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第三章水溶液中的离子平衡第二节水的电离和溶液的酸碱性第1课时水的电离溶液的酸碱性与pH[学习目标]1.认识水的电离平衡、离子积及其影响因素。2.了解溶液的酸碱性以及与pH的关系。3.了解pH的测定方法及简单计算方法。知识衔接1.弱电解质主要包括弱酸、弱碱和水。2．醋酸是弱电解质，其电离方程式为CH3COOHCH3COO－＋H＋，电离常数表达式为K＝c（CH3COO－）·c（H＋）c（CH3COOH），K只与温度有关。3．常温下，pH7的溶液呈酸性，pH＝7的溶液呈中性，pH7的溶液呈碱性。自主学习一、水的电离1．水的电离。实验证明：水是一种极弱的电解质，其电离方程式为H2O＋H2OH3O＋＋OH－，简写成H2OH＋＋OH－，其电离平衡常数表达式为K电离＝c（H＋）·c（OH－）c（H2O）。2．水的离子积。3．影响水电离平衡的因素。常温下，水的电离：H2OH＋＋OH－。改变条件水的电离平衡溶液中c(H＋)溶液中c(OH－)适当升高温度右移增大增大加入少量酸左移增大减小加入少量碱左移减小增大加入活泼金属Na右移减小增大二、溶液的酸碱性和pH1．溶液的酸碱性与c(H＋)、c(OH－)的关系。溶液c(H＋)与c(OH－)的关系c(H＋)的范围(25℃/mol·L－1)中性溶液c(OH－)＝c(H＋)c(H＋)＝1.0×10－7酸性溶液c(OH－)c(H＋)c(H＋)1.0×10－7碱性溶液c(OH－)c(H＋)c(H＋)＜1.0×10－72.溶液的酸碱性与pH。(1)pH：①定义：c(H＋)的负对数，pH＝－lgc(H＋)。②意义：pH越大，溶液的碱性越强；pH越小，溶液的酸性越强。③适用范围：1×10－14mol·L－1≤c(H＋)≤1mol·L－1的溶液。(2)溶液的酸碱性与pH的关系(常温下)：(3)pH的测量：把小片试纸放在干燥洁净的表面皿(或玻璃片)上，用玻璃棒蘸取待测液点在干燥的pH试纸上，待颜色稳定后，与标准比色卡对比，即可确定溶液的pH。易错提醒1．KW只与温度有关，温度越高，KW越大，所以使用KW时，必须指明温度。2．KW不仅适用于纯水，还适用于酸、碱及盐的稀溶液，且由水电离的c(H＋)水＝c(OH－)水。3．不论是强酸、弱酸，还是强碱、弱碱都抑制水的电离。4．25℃，由水电离出的c(H＋)＝1.0×10－12mol·L－1时，此溶液可以是0.01mol·L－1的盐酸溶液，也可以是0.01mol·L－1的氢氧化钠溶液。5．pH7的溶液不一定显酸性，如100℃时的水，pH＝6，但溶液显中性；pH＝7的溶液不一定显中性，当温度高于25℃时，pH＝7的溶液显碱性。自我检测1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)升高温度，水的电离平衡右移，但KW不变。()(2)某温度下，纯水中c(H＋)＝2.0×10－7mol·L－1，则此时c(OH－)＝10－142.0×10－7mol·L－1＝5×10－8mol·L－1。()(3)25℃时，0.1mol·L－1的盐酸中，由水电离出的c(H＋)＝1.0×10－13mol·L－1。()(4)pH＝6的溶液一定显酸性。()(5)c(H＋)＜c(OH－)的溶液一定显碱性。()(6)某同学用pH试纸测得盐酸溶液的pH为10.6。()答案：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)√(6)×2．下列因素能影响水的电离平衡，且能使水的电离平衡向右移动的是()A．CH3COOHB．OH－C．升高温度D．Cl－答案：C3．下列关于溶液的酸碱性，说法正确的是()A．pH＝7的溶液显中性B．中性溶液中一定有c(H＋)＝1.0×10－7mol·L－1C．c(H＋)＝c(OH－)的溶液显中性D．在100℃时，纯水的pH＜7，因此显酸性解析：A项中运用pH判断溶液的酸碱性时，用到了水的离子积常数，它与温度有关，但A项未给出温度，所以错误；在中性溶液中，c(H＋)和c(OH－)一定相等，但并不一定c(H＋)＝c(OH－)＝1.0×10－7mol·L－1，所以B项错误，C项正确；100℃的纯水中，虽然pH＜7，但c(H＋)＝c(OH－)，还是中性，所以D项错误。答案：C4．有关常温下，pH＝3的柠檬水溶液的说法不正确的是()A．溶液中，c(H＋)为1×10－3mol·L－1B．溶液中，水电离出的c(H＋)为1×10－3mol·L－1C．溶液中，c(OH－)为1×10－11mol·L－1D．加水稀释100倍后，水的电离程度增大解析：pH＝3的柠檬水溶液中，酸电离出来的c(H＋)＝0.001mol·L－1，根据c(OH－)＝KWc（H＋），溶液中的c(OH－)＝10－1410－3mol·L－1＝1×10－11mol·L－1，则水电离出来的H＋浓度就是1×10－11mol·L－1，A、C正确，B错误；加水稀释100倍后，溶液中c(H＋)减小，对水的电离抑制作用减小，故水的电离程度增大，D正确。