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第二节 水的电离和溶液的pH
第1课时（1） 水的电离
一、知识目标
通过水的导电性实验和测定实验，理解水是极弱的电解质，能发生微弱电离，掌握水的电离方程式。
理解水的离子积常数的概念、表达式及影响因素，明确其不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。
运用平衡移动原理分析外界条件（温度、酸、碱等）对水的电离平衡的影响，掌握溶液中和的变化规律。
学会运用水的离子积常数进行相关计算，掌握溶液中水电离出的或的计算方法。
二、核心素养目标
宏观辨识与微观探析：从宏观的实验现象（水的导电性、变化等）认识水的电离，从微观角度理解水的电离平衡及离子积常数的本质。
证据推理与模型认知：通过对不同温度下水的离子积常数数据的分析，建立温度对水的电离平衡影响的模型；运用平衡移动原理分析溶液中和的变化，培养证据推理能力。
科学探究与创新意识：通过设计实验探究影响水电离平衡的因素，体验科学探究的过程，培养创新思维和实践能力。
科学态度与社会责任：了解格罗斯特机制的发展历程，认识科学理论的发展是一个不断完善的过程，培养严谨的科学态度和勇于探索的精神。
一、学习重点
水的电离。
水的离子积常数的概念及影响因素。
外界条件对水的电离平衡的影响。
二、学习难点
水的离子积常数的应用。
溶液中水电离出的或的计算。
一、水的电离平衡
1．水的电离
（1）水是一种极弱的电解质。
（2）水的电离方程式为H2O＋H2O H3O＋＋OH－，简写为H2O H＋＋OH－。
（3）水的电离是吸热过程。
2．水的离子积
二、外界条件对水的电离平衡的影响
分析下列条件的改变对水的电离平衡H2O H＋＋OH－　ΔH>0的影响，并填写下表：
改变条件 平衡移动方向 c(H＋) c(OH－) 水的电离程度 Kw
升高温度 右移 增大 增大 增大 增大
加入HCl(g) 左移 增大 减小 减小 不变
加入NaOH(s) 左移 减小 增大 减小 不变
加入活泼 金属(如Na) 右移 减小 增大 增大 不变
加入NaHSO4(s) 左移 增大 减小 减小 不变
三、Kw的应用
1．水的电离平衡曲线的理解与识别
（1）曲线上的任意点(如a，b，c)的Kw都相同，即c(H＋)·c(OH－)相同，温度相同。
（2）曲线外的任意点(如d)与曲线上任意点的Kw不同，温度不同。
（3）实现曲线上点之间的转化需保持温度不变，改变酸碱性；实现曲线上点与曲线外点之间的转化一定改变温度。
2．溶液中水电离出的c(H＋)或c(OH－)的计算方法
Kw表达式中c(H＋)、c(OH－)均表示整个溶液中总物质的量浓度，但是一般情况下有：
（1）酸溶液中Kw＝c酸(H＋)·c水(OH－)(忽略水电离出的H＋的浓度)。
（2）碱溶液中Kw＝c水(H＋)·c碱(OH－)(忽略水电离出的OH－的浓度)。
（3）外界条件改变，水的电离平衡发生移动；但由水电离出的c(H＋)与水电离出的c(OH－)一定相等。
（4）室温下，由水电离出的c(H＋)＝1×10－13 mol·L－1的溶液可能呈酸性，也可能呈碱性。
（一）问题探究
探究水的电离情况
问题：我们可以通过什么实验来探究水是否能电离呢？
答案：可以采用精确的电导性实验。将电导率仪和灯泡连接在盛有纯水的装置中，若电导率仪指针偏转，灯泡未亮，说明纯水中存在能够导电的粒子（即存在离子），但离子的浓度非常低，从而证明纯水能发生微弱的电离。
探究纯水中的测定方法
问题：那我们如何知道纯水中的浓度呢？
答案：可以利用精密试纸测定常温下纯水的。具体操作方法为：将试纸放在玻璃片上，用干燥、洁净的玻璃棒蘸待测液点在试纸上，然后与标准比色卡进行对照，读出所测溶液的。经过测定，常温下纯水的，这意味着。
探究水的离子积常数的影响因素
问题：观察下面不同温度下水的离子积常数的数据，你能得到什么规律呢？
温度/ 0 10 20 25 40 50 90 100
答案：从数据可以看出，随着温度的升高，水的离子积增大。这是因为水的电离是一个吸热过程，H2O H＋＋OH－，升高温度，平衡向吸热方向移动，即正向移动，所以Kw增大。
（二）问题思考
思考水的电离性质
问题：下列关于水的电离的说法正确的是(　　)
A. 水不能发生电离
B. 水的电离是完全的
C. 水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离
D. 水的电离不受任何条件影响 –
答案：C。由前面的实验可知，水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离，A、B选项错误，C选项正确；水的电离会受温度等条件的影响，D选项错误。
2. 思考纯水中的计算
问题：常温下，某同学用试纸测得纯水的为，则该纯水中为(　　)
A.
