第1节 水溶液

金品质•高追求我们让你更放心！◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆第1节水溶液物质在水溶液中的行为金品质•高追求我们让你更放心！◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆金品质•高追求我们让你更放心！◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆电解质在水溶液中的存在形态的问题，从19世纪初就为科学界所关注。阿伦尼乌斯研究发现电解质分子会自动离解，他认为酸、碱、盐在水溶液中自动地部分离解为带不同电荷的离子，而不需要借助电流的作用产生离子。年仅25岁阿伦尼乌斯用崭新的电离学说思想揭示了电解质水溶液的本质。范特霍夫称赞他的学说是“物理化学史上的一次革命”。经过大量的事实验证，电离学说终于用大量的无可辩驳的科学事实，取得了最后胜利。阿伦尼乌斯成为世界上第三个诺贝尔化学奖获得者。问题：电解质不通电的条件下就能够电离。请分析电解质的结构与电离的条件有什么关系。金品质•高追求我们让你更放心！◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆提示：离子化合物型的电解质(强碱和多数盐)溶于水或熔融时，都能电离，能导电；而极性共价化合物型电解质(如酸)，只有溶于水才能电离而导电，熔融状态(即液态)不能电离，不能导电。金品质•高追求我们让你更放心！◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆金品质•高追求我们让你更放心！◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆一、水的电离及水的离子积常数1．水的电离：水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离：H2O＋H2OH3O＋＋OH－，常简写为H2OH＋＋OH－；实验测得：在室温(25℃)下，1LH2O(设H2O的密度为1g·cm－3，则1LH2O的物质的量为55.6mol)中只有1×10－7molH2O发生电离。故25℃时纯水中[H＋]＝[OH－]＝1.0×10－7mol·L－1。H2O的电离是一个可逆过程，在一定条件下可达到电离平衡，平衡常数为K＝________。2．水的离子积常数：因为水的电离极其微弱，在室温下电离前后n(H2O)几乎不变，因此[H2O]可视为常数，则K·[H2O]＝[H＋]·[OH－]，其中K和[H2O]的积为一个新常数，叫做______________，简称______________，记作Kw。即Kw＝______________，Kw反映了水中[H＋]和[OH－]的关系。[H＋]·[OH－][H2O][H＋]·[OH－]水的离子积常数水的离子积金品质•高追求我们让你更放心！◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆3．影响水电离的因素由H2O(l)H＋(aq)＋OH－(aq)；ΔH0知：(1)促进水电离的因素有：①________温，②加入活泼金属如Na、K等，③加入能水解的盐：CuSO4、NH4Cl、Na2CO3等(在第二节将学习到)，④电解。(2)抑制水电离的因素有：①________温，②加入________，③加入碱。酸升降金品质•高追求我们让你更放心！◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆二、溶液的酸碱度1．溶液酸碱性的判断(1)25℃时，Kw＝1.0×10－14mol2·L－2，据此填下表：化合物c/mol·L－1[H＋]/mol·L－1[OH－]/mol·L－1HCl1.0×10－21.0×10－2H2SO40.5×10－31.0×10－3NaOH1.0×10－31.0×10－11Ba(OH)21.0×10－25.0×10－132×10－21.0×10－121.0×10－111.0×10－3金品质•高追求我们让你更放心！◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆从上表总结出的规律：在酸性溶液中也存在OH－，只是[H＋]比[OH－]大。在碱性溶液中也存在着H＋，只是[OH－]大于[H＋]。室温下水溶液中[H＋]和[OH－]的关系可用图表示。金品质•高追求我们让你更放心！◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆(2)溶液酸碱性的判断标准：是由溶液中[H＋]和[OH－]的相对大小决定的，即：[H＋]＝[OH－]的溶液为________性溶液；[H＋][OH－]的溶液为________性溶液；[H＋][OH－]的溶液为________性溶液。由于在25℃的温度下，Kw＝1×10－14mol2·L－2；所以，在25℃时：中性溶液[H＋]＝[OH－]________1×10－7mol·L－1；酸性溶液[H＋][OH－]，[H＋]________1×10－7mol·L－1；碱性溶液[H＋][OH－]，[H＋]________1×10－7mol·L－1。中酸碱＝金品质•高追求我们让你更放心！◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆注意：溶液的酸、碱性是由[H＋]和[OH－]的相对大小决定的，而不在于[H＋]或[OH－]的值的大小。溶液中[H＋]越小，[OH－]越大，溶液酸性越弱，碱性越强；[H＋]越大，[OH－]越小，溶液的酸性越强，碱性越弱。2．溶液的酸碱性与pH的定义(1)溶液pH的定义：pH＝________；这也是计算某溶液pH的公式。(2)溶液的酸碱性、溶液的pH和[H＋]、[OH－]的相对大小关系：第1节表格.doc－lg[H＋]金品质•高追求我们让你更放心！◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆3.pH的测定(1)用pH计较精确的测量。(2)用pH试纸粗略测量。(3)用酸碱指示剂加以粗略估计(在第四节将详细介绍)。注意：用pH试纸测量某溶液的pH时得到的是个估量值而非确切值，如说用pH试纸测得某盐酸的pH为3.6是错误的。金品质•高追求我们让你更放心！◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆三、电解质在水溶液中的存在形态1．电解质与非电解质(1)电解质是指在水溶液中或熔融状态下能导电的________。而无论是在水溶液中还是在熔融状态下______导电的________叫非电解质。