答案：B要点一影响水电离平衡的外界因素问题：(1)抑制水电离的方法有哪些？(2)促进水电离的方法有哪些？答案：(1)①加入酸或碱；②加入强酸的酸式盐固体(如NaHSO4)；③通入酸性气体(如CO2)或碱性气体(如NH3)；④降温。(2)①升温；②加活泼金属(如Na、K)。[例1]25℃时，水的电离达到平衡：H2OH＋＋OH－ΔH0，下列叙述正确的是()A．向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH－)降低B．向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(H＋)增大，KW不变C．向水中加入少量固体CH3COOH，平衡逆向移动，c(H＋)降低D．将水加热，仍呈中性，pH不变思路点拨：解答本题要注意以下几点：(1)酸、碱使水的电离平衡逆向移动。(2)NaHSO4是强酸的酸式盐，相当于一元强酸。(3)升高温度，促进水的电离。解析：A项，NH3·H2ONH＋4＋OH－，使c(OH－)增大，平衡逆向移动；B项，NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO2－4，使c(H＋)增大，但温度不变，KW不变；C项，CH3COOHCH3COO－＋H＋，使c(H＋)增大，平衡逆向移动；D项，升温，平衡右移，c(H＋)增大，pH减小。答案：B解题归纳1．水的电离平衡左移，c(H＋)、c(OH－)不一定减小，如向水中加酸，c(H＋)增大，向水中加碱，c(OH－)增大。2．向水中加酸、碱时，平衡虽然移动，但KW不变。3．温度变化，会改变水的pH，但水的中性不变。1．在相同温度下，在0.1mol·L－1的氢氧化钠溶液和0.1mol·L－1的盐酸中，水的电离程度()A．前者大B．前者小C．一样大D．无法确定解析：两种溶液中c(NaOH)＝0.1mol·L－1，c(OH－)＝0.1mol·L－1。盐酸中c(HCl)＝0.1mol·L－1，c(H＋)＝0.1mol·L－1。因此，两溶液中酸或碱对水电离的抑制程度相同。答案：C要点二水电离出的c(H＋)或c(OH－)的计算方法问题：如何计算酸碱溶液中水电离出的c(H＋)或c(OH－)?答案：(1)明确两点：①水电离出的c(H＋)与水电离出的c(OH－)一定相等。②KW表达式中的c(H＋)、c(OH－)不一定是指水电离产生的c(H＋)、c(OH－)，而是溶液中的c(H＋)、c(OH－)总物质的量浓度。(2)计算方法：假设：溶液中水电离出的氢离子浓度为c(H＋)水、水电离出的氢氧根离子浓度为c(OH－)水，则有：①酸溶液中KW＝c(H＋)酸·c(OH－)水(忽略水电离出的H＋的浓度)。②碱溶液中KW＝c(H＋)水·c(OH－)碱(忽略水电离出的OH－的浓度)。[例2]常温下，下列三种溶液中，由水电离出的氢离子浓度之比为()①1mol·L－1的盐酸②0.1mol·L－1的盐酸③0.01mol·L－1的NaOHA．1∶10∶100B．0∶1∶12C．14∶13∶12D．14∶13∶2解析：①1mol·L－1盐酸中c(H＋)＝1mol·L－1，由水电离出的c水(H＋)＝10－14mol·L－1，②0.1mol·L－1盐酸中，c(H＋)＝0.1mol·L－1，由水电离出的c水(H＋)＝10－13mol·L－1，③0.01mol·L－1NaOH溶液中，c(OH－)＝0.01mol·L－1，由水电离出的c水(H＋)＝10－12mol·L－1，则三者由水电离出的氢离子浓度之比为10－14∶10－13∶10－12＝1∶10∶100。答案：A解题归纳不同的溶液中，c(H＋)与c(OH－)不一定相等，但由水电离产生的c(H＋)与c(OH－)一定相等，判断溶液中水的电离程度时，酸溶液看c(OH－)，碱溶液看c(H＋)。2．室温下，把1mL0.1mol·L－1的H2SO4加水稀释成2L溶液，在此溶液中由水电离产生的H＋，其浓度接近于()A．1×10－4mol·L－1B．1×10－8mol·L－1C．1×10－11mol·L－1D．1×10－10mol·L－1解析：温度不变时，水溶液中c(H＋)和c(OH－)乘积是一个常数。在酸溶液中OH－完全由水电离产生，而H＋则由酸和水共同电离产生。当酸的浓度不是极小的情况下，酸电离产生的H＋总是远大于由水电离产生的(常常忽略水电离的部分)，而水电离产生的H＋和OH－始终一样多。所以，酸溶液中的水电离的H＋的求算通常采用求算OH－的方法。稀释后c(H＋)＝（1×10－3L×2×0.1mol·L－1）2L＝1×10－4mol·L－1，c(OH－)＝1×10－141×10－4mol·L－1＝1×10－10mol·L－1。答案：D