念
∴所以引入了一种方便方案： pH的大小能反映出溶液中c(H+ +) 1、意义： c(H+) → lgc(H+) → - lg c(H)的高低,
pH 紫色
黄色
蓝色
3.1—4.4 5.0—8.0
浅红 色
红色
8.2—10.0
2.定量测定：pH试纸法（阅读教材P47） 、pH计法等
讨论： pH试纸的使用
能否直接把pH试纸伸到待测液中？否
否，不一定 是否要先湿润pH试纸？一定会产生影响？
能否用pH试纸测出pH=7.1来？否 pH试纸测定溶液pH的正确操作：将干燥的pH试纸放在表 面皿或玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液，点在pH试纸中
10 mol/L →
即表示稀溶液酸、碱性的强弱。 12 -12 -12 →
（9、13、14）
计算碱溶液pH应先算c(OH-) ，再利用KW计算出c(H+)
(二)、溶液的pH与酸碱性强弱的关系
任意温度下 中性溶液 常温下 pH =7 pH＜7
c(H+) = c(OH-) c(H+) = 1×10—7mol/L c(H+) ＞ c(OH-) c(H+) ＞1×10—7mol/L
Kw变化
中性 酸性 碱性
右移
增大 增大 增大 减小 减小 增大
增大 不变 不变
左移 左移
2) 温度不变，加入溶质对水的电离平衡及KW的影响。 酸、碱由于电离产生H+或OH-，能抑制水的电离， 使水的电离程度减小，但Kw不变
【课 堂 练 习】
判断正误： 1、任何水溶液中都存在水的电离平衡。 √
2、任何水溶液中（不论酸、碱或中性） 都存在Kw=1×10-14 。 × × 3、某温度下，某液体c(H+)= 10-7mol/L，则该溶液一定是纯水。 × 4、某水溶液中c(H+) =10-6 mol/L一定是酸性溶液。 5、向纯水中加入溶质，水的电离平衡将向逆向移动 ×
c(H+) ＞ c(OH-) c(H+)
＜
c(OH-)
c(H+) ＜ 1×10—7mol/L c(OH-) ＞ 1×10—7mol/L
思考：在100 ℃ 时(KW(100℃)=1×10-12) ，纯水中c(H+)为多少？ c(H+) ＞1×10-7mol/L是否说明100 ℃ 时纯水溶液呈酸性？ 100℃ 时， c(H+) = 1×10-7mol/L溶液呈酸性还是碱性？
2、表示： 用H+物质的量浓度的负对数来表示。 pH=-lgc(H+) 负对数—— p识记：lg2=0.3 lg5=0.7 练习： H+ ——H
1)10-5mol/L、0.1mol/L、 0.5mol/L、 1mol/L盐酸溶液的pH分别 为多少？ （5、1、0.3、0） 2) 10-5mol/L、0.1mol/L 、1mol/LNaOH溶液的pH为多少？
(题目不指明温度时，通常认为是25℃ )
3.条件改变对水的电离平衡及Kw的影响
讨论：分析下表中的数据有何规律，并解释之 温度 0℃ 20℃ 25℃ 50℃ 100℃
Kw 10-14 0.114
0.681
1.01
5.47
55.0
1）KW只与温度有关，温度升高，促进水的电离(∵电离 吸热）， KW值增大。
若溶液显碱性
c(H+) aq= c(H+) 水= 10-12 mol/L
若溶液显酸性
c(OH-) aq= 10-2 mol/L c(H+) aq= 10-2 mol/L
c(OH-) aq= c(OH-) 水= 10-12 mol/L
2、浓度均为0.1mol/L的下列溶液中由水电离出的c(H+) 水 大小关系为： ② ＞ ① =④ ＞ ③ ①盐酸 ②醋酸溶液 ③硫酸溶液 ④氢氧化钠溶液 10-14/0.1 ＞ 10-14/0.1 10-14/0.2 10-14/0.1
c(H2O） c(H2O）＝c(H+)×c(OH-） K 电离×
常温(25℃)下1L水(55.6mol)中电离的只有1×10-7mol , 因此水的浓度可以看做常数，因此 K 电离× c(H2O）是一 个新的常数——Kw
2.水的离子积常数