B.
C.
D. 无法确定
答案：A。常温下，纯水的，即，因为纯水中，所以，A选项正确。
3. 思考水的离子积常数的应用
问题：时，某溶液中，则该溶液中为(　　)
A.
B.
C.
D. 无法确定
答案：B。
时，，根据的表达式，可得，B选项正确。
4. 思考水的离子积常数的性质
问题：下列关于水的离子积常数的说法正确的是(　　)
A. 水的离子积常数只与温度有关
B. 水的离子积常数随溶液中的增大而增大
C. 水的离子积常数随溶液中的增大而增大
D. 水的离子积常数与溶液的酸碱性有关
答案：A。水的离子积常数只与温度有关，温度不变，不变，与溶液中、以及溶液的酸碱性均无关，A选项正确，B、C、D选项错误。
（三）归纳总结
归纳水的电离相关知识
问题：请归纳水的电离的相关知识，包括实验方法、电离方程式、水的离子积常数等。
答案：
实验方法：通过精确的电导性实验（电导率仪指针偏转，灯泡未亮）证明纯水能发生微弱的电离；利用精密试纸测定常温下纯水的，得出的值。
电离方程式：（为了书写方便，可简写为）。
水的离子积常数：当水的电离达到平衡时，电离产物和浓度之积是一个常数，记作，即，时，，为常数，无单位，不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。
归纳外界条件对水的电离平衡的影响
问题：请归纳外界条件（温度、酸、碱）对水的电离平衡的影响。
答案：
温度：水的电离是吸热过程，升高温度，平衡正向移动，增大，水的电离程度增大；降低温度，平衡逆向移动，减小，水的电离程度减小。
酸：向水中加入酸，溶液中增大，根据平衡移动原理，水的电离平衡会逆向移动，减小，水的电离受到抑制。
碱：向水中加入碱，溶液中增大，水的电离平衡会逆向移动，减小，水的电离受到抑制。
1.下列说法正确的是()
A. 水的电离方程式：H O=H ＋OH
B. 升高温度，水的电离程度增大
C. 在NaOH溶液中没有H
D. 在HCl溶液中没有OH
【答案】B
【解析】水是极弱的电解质，其电离是可逆过程，电离方程式应为H O H ＋OH ，A选项错误；水的电离过程是吸热过程，升高温度，平衡向电离方向移动，水的电离程度增大，B选项正确；任何水溶液中都存在水的电离平衡，所以在NaOH溶液中存在H ，在HCl溶液中存在OH ，C、D选项错误。
2.下列关于水的离子积常数的叙述中，正确的是()
A. 因为水的离子积常数的表达式是Kw＝c(H )·c(OH )，所以Kw随溶液中c(H )和c(OH )的变化而变化
B. 水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K电离是同一个物理量
C. 水的离子积常数是温度的函数，随着温度的变化而变化
D. 水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K电离是两个没有任何关系的物理量
【答案】C
【解析】水的离子积常数Kw只与温度有关，不随溶液中c(H )和c(OH )的变化而变化，A选项错误；水的离子积常数Kw和水的电离平衡常数K电离不是同一个物理量，它们之间存在一定的关系，B选项错误；水的电离是吸热过程，温度升高，水的电离程度增大，Kw增大，所以水的离子积常数是温度的函数，随着温度的变化而变化，C选项正确；水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K电离有关系，Kw = K电离×c(H O)，D选项错误。
3.下列操作能使水的电离平衡发生移动，且c(H )＞c(OH )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CO 气体
D. 向水中加食盐晶体
【答案】C
【解析】向水中投入一小块金属钠，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，溶液中c(OH )增大，水的电离平衡逆向移动，溶液呈碱性，c(H )＜c(OH )，A选项错误；将水加热煮沸，水的电离程度增大，但溶液仍呈中性，c(H ) = c(OH )，B选项错误；向水中通入CO 气体，CO 与水反应生成碳酸，碳酸电离出H ，使溶液中c(H )增大，水的电离平衡逆向移动，溶液呈酸性，c(H )＞c(OH )，C选项正确；向水中加食盐晶体，食盐不水解，对水的电离平衡无影响，溶液仍呈中性，c(H ) = c(OH )，D选项错误。
4.一定温度下，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. 该温度下，a点溶液呈碱性
