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第二节 水的电离和溶液的PH
《选择性必修一》第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第1课时
教学目标
教学重难点
环节一 运用弱电解质电离模型分析水的电离
想一想
引入：在水溶液中，酸、碱、盐会部分或全部电离成离子，以离子形式存在，那么，当中的溶剂H2O是以离子还是分子形式存在的呢？
环节一 运用弱电解质电离模型分析水的电离
想一想
思考与讨论：
1、水可以电离出哪些离子？写出水的电离方程式。
2、向水中加入酸，水的电离平衡向哪个方向移动？水电离出的c(H+)和c(OH-)及溶液中的c(H+)如何改变？为什么？
3、向水中加入碱，水的电离平衡向哪个方向移动？水电离出的c(H+)和c(OH-)及溶液中的c(OH-)如何改变？为什么？
可以电离出H+、OH-，电离方程式：H2O H++OH-
平衡向逆方向移动，水电离的c(H+)和c(OH-)均减小，溶液的c(H+)增大
平衡向逆方向移动，水电离的c(H+)和c(OH-)均减小，溶液的c(OH-)增大
环节一 运用弱电解质电离模型分析水的电离
记一记
小结：
一、水的电离
1、水的电离： H2O H++OH-
2、加酸或加碱都会使水的电离平衡向逆方向移动。
环节一 运用弱电解质电离模型分析水的电离
想一想
思考与讨论：
1、一定温度下纯水中c(H+)×c(OH-)是定值吗？为什么？
2、向水中加入酸或碱后，水电离出的c(H+)和c(OH-)的乘积如何变化？为什么？溶液中的c(H+)与c(OH-)的乘积又如何改变？为什么？
加入酸或碱后，水电离的c(H+)和c(OH-)均减小，两者乘积变小；加酸后溶液的c(H+)增大，而加碱后溶液的c(OH-)增大，溶液中的c(H+)与c(OH-)的乘积不变。
一定温度下纯水中c(H+)×c(OH-)是定值。
环节一 运用弱电解质电离模型分析水的电离
记一记
小结：
4、表达式：Kw=c(H+)×c(OH-)
注意，c(H+)和c(OH-)都是指体系中的H+、、OH-的总浓度，且只受温度影响，适用于纯水及稀的电解质溶液。
3、水的离子积常数：当水的电离达到平衡时，电离产物H+和OH-浓度之积是一个常数，简称水的离子积，符号Kw。
环节一 运用弱电解质电离模型分析水的电离
想一想
阅读P63页表3-1，思考与讨论下列问题
1、温度的变化对Kw产生什么影响？
2、依据表中的数据分析水的电离是吸热还是放热？说出理由。
3、计算在25℃和100℃时纯水中的c(H+)、c(OH-)分别是多少？
随着温度升高，Kw增大
水的电离是吸热的过程，因为温度升高，平衡向电离方向移动。
25℃时纯水中：c(H+)=c(OH-)=1×10-7
100℃时纯水中：c(H+)=c(OH-)=7.38×10-7
环节一 运用弱电解质电离模型分析水的电离
记一记
小结：
5、水的离子积随着温度升高而增大，在常温下，可以认为 Kw=1×10-14，即Kw=c(H+)×c(OH-)=1×10-14。适用于纯 水及稀的电解质水溶液。
6、影响水的电离平衡的因素：
水的电离平衡 H2O H++OH— △H>0 条件变化 移动方向 c(H+) c(OH—) Kw
升高温度
加酸
加碱
加活泼金属
向正方向移动
向正逆向移动
向正逆向移动
向正方向移动
增大
增大
增大
增大
减小
不变
减小
增大
不变
减小
增大
不变
环节二 利用认知冲突，重新建构溶液酸碱性与PH的关系
想一想
我们知道纯水的PH=7，是中性，也习惯了用PH与7比较大小的方法判断溶液的酸碱性，请你依据表3-1数据会别计算25℃和100℃时纯水的PH。
二、溶液的酸碱性与PH
1、PH的计算：PH=-lgC(H+)
25℃时纯水中：c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L
100℃时纯水中：c(H+)=c(OH-)=7.38×10-7mol/L
25℃时PH=-lg1×10-7=7
100℃时PH=-lg7.38×10-7=-(lg7.38+lg10-7)=-0.868+7≈6.132
2、不同温度下，纯水的PH不同，但均为中性。
环节二 利用认知冲突，重新建构溶液酸碱性与PH的关系
想一想
思考与讨论 P64，根据常温时水的电离平衡，运用平衡移动原理分析下列问题：
(1)、酸性溶液中是否存在OH-？碱性溶液中是否存在H+？试解释原因。
酸性溶液中存在OH-，碱性溶液中也存在H+，因为水溶液中存在水的电离平衡，加入酸或碱只是抑制水的电离，但并不能消除。
环节二 利用认知冲突，重新建构溶液酸碱性与PH的关系
想一想
思考与讨论 P64，根据常温时水的电离平衡，运用平衡移动原理分析下列问题：
(2)、比较下列情况中，c(H+)和c(OH-)的值或变化趋势
体系 纯水 纯水+少量盐酸 纯水+少量NaOH
溶液酸碱性
c(H+)
c(OH-)
c(H+)和c(OH-)的大小比较
1×10-7mol/L
c(H+)=c(OH-)
1×10-7mol/L
增大
减小
c(H+)>c(OH-)