(2)电解质主要有________、________、________、碱性氧化物和水。(3)电解质溶液的导电性强弱决定于溶液中自由移动的离子________的大小和离子所带电荷的多少；电解质溶液的导电性不同于金属的导电性。(1)化合物都不能化合物(2)酸碱盐(3)浓度金品质•高追求我们让你更放心！◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆注意：(1)电解质导电必须是其本身电离出的离子导电，否则不属于电解质。如SO3的水溶液能导电，但SO3却是非电解质，因为导电的离子不是SO3电离产生的。(2)电解质不一定导电，导电的物质不一定是电解质；非电解质不导电，但不导电的物质不一定是非电解质。如固态NaCl不导电，NaCl是电解质；Cu能导电，Cu却不是电解质。(3)“溶于水或熔融状态下能否导电”是判断化合物是否是电解质的依据，只要一种情况下能导电即为电解质。对于一些难溶物质BaSO4，由于其溶解度太小，很难测出溶液的导电性，但将其熔融时却能导电，所以BaSO4是电解质。金品质•高追求我们让你更放心！◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆2．强电解质与弱电解质(1)强电解质是指在水溶液中或熔融状态下________电离的电解质，包括________、________和大多数盐类。书写强电解质的电离方程式时常用________。(2)弱电解质是指在水溶液中或熔融状态下________电离的电解质，________、________和水都是弱电解质，由于弱电解质的水溶液中存在电离平衡，书写弱电解质的电离方程式时常用________。(1)完全强酸强碱“”(2)部分(或不完全)弱酸弱碱“”===催化剂金品质•高追求我们让你更放心！◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆(3)强电解质在水溶液中全部以________的形态存在，而弱电解质在水溶液中电离的趋势很小，主要以________形态存在。(4)电解质溶于水后形成的离子和分子并不是单独存在的，而是以“________”或“________”的形态存在。这种溶质分子或离子与溶剂相互吸引的作用称为________。(3)离子分子(4)水合离子水合分子溶剂化作用金品质•高追求我们让你更放心！◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆注意：(1)强、弱电解质的本质区别在于其在水溶液中或熔融状态下是否完全电离而与其导电性及溶解度的大小无关。即强电解质溶液的导电性不一定比弱电解质溶液强，溶解度不一定比弱电解质的大。(2)离子化合物全部为强电解质，而共价化合物有的是强电解质如HCl、H2SO4，有的则为弱电解质如HF、CH3COOH等。金品质•高追求我们让你更放心！◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆(3)多元弱酸分步电离，必须分步写，不可合并(其中以第一步电离为主)多元弱碱的电离在中学阶段要求一步写出。以NaHSO4为代表的强电解质在水溶液中和熔融状态下其电离方程式不一样：24444NaHSONaHSONaHSONaHSO（水溶液中）（熔融时）======金品质•高追求我们让你更放心！◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆金品质•高追求我们让你更放心！◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆水的电离及溶液的酸碱度1．水的电离在水溶液或纯水中均存在：H2OH＋＋OH－，并且Kw＝[H＋]·[OH－]。Kw为水的离子积常数。因水的电离是吸热过程，故升温Kw将增大。如：25℃时Kw＝1×10－14mol2·L－2；100℃时Kw＝5.5×10－13mol2·L－2。Kw反映了溶液中[H＋]和[OH－]的关系，任何水溶液中都同时存在着H＋和OH－，而Kw＝[H＋]·[OH－]中的[H＋]、[OH－]是指总浓度，包括水电离出的H＋和OH－，也包括酸、碱电离出的H＋和OH－。在酸溶液中的H＋主要是由酸电离出来的，在碱溶液中的OH－主要是由碱电离出来的。在计算中如果酸或碱浓度大，水电离出来的H＋或OH－可忽略不计，但不论是酸溶液还是碱溶液，水电离出的H＋和OH－的浓度关系为[H＋]＝[OH－]。金品质•高追求我们让你更放心！◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆水的电离不但受温度的影响，也受到溶液酸碱性强弱及在水中溶解的不同电解质的影响。如无论强酸、弱酸溶液或强碱、弱碱溶液，由于酸电离出的H＋或碱电离出的OH－均能使H2OH＋＋OH－平衡向左移动，即抑制了水的电离，故水的电离程度将减小。也就是说，向纯水中加入酸或碱，不管其强弱，均能使水中的c(H＋)或c(OH－)增大，致使水的电离平衡向逆反应方向移动，使水的电离程度减小，即酸、碱对水的电离起抑制作用。任何水溶液中的水均要发生电离，且由水电离出的c(H＋)与c(OH－)大小相等，即酸溶液中水电离出的H＋的浓度应以c(OH－)为标准，碱溶液中水电离出的OH－的浓度应以c(H＋)为标准，常温下二者均小于1.0×10－7mol·L－1。金品质•高追求我们让你更放心！◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆2．溶液酸碱性的判断判断溶液是呈酸性、碱性还是中性的根本标准是[H＋]与[OH－]的相对大小。在实际中，判断溶液酸碱性的依据有：判据1：在任意温度下的溶液中[H＋][OH－]酸性[H＋]＝[OH－]中性[H＋][OH－]碱性金品质•高追求我们让你更放心！◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆判据2：在25℃时的溶液中[H＋]1.0×10－7mol·L－1酸性[H＋]＝1.0×10－7mol·L－1中性[H＋]1.0×10－7mol·L－1碱性判据3：在25℃时的溶液中pH7酸性pH＝7中性pH7碱性金品质•高追求我们让你更放心！◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆规律：[H＋]越大、[OH－]越小，pH越小，酸性越强；[H＋]越小，[OH－]越大，pH越大，碱性越强。注意：(1)用[H＋]与1.0×10－7mol·L－1，pH与7相比较来判断水溶液的酸碱性，是在25℃时适用的，即25℃时，[H＋]＝[OH－]＝10－7mol·L－1，pH＝7，溶液