B. 该温度下，0.01mol·L NaOH溶液中c(H )＝1.0×10 mol·L
C. 该温度下，加入NaOH可能引起由d向b的变化
D. b点时，升高温度，可能引起由b向c的变化
【答案】A
【解析】根据图像可知，a点时c(OH )＞c(H )，所以该温度下，a点溶液呈碱性，A选项正确；由图像可知该温度下Kw = c(H )·c(OH ) = 1.0×10 ，0.01mol·L NaOH溶液中c(OH ) = 0.01mol·L ，则c(H ) = Kw/c(OH ) = 1.0×10 /0.01 = 1.0×10 mol·L ，B选项错误；加入NaOH，溶液中c(OH )增大，c(H )减小，而d点到b点c(H )增大，所以加入NaOH不可能引起由d向b的变化，C选项错误；b点时，升高温度，水的电离程度增大，Kw增大，c(H )和c(OH )都增大，而b点到c点c(H )减小，所以升高温度不可能引起由b向c的变化，D选项错误。
5.如图表示水中c(H )和c(OH )的关系，下列判断错误的是()
A. 两条曲线间任意点均有c(H )·c(OH )＝Kw
B. M区域内(不包括边界)任意点均有c(H )C. 图中T D. XZ线上任意点的c(H )都相等
【答案】D
【解析】Kw = c(H )·c(OH )，两条曲线间任意点都满足水的离子积常数表达式，所以均有c(H )·c(OH )＝Kw，A选项正确；M区域内(不包括边界)在XZ线下方，说明c(H )一、水的电离
1．（1）水是一种极弱的电解质。
（2）水的电离方程式为H2O＋H2O H3O＋＋OH－，简写为H2O H＋＋OH－。
（3）水的电离是吸热过程。
2．水的离子积
（1）概念：一定温度下，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，记作Kw，叫做水的离子积常数，又称水的离子积。
（2）
3．外界条件对水的电离平衡的影响
H2O H＋＋OH－　ΔH>0
改变条件 平衡移动方向 c(H＋) c(OH－) 水的电离程度 Kw
升高温度 右移 增大 增大 增大 增大
加入HCl(g) 左移 增大 减小 减小 不变
加入NaOH(s) 左移 减小 增大 减小 不变
加入NaHSO4(s) 左移 增大 减小 减小 不变
二、Kw的应用
1．计算酸(或碱)溶液中水电离的c水(H＋)或c水(OH－)
（1）在酸或碱溶液中水的电离虽然受到抑制，但c水(H＋)＝c水(OH－)。
（2）酸溶液中c水(H＋)＝c水(OH－)＝(忽略水电离出的H＋的浓度)，酸电离的H＋浓度，认为是溶液中总c(H＋)。
（3）碱溶液中c水(H＋)＝c水(OH－)＝(忽略水电离出的OH－的浓度)，碱电离的OH－浓度，认为是溶液中总c(OH－)。
2．水的电离平衡曲线的理解与识别
某温度下，水溶液中H＋和OH－的浓度变化曲线如图：
（1）曲线上的任意点(如a，b，c)的Kw都相同，即c(H＋)·c(OH－)相同，温度相同。
（2）曲线外的任意点(如d)与曲线上任意点的Kw不同，温度不同。
（3）实现曲线上点之间的转化需保持温度不变，改变酸碱性；实现曲线上点与曲线外点之间的转化一定改变温度。
考点一　水的电离平衡及Kw
1．下列关于水的说法中正确的是(　　)
A．水的离子积仅适用于纯水 B．水的电离需要通电
C．升高温度一定使水的离子积增大 D．加入电解质一定会破坏水的电离平衡
答案　C
解析　水的离子积适用于稀的电解质水溶液及纯水，A项错误；水的电离不需要通电，B项错误；水的电离是吸热过程，温度升高，促进水的电离，水的离子积增大，C项正确；不是所有的电解质都能破坏水的电离平衡，如NaCl，D项错误。
2．25 ℃时，纯水的Kw＝1×10－14,100 ℃时，纯水的Kw＝1×10－12，这说明(　　)
A．100 ℃时水的电离常数较小 B．前者c(H＋)比后者大
C．水的电离过程是一个吸热过程 D．Kw和温度无直接关系
答案　C
解析　由题意知，温度较高Kw较大。Kw较大，即c(H＋)·c(OH－)较大。c(H＋)·c(OH－)较大，说明H2O H＋＋OH－向右进行的程度大，水的电离过程是吸热过程。
3．下列说法正确的是(　　)
A．水的电离方程式：H2O=H＋＋OH－ B．升高温度，水的电离程度增大
C．在NaOH溶液中没有H＋ D．在HCl溶液中没有OH－
答案　B
解析　水是极弱电解质，只有少部分电离，电离方程式中应用“??”表示，故A错；水的电离是吸热的，所以升高温度，电离程度增大，B正确；在NaOH溶液中c(OH－)>c(H＋)，在HCl溶液中c(OH－)4．下列关于水的离子积常数的叙述中，正确的是(　　)