表达式： Kw= c(H+) . c(OH-)
KW 叫做水的离子积常数，简称水的离子积。
比色卡对照 D.先将pH试纸用蒸馏水润湿，再用洁净的玻璃棒蘸取被测溶液， 点在pH试纸上，颜色变化后与比色卡对照
2、某溶液取少量滴在pH试纸上，试纸呈深蓝色，此溶液中不可能 大量共存的离子是：B C A.PO43B.HCO3C.Al3+ D.K+ 变：某溶液由水电离出来的c(H+)=10-11mol/L，上述离子一定能 大量共存的是：D
4.利用Kw的定量计算
Kw = c(H+) . c(OH-) = 1×10-14
1).求溶液中的c(H+)aq或c(OH-) aq
①0.01mol/L盐酸溶液中。 c(H+)、 c(OH-)分别为多少？
Kw = {c(H+)酸+c(H+)水} . c(OH-)水 = 1×10-14
c(H+) = 0.01mol/L c(OH-) = KW / c(H+) = 10-12 mol/L ② 0.01mol/L NaOH溶液中. c(H+) 、 c(OH-)分别为多少？
(四)有关pH 的计算 （抓主要矛盾——先求浓度大的微粒的浓度）
1 ．单一溶液 pH 的计 算 ＋ (1) 酸溶液： pH ＝－ lg c(H )； KW ＋ (2) 碱溶液： c(H ) ＝ pH ； ( OH － )，再求 c － pOH ＝－ lg c(OH )，据 pH ＋ pOH ＝ 14(25 ℃ 时 )再 或直接求 求 pH 。
如：KW（25℃）=1×10-14 KW（100℃）=1×10-12
讨论：对常温下的纯水进行下列操作，完成下表：
酸碱性 加 热 加HCl 加NaOH
水的电离平 衡移动方向
c(H+)
c(OH-)
c(H+) 与c(OH-) 大小关系 c(H+) = c(OH-) c(H+) ＞ c(OH-) c(H+) ＜ c(OH-)
c(H+)水 = c(OH-)水 = 10-12 mol/L ②0.001mol/L NaOH溶液中。由水电离出的c(H+)水、 c(OH-)水分别是多少？ Kw = c(H+)水 . {c(OH-)碱+c(OH-)水} = 1×10-14 c(H+)水 = c(OH-)水 = 10-11 mol/L
任何溶液中由水的电离c(H+)水 =c(OH-)水
（抓主要矛盾：先求浓度大的微粒的浓度）
【课 堂 练 习】
1、某溶液中由水电离产生的c(H+) = 10-12 mol/L ，则该溶 液呈酸性还是碱性？并求算该溶液中 c(H+)的可能值 ？ 解：由水电离产生的c(H+)水= c(OH-)水= 10-12 mol/L＜10-7
任何水溶液中由水电离出来的c(H+)水与 c(OH-)水相等
回顾——利用Kw的定量计算的解题思路 1).求溶液中的c(H+)aq 或c(OH-)aq 2).求由水电离出的c(H+)水 或c(OH-)水
酸溶液中H+来自酸和水的电离（当两者相差100倍可以忽略小 的），而溶液中OH-来自水的电离{酸溶液中c(OH-)aq =c(OH-)水}。 先计算溶液中的c(H+)aq ，然后利用Kw计算c(OH-)aq ，最终根据 c(H+)水 =c(OH-)水= c(OH-)aq求解。 碱溶液中OH-来自碱和水的电离（当两者相差100倍可以忽略 小的），而溶液中H+来自水的电离{碱溶液中c(H+)aq =c(H+)水}。 先计算溶液中的c(OH-)aq ，然后利用Kw计算c(H+)aq ，最终根据 c(H+)水 =c(OH-)水= c(H+)aq 求解。
Kw = c(H+)水 . {c(OH-)碱+c(OH-)水} = 1×10-14
c(OH-) = 0.01mol/L c(H+) = KW / c(OH-) = 10-12 mol/L
2).求由水电离出的c(H+)水 或c(OH-)水 思考讨论 H2O H+ + OH①0.01mol/L盐酸溶液中。由水电离出的c(H+)水、 c(OH-)水分别是多少？ Kw = {c(H+)酸+c(H+)水} . c(OH-)水 = 1×10-14