减小
增大
c(H+)中性
酸性
碱性
环节二 利用认知冲突，重新建构溶液酸碱性与PH的关系
记一记
小结：
3、溶液酸碱性可用c(H+)和c(OH-)的相对大小表示：
酸性溶液：c(H+)>c(OH-),常温下c(H+)>1×10-7mol/L
中性溶液：c(H+)=c(OH-),常温下c(H+)=1×10-7mol/L
碱性溶液：c(H+)环节二 利用认知冲突，重新建构溶液酸碱性与PH的关系
想一想
1、初中化学用PH表示溶液酸碱性，那么PH与c(H+)又有什么关系呢？
思考与讨论：
2、是否可以比较PH与7的大小来判断溶液的酸碱性？请解释原因。
酸性溶液：c(H+)>c(OH-),常温下c(H+)>1×10-7mol/L，PH<7
中性溶液：c(H+)=c(OH-),常温下c(H+)=1×10-7mol/L，PH=7
碱性溶液：c(H+)7
不可以，温度不同Kw不相同，中性溶液中c(H+)=c(OH-)≠1×10-7mol/L，例如：某温度下Kw=1×10-12，中性溶液中c(H+)=c(OH-)=1×10-6mol/L， 此时PH=6的溶液是中性，PH=7的溶液是碱性。
环节二 利用认知冲突，重新建构溶液酸碱性与PH的关系
想一想
1、常温下0.1mol/L的盐酸溶液中，c(H+)和c(OH-)分别是多少？水电离的c(H+)和c(OH-)分别是多少？
思考与讨论：
2、常温下0.1mol/L的NaOH溶液中，c(H+)和c(OH-)分别是多少？水电离的c(H+)和c(OH-)分别是多少？
HCl=H++Cl-,H2O H++OH-。溶液的c(H+)≈c酸(H+)=0.1mol/L，
溶液的c(OH-)=Kw÷c(H+)=1×10-13mol/L=c水(OH-)，
并且始终有c水(H+)=c水(OH-)=1×10-13mol/L。
NaOH=Na++OH-,H2O H++OH-。溶液的c(OH-)≈c碱(OH-)=0.1mol/L，
溶液的c(H+)=Kw÷(OH-)=1×10-13mol/L=c水(H+)，
并且始终有c水(H+)=c水(OH-)=1×10-13mol/L。
环节二 利用认知冲突，重新建构溶液酸碱性与PH的关系
记一记
小结：
4、酸、碱溶液中水电离的c(H+)和c(OH-)的计算：
不管哪种溶液都有：c水(H+)=c水(OH-)
酸性溶液：c(H+)=c酸(H+),c(OH-)=c水(OH-)=Kw÷c酸(H+)
碱性溶液：c(OH-)=c碱(OH-),c(H+)=c水(H+)=Kw÷c碱(OH-)
环节二 利用认知冲突，重新建构溶液酸碱性与PH的关系
想一想
1、阅读P65页资料卡片，归纳PH的测量方法。
思考与交流：
2、阅读P66页，归纳测试和调控PH，对工农业生产、科学研究，以及日常生活和医疗保健的重要意义。
PH试纸、PH计
课堂练习
练一练
1.100 ℃时,水的离子积为5.45×10-13,该温度下若某溶液中的H+浓度为1×10-7 mol·L-1,则该溶液(　　)。
A.呈碱性 B.呈酸性 C.呈中性 D.c(OH-)=10c(H+)
A
课堂练习
练一练
2.已知常温下0.01 mol·L-1的CH3COOH溶液中,c(H+)=4.32×10-4 mol·L-1,则该CH3COOH溶液中水的离子积常数(　　)。
A.小于1×10-14 B.大于1×10-14
C.等于1×10-14 D.无法确定
C
课堂练习
练一练
3.水的电离方程式为H2O H++OH-,在不同温度下其离子积为KW(25 ℃)=1.0×10-14,KW(35 ℃)=2.1×10-14,则下列叙述正确的是(　　)。
A.c(H+)随温度的升高而降低
B.35 ℃时,c(H+)>c(OH-)
C.水的pH:pH(35 ℃)>pH(25 ℃)
D.35 ℃时已电离的水的浓度约为1.45×10-7mol·L-1
D
课堂练习
练一练
4.常温下,在0.01 mol·L-1硫酸中,水电离出的H+的浓度是(　　)。
A.5×10-13 mol·L-1 B.0.02 mol·L-1
C.1×10-7 mol·L-1 D.1×10-12 mol·L-1
A
课堂练习
练一练
5.能影响水的电离平衡,并使溶液中的c(H+)>c(OH-)的操作是(　　)。
A.向水中投入一小块金属钠
B.将水加热煮沸
C.向水中通入CO2气体
D.向水中加食盐晶体
C
课堂练习
练一练
6.在水的电离平衡中,c(H+)和c(OH-)的关系如下图所示:
(1)A点水的离子积为1×10-14,B点水的离子积为　　　　　　,造成水的离子积变化的原因是　 。
(2)25℃时,H2R在水溶液中的电离方程式
为H2R H++HR-,HR- H++R2-。0.1 mol·L-1
H2R溶液的pH　 1(填“>”“<”或“=”)。
(3)100 ℃时,0.01 mol·L-1 NaOH
溶液的pH=　　　　　　。其中水电离的
c(OH-)=
1×10-12
水的电离吸热,升高温度,水的电离程度增大,水的离子积增大
<
10
1×10-10mol/L
再见

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