A．因为水的离子积常数的表达式是Kw＝c(H＋)·c(OH－)，所以Kw随溶液中c(H＋)和c(OH－)的变化而变化
B．水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K电离是同一个物理量
C．水的离子积常数是温度的函数，随着温度的变化而变化
D．水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K电离是两个没有任何关系的物理量
答案　C
解析　水的离子积常数的表达式是Kw＝c(H＋)·c(OH－)，但是Kw是温度的函数，不随溶液中c(H＋)和c(OH－)的变化而变化，A错误，C正确；水的离子积常数Kw＝K电离·c(H2O)，B、D错误。
考点二　水的电离平衡的影响因素
1．下列操作能使水的电离平衡发生移动，且c(H＋)＞c(OH－)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
答案　C
解析　A项中加入的钠与H2O反应生成NaOH，使c(OH－)＞c(H＋)；B项中c(H＋)＝c(OH－)；C项中通入CO2：CO2＋H2O H2CO3 H＋＋HCO，故c(H＋)＞c(OH－)；而D项中c(H＋)＝c(OH－)，故选C项。
2．25 ℃时，水的电离达到平衡：H2O H＋＋OH－　ΔH>0，下列叙述正确的是(　　)
A．将纯水加热到95 ℃时，Kw变大，pH不变，水仍呈中性
B．向纯水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH－)增大，Kw变小
C．向纯水中加入少量碳酸钠固体，影响水的电离平衡，c(H＋)减小，Kw不变
D．向纯水中加入醋酸钠固体或盐酸，均可抑制水的电离，Kw不变
答案　C
解析　水的电离吸热，将纯水加热，电离平衡正向移动，c(H＋)、c(OH－)均增大，但c(OH－)与c(H＋)仍然相等，故Kw变大，pH变小，水仍呈中性，A项错误；向纯水中加入稀氨水，溶液中c(OH－)增大，水的电离平衡逆向移动，但温度不变，Kw不变，B项错误；向纯水中加入少量Na2CO3固体，溶液中c(H＋)减小，水的电离平衡正向移动，但Kw不变，C项正确；向纯水中加入醋酸钠时，促进水的电离，D项错误。
3．在100 ℃时，100 mL蒸馏水中c(OH－)＝1×10－6mol·L－1，当改变下列条件之一时，
c(OH－)仍然等于1×10－6mol·L－1的是(　　)
①温度降低到25 ℃
②加入10－6mol烧碱固体，保持100 ℃
③加入10－6mol氯化钠，保持100 ℃
④蒸发掉50 mL水，保持100 ℃
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
答案　B
解析　c(OH－)不变，Kw不变，表明温度不变(100 ℃)，且无酸、碱加入。
4．某温度下，向c(H＋)＝1×10－6 mol·L－1的蒸馏水中加入NaHSO4晶体，保持温度不变，测得溶液中c(H＋)＝1×10－3 mol·L－1。下列对该溶液的叙述不正确的是(　　)
A．该温度高于25 ℃
B．由水电离出来的H＋的浓度为1×10－11 mol·L－1
C．加入NaHSO4晶体抑制水的电离
D．取该溶液加水稀释100倍，溶液中的c(OH－)增大
答案　B
解析　25 ℃时，纯水中c(H＋)＝1×10－7 mol·L－1，c(H＋)＝1×10－6 mol·L－1说明水的电离得到促进，故T＞25 ℃，A项正确；c(H＋)＝1×10－6 mol·L－1，水的离子积常数为1×10－12，Kw＝c(H＋)·c(OH－)，当c(H＋)＝1×10－3 mol·L－1时，c(OH－)＝1×10－9 mol·L－1，故由水电离出来的c(H＋)＝1×10－9 mol·L－1，B项错误；NaHSO4电离生成的氢离子，对水的电离起抑制作用，水的电离程度减小，C项正确；温度不变时，Kw不变，加水稀释，c(H＋)减小，Kw＝c(H＋)·c(OH－)不变，所以c(OH－)增大，D项正确。
5．25 ℃时，相同物质的量浓度的下列溶液：①NaCl、②NaOH、③H2SO4，其中水的电离程度按由大到小顺序排列的一组是(　　)
A．③＞②＞① B．②＞③＞①
C．①＞②＞③ D．③＞①＞②
答案　C
解析　分析三种物质可知②③抑制水的电离，①不影响水的电离平衡，H2SO4为二元强酸，产生的c(H＋)大于NaOH产生的c(OH－)，抑制程度更大，故顺序为①＞②＞③。
6．一定温度下，用水稀释0.1 mol·L－1的一元弱酸HA溶液，随着稀释的进行，下列一定增大的是(　　)
A．Kw B. C. D．c(OH－)
答案　D
解析　温度不变，Kw不变，A项不符合题意；根据Ka＝，推出＝减小，B、C项不符合题意；加水稀释时HA的电离程度增大，但是c(H＋)减小，由Kw不变可知c(OH－)增大，D项符合题意。
考点三　水的电离平衡的应用
1．常温下，在0.01 mol·L－1 H2SO4溶液中，由水电离出的氢离子浓度是(　　)
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
答案　A
解析　H2SO4电离出的c(H＋)＝0.02 mol·L－1，由Kw＝1.0×10－14可知c(OH－)＝5×10－13 mol·L－1，OH－是由水电离产生的，则水电离产生的c(H＋)＝c(OH－)＝5×10－13 mol·L－1。
2．25 ℃时，在等体积的①0.5 mol·L－1的H2SO4溶液；②0.05 mol·L－1的Ba(OH)2溶液；③1 mol·L－1的NaCl溶液；④纯水中由水电离出的H＋的物质的量之比是(　　)
A．1∶10∶107∶107 B．107∶107∶1∶1
C．107∶106∶2∶2 D．107∶106∶(2×107)∶2
答案　A
解析　25 ℃时，0.5 mol·L－1的H2SO4溶液中c(H＋)＝1 mol·L－1，由水电离出的c水(H＋)＝
10－14 mol·L－1；0.05 mol·L－1的Ba(OH)2溶液中c(OH－)＝0.1 mol·L－1，由水电离出的c水(H＋)＝10－13 mol·L－1；NaCl溶液和纯水中由水电离出的c水(H＋)均为10－7 mol·L－1。则等体积的上述四种溶液中由水电离出的n(H＋)(即发生电离的水的物质的量)之比为10－14∶10－13∶
10－7∶10－7＝1∶10∶107∶107。
3．室温下，若溶液中由水电离产生的c(OH－)＝1×10－14 mol·L－1，满足此条件的溶液中一定可以大量共存的离子组是(　　)
A．Al3＋、Na＋、NO、Cl－ B．K＋、Na＋、Cl－、NO
C．K＋、Na＋、Cl－、AlO D．K＋、NH、SO、NO
答案　B
解析　溶液中由水电离产生的c(OH－)＝1×10－14 mol·L－1，溶液的pH为0或14，溶液呈酸性或碱性。A项，Al3＋与OH－不能大量共存；C项，AlO与H＋不能大量共存；D项，NH与OH－不能大量共存。
4．一定温度下，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．该温度下，a点溶液呈碱性
B．该温度下，0.01 mol·L－1NaOH溶液中c(H＋)＝1.0×10－12 mol·L－1
C．该温度下，加入NaOH可能引起由d向b的变化
D．b点时，升高温度，可能引起由b向c的变化
答案　A
解析　根据图像，b点c(H＋)·c(OH－)＝1.0×10－12>1.0×10－14，说明该温度高于常温。曲线上的点的温度相同。该温度下，a点溶液中c(H＋)0.01 mol·L－1NaOH溶液中c(OH－)＝0.01 mol·L－1，则c(H＋)＝1.0×10－10mol·L－1，故B错误；该温度下，加入NaOH，溶液中的c(OH－)增大，c(H＋)减小，不能引起d向b的变化，故C错误；b点时，升高温度，水的电离程度增大，c(H＋)·c(OH－)增大，不能引起b向c的变化，故D错误。
5．如图表示水中c(H＋)和c(OH－)的关系，下列判断错误的是(　　)
A．两条曲线间任意点均有c(H＋)·c(OH－)＝Kw
B．M区域内(不包括边界)任意点均有c(H＋)C．图中T1D．XZ线上任意点的c(H＋)都相等
答案　D
解析　只要在水溶液中，都会有c(H＋)·c(OH－)＝Kw，故A项正确；XZ线的斜率是1，XZ线上的点均存在c(H＋)＝c(OH－)，在X、Z连线的上方M区域(不包括边界)，c(H＋)X点，所以T16．某温度下，水溶液中的c(H＋)＝10x mol·L－1，c(OH－)＝10y mol·L－1。x与y的关系如图所示。该温度下0.01 mol·L－1 NaOH溶液的c(H＋)为(　　)
A．10－10 B．10－11
C．10－12 D．10－13
答案　D
解析　由图可知，当x＝－5时，y＝－10，故Kw＝10－5×10－10＝10－15。0.01 mol·L－1 NaOH溶液中c(OH－)＝10－2 mol·L－1，故c(H＋)＝＝mol·L－1＝10－13 mol·L－1。
7．某温度下，纯水的c(H＋)＝2×10－7 mol·L－1，则此时纯水的c(OH－)为________。若温度不变，滴入稀盐酸使c(H＋)＝5×10－4 mol·L－1，则溶液中c(OH－)为________，此时温度______(填“高于”“低于”或“等于”)25 ℃。
答案　2×10－7 mol·L－1　8×10－11 mol·L－1　高于
解析　纯水中的H＋的浓度一定等于OH－的浓度，因此某温度下，纯水的c(H＋)＝2×
10－7 mol·L－1，则此时纯水的c(OH－)＝2×10－7 mol·L－1。该温度下的离子积常数是4×10－14，若温度不变，滴入稀盐酸使c(H＋)＝5×10－4 mol·L－1，则溶液中c(OH－)＝ mol·L－1＝8×10－11 mol·L－1。由于此时水的离子积常数大于10－14，水电离吸热，所以此时温度高于25 ℃。
1第二节 水的电离和溶液的pH
第1课时（1） 水的电离
一、知识目标
通过水的导电性实验和测定实验，理解水是极弱的电解质，能发生微弱电离，掌握水的电离方程式。
理解水的离子积常数的概念、表达式及影响因素，明确其不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。
运用平衡移动原理分析外界条件（温度、酸、碱等）对水的电离平衡的影响，掌握溶液中和的变化规律。
学会运用水的离子积常数进行相关计算，掌握溶液中水电离出的或的计算方法。
二、核心素养目标
宏观辨识与微观探析：从宏观的实验现象（水的导电性、变化等）认识水的电离，从微观角度理解水的电离平衡及离子积常数的本质。
证据推理与模型认知：通过对不同温度下水的离子积常数数据的分析，建立温度对水的电离平衡影响的模型；运用平衡移动原理分析溶液中和的变化，培养证据推理能力。
科学探究与创新意识：通过设计实验探究影响水电离平衡的因素，体验科学探究的过程，培养创新思维和实践能力。
科学态度与社会责任：了解格罗斯特机制的发展历程，认识科学理论的发展是一个不断完善的过程，培养严谨的科学态度和勇于探索的精神。
一、学习重点
水的电离。
水的离子积常数的概念及影响因素。
外界条件对水的电离平衡的影响。
二、学习难点
水的离子积常数的应用。
溶液中水电离出的或的计算。
一、水的电离平衡
1．水的电离
（1）水是一种极弱的_______。
（2）水的电离方程式为H2O＋H2O H3O＋＋OH－，简写为H2O H＋＋OH－。
（3）水的电离是_______热过程。
2．水的离子积
二、外界条件对水的电离平衡的影响
分析下列条件的改变对水的电离平衡H2O H＋＋OH－　ΔH>0的影响，并填写下表：
改变条件 平衡移动方向 c(H＋) c(OH－) 水的电离程度 Kw
升高温度
加入HCl(g)
加入NaOH(s)
加入活泼 金属(如Na)
加入NaHSO4(s)
三、Kw的应用
1．水的电离平衡曲线的理解与识别
（1）曲线上的任意点(如a，b，c)的Kw都相同，即c(H＋)·c(OH－)_______，温度_______。
（2）曲线外的任意点(如d)与曲线上任意点的Kw_______，温度_______。
（3）实现曲线上点之间的转化需保持温度不变，改变_______；实现曲线上点与曲线外点之间的转化一定改变_______。
2．溶液中水电离出的c(H＋)或c(OH－)的计算方法
Kw表达式中c(H＋)、c(OH－)均表示整个溶液中总物质的量浓度，但是一般情况下有：
（1）酸溶液中Kw＝c酸(H＋)·c水(OH－)(忽略水电离出的H＋的浓度)。
（2）碱溶液中Kw＝c水(H＋)·c碱(OH－)(忽略水电离出的OH－的浓度)。
（3）外界条件改变，水的电离平衡发生移动；但由水电离出的c(H＋)与水电离出的c(OH－)一定相等。
（4）室温下，由水电离出的c(H＋)＝1×10－13 mol·L－1的溶液可能呈酸性，也可能呈碱性。
（一）问题探究
探究水的电离情况
问题：我们可以通过什么实验来探究水是否能电离呢？
探究纯水中的测定方法
问题：那我们如何知道纯水中的浓度呢？
探究水的离子积常数的影响因素
问题：观察下面不同温度下水的离子积常数的数据，你能得到什么规律呢？
温度/ 0 10 20 25 40 50 90 100
（二）问题思考
思考水的电离性质
问题：下列关于水的电离的说法正确的是(　　)
A. 水不能发生电离
B. 水的电离是完全的
C. 水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离
D. 水的电离不受任何条件影响 –
2. 思考纯水中的计算
问题：常温下，某同学用试纸测得纯水的为，则该纯水中为(　　)
A.
B.
C.
D. 无法确定
3. 思考水的离子积常数的应用
问题：时，某溶液中，则该溶液中为(　　)
A.
B.
C.
D. 无法确定
4. 思考水的离子积常数的性质
问题：下列关于水的离子积常数的说法正确的是(　　)
A. 水的离子积常数只与温度有关
B. 水的离子积常数随溶液中的增大而增大
C. 水的离子积常数随溶液中的增大而增大
D. 水的离子积常数与溶液的酸碱性有关
（三）归纳总结
归纳水的电离相关知识
问题：请归纳水的电离的相关知识，包括实验方法、电离方程式、水的离子积常数等。
归纳外界条件对水的电离平衡的影响
问题：请归纳外界条件（温度、酸、碱）对水的电离平衡的影响。
1.下列说法正确的是()
A. 水的电离方程式：H O=H ＋OH
B. 升高温度，水的电离程度增大
C. 在NaOH溶液中没有H
D. 在HCl溶液中没有OH
2.下列关于水的离子积常数的叙述中，正确的是()
A. 因为水的离子积常数的表达式是Kw＝c(H )·c(OH )，所以Kw随溶液中c(H )和c(OH )的变化而变化
B. 水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K电离是同一个物理量
C. 水的离子积常数是温度的函数，随着温度的变化而变化
D. 水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K电离是两个没有任何关系的物理量
3.下列操作能使水的电离平衡发生移动，且c(H )＞c(OH )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CO 气体 D. 向水中加食盐晶体
4.一定温度下，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. 该温度下，a点溶液呈碱性
B. 该温度下，0.01mol·L NaOH溶液中c(H )＝1.0×10 mol·L
C. 该温度下，加入NaOH可能引起由d向b的变化
D. b点时，升高温度，可能引起由b向c的变化
5.如图表示水中c(H )和c(OH )的关系，下列判断错误的是()
A. 两条曲线间任意点均有c(H )·c(OH )＝Kw
B. M区域内(不包括边界)任意点均有c(H )C. 图中T D. XZ线上任意点的c(H )都相等
一、水的电离
1．（1）水是一种极弱的电解质。
（2）水的电离方程式为H2O＋H2O H3O＋＋OH－，简写为H2O H＋＋OH－。
（3）水的电离是吸热过程。
2．水的离子积
（1）概念：一定温度下，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，记作Kw，叫做水的离子积常数，又称水的离子积。
（2）
3．外界条件对水的电离平衡的影响
H2O H＋＋OH－　ΔH>0
改变条件 平衡移动方向 c(H＋) c(OH－) 水的电离程度 Kw
升高温度 右移 增大 增大 增大 增大
加入HCl(g) 左移 增大 减小 减小 不变
加入NaOH(s) 左移 减小 增大 减小 不变
加入NaHSO4(s) 左移 增大 减小 减小 不变
二、Kw的应用
1．计算酸(或碱)溶液中水电离的c水(H＋)或c水(OH－)
（1）在酸或碱溶液中水的电离虽然受到抑制，但c水(H＋)＝c水(OH－)。
（2）酸溶液中c水(H＋)＝c水(OH－)＝(忽略水电离出的H＋的浓度)，酸电离的H＋浓度，认为是溶液中总c(H＋)。
（3）碱溶液中c水(H＋)＝c水(OH－)＝(忽略水电离出的OH－的浓度)，碱电离的OH－浓度，认为是溶液中总c(OH－)。
2．水的电离平衡曲线的理解与识别
某温度下，水溶液中H＋和OH－的浓度变化曲线如图：
（1）曲线上的任意点(如a，b，c)的Kw都相同，即c(H＋)·c(OH－)相同，温度相同。
（2）曲线外的任意点(如d)与曲线上任意点的Kw不同，温度不同。
（3）实现曲线上点之间的转化需保持温度不变，改变酸碱性；实现曲线上点与曲线外点之间的转化一定改变温度。
考点一　水的电离平衡及Kw
1．下列关于水的说法中正确的是(　　)
A．水的离子积仅适用于纯水 B．水的电离需要通电
C．升高温度一定使水的离子积增大 D．加入电解质一定会破坏水的电离平衡
2．25 ℃时，纯水的Kw＝1×10－14,100 ℃时，纯水的Kw＝1×10－12，这说明(　　)
A．100 ℃时水的电离常数较小 B．前者c(H＋)比后者大
C．水的电离过程是一个吸热过程 D．Kw和温度无直接关系
3．下列说法正确的是(　　)
A．水的电离方程式：H2O=H＋＋OH－ B．升高温度，水的电离程度增大
C．在NaOH溶液中没有H＋ D．在HCl溶液中没有OH－
4．下列关于水的离子积常数的叙述中，正确的是(　　)
A．因为水的离子积常数的表达式是Kw＝c(H＋)·c(OH－)，所以Kw随溶液中c(H＋)和c(OH－)的变化而变化
B．水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K电离是同一个物理量
C．水的离子积常数是温度的函数，随着温度的变化而变化
D．水的离子积常数Kw与水的电离平衡常数K电离是两个没有任何关系的物理量
考点二　水的电离平衡的影响因素
1．下列操作能使水的电离平衡发生移动，且c(H＋)＞c(OH－)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
2．25 ℃时，水的电离达到平衡：H2O H＋＋OH－　ΔH>0，下列叙述正确的是(　　)
A．将纯水加热到95 ℃时，Kw变大，pH不变，水仍呈中性
B．向纯水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH－)增大，Kw变小
C．向纯水中加入少量碳酸钠固体，影响水的电离平衡，c(H＋)减小，Kw不变
D．向纯水中加入醋酸钠固体或盐酸，均可抑制水的电离，Kw不变
3．在100 ℃时，100 mL蒸馏水中c(OH－)＝1×10－6mol·L－1，当改变下列条件之一时，
c(OH－)仍然等于1×10－6mol·L－1的是(　　)
①温度降低到25 ℃
②加入10－6mol烧碱固体，保持100 ℃
③加入10－6mol氯化钠，保持100 ℃
④蒸发掉50 mL水，保持100 ℃
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
4．某温度下，向c(H＋)＝1×10－6 mol·L－1的蒸馏水中加入NaHSO4晶体，保持温度不变，测得溶液中c(H＋)＝1×10－3 mol·L－1。下列对该溶液的叙述不正确的是(　　)
A．该温度高于25 ℃
B．由水电离出来的H＋的浓度为1×10－11 mol·L－1
C．加入NaHSO4晶体抑制水的电离
D．取该溶液加水稀释100倍，溶液中的c(OH－)增大
5．25 ℃时，相同物质的量浓度的下列溶液：①NaCl、②NaOH、③H2SO4，其中水的电离程度按由大到小顺序排列的一组是(　　)
A．③＞②＞① B．②＞③＞①
C．①＞②＞③ D．③＞①＞②
6．一定温度下，用水稀释0.1 mol·L－1的一元弱酸HA溶液，随着稀释的进行，下列一定增大的是(　　)
A．Kw B. C. D．c(OH－)
考点三　水的电离平衡的应用
1．常温下，在0.01 mol·L－1 H2SO4溶液中，由水电离出的氢离子浓度是(　　)
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
2．25 ℃时，在等体积的①0.5 mol·L－1的H2SO4溶液；②0.05 mol·L－1的Ba(OH)2溶液；③1 mol·L－1的NaCl溶液；④纯水中由水电离出的H＋的物质的量之比是(　　)
A．1∶10∶107∶107 B．107∶107∶1∶1
C．107∶106∶2∶2 D．107∶106∶(2×107)∶2
3．室温下，若溶液中由水电离产生的c(OH－)＝1×10－14 mol·L－1，满足此条件的溶液中一定可以大量共存的离子组是(　　)
A．Al3＋、Na＋、NO、Cl－ B．K＋、Na＋、Cl－、NO
C．K＋、Na＋、Cl－、AlO D．K＋、NH、SO、NO
4．一定温度下，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．该温度下，a点溶液呈碱性
B．该温度下，0.01 mol·L－1NaOH溶液中c(H＋)＝1.0×10－12 mol·L－1
C．该温度下，加入NaOH可能引起由d向b的变化
D．b点时，升高温度，可能引起由b向c的变化
5．如图表示水中c(H＋)和c(OH－)的关系，下列判断错误的是(　　)
A．两条曲线间任意点均有c(H＋)·c(OH－)＝Kw
B．M区域内(不包括边界)任意点均有c(H＋)C．图中T1D．XZ线上任意点的c(H＋)都相等
6．某温度下，水溶液中的c(H＋)＝10x mol·L－1，c(OH－)＝10y mol·L－1。x与y的关系如图所示。该温度下0.01 mol·L－1 NaOH溶液的c(H＋)为(　　)
A．10－10 B．10－11
C．10－12 D．10－13
7．某温度下，纯水的c(H＋)＝2×10－7 mol·L－1，则此时纯水的c(OH－)为________。若温度不变，滴入稀盐酸使c(H＋)＝5×10－4 mol·L－1，则溶液中c(OH－)为________，此时温度______(填“高于”“低于”或“等于”)25 ℃。
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