高三化学水溶液中的离子平衡（上）三水的电离

水溶液中的离子平衡（上）三.水的电离

【教学目标】

1. 使学生了解水的电离和水的离子积

3. 通过水的离子积和溶液酸碱性等内容的教学，对学生进行矛盾的对立统一、事物间的相互关系和相互制约等辨证唯物主义观点的教育 【重点难点】 水的离子积。

【自主学习】 1．水的电离 (1) 水的电离方程式． 水是一种极弱的电解质，它能像酸一样电离出极少量的H，又能像碱一样电离出少量的OH(这叫做水的自偶电离)．水的电离方程式可表示为： H2O + H2O 简写为：H2O H3O + OH H + OH ＋－＋－＋－【典例诠释】 1．下列说法正确的是( ) A．HCl溶液中无OH B．NaOH溶液中无H C．KCl溶液中既无H也无OH D．常温下任何物质的水溶液中都有H和OH，且KW＝1×10 2．常温下，在0.1 mol·LCH3COOH溶液中，水的离子积是( ) ??－1－14 ＋－ ＋－＋－(2) 水的离子积KW． c(H)?c(OH)一定温度下，水的电离常数为：K? c(H2O)A．1.0×10－14 B．1.0×10－13 C．1.32×10 －14D．1.32×10－15即c(H)·c(OH)＝K·c(H2O) 设水的密度为1 g·cm，则1 L H2O＝1 000 mL H2O3＋－3．KW仅仅是温度的函数。下列关于KW与温度关系的＝1 000 gH20＝55.6 mol，即H2O的起始浓度为55.6 叙述中，正确的是( ) A．温度越高，KW越大 －1mol·L．由于水是极弱的电解质，它电离时消耗的B．温度越低，KW越大 水与电离前相比，可忽略不计．例如，25℃时，1 LH2OC．随着温度的升高，KW可能增大也可能减小 －7中已电离的H2O为10mol，所以c(H2O)≈55.6 mol·L＋－D．随着温度的升高，KW肯定增大，H和OH浓－1，即K·c(H2O)为一常数，这个新的常数叫做水的度同时升高 4．[双选题]常温下，某溶液中由水电离出来的c(H＋离子积常数，简称水的离子积，表示为： c(H)·c(OH)＝KW 说明 ① 一定温度下，由于KW为一常数，故通常不

＋－)＝1.0×10－13 mol·L，该溶液可能是( ) 1

－1写单位，如25℃时KW＝1×10－14。 A．二氧化硫水溶液 B．氯化钠水溶液 C．硝酸钠水溶液 D．氢氧化钠水溶液 ② KW只与温度有关，与溶液的酸碱性无关．温度不变，KW不变；温度变化，KW也发生变化。 ③ 由于水的电离过程是吸热过程，因此温度升高时，＋－ 纯水中的c(H)、c(OH)同时增大，KW也随着增大．例5．能影响水的电离平衡，并使溶液中的c(H＋)>c(OH如： 25℃时，c(H’)＝(OH)＝1×10 mol·L ，KW＝1×10－14－－7－1－)的操作是( ) A．向水中投入一小块金属钠 B．将水加热煮沸 －－6－1 100℃时，c(H’)＝(OH)＝1×10 mol·L ，KW＝1×10－12C．向水中加入二氧化碳气体 D．向水中加食盐晶体 －但由于c(H)与c(OH)始终保持相等，故仍显中性． ④ 在任何以水为溶剂的溶液中都存在H和OH，它们既相互依存，又相互制约．当溶液中的c(H)增大时，c(OH)将减小；反之，当溶液中的c(OH)增大时，c(H)则必然减小．但无论在中性、酸性还是碱性溶液中，在一定温度下，c(H)与c(OH)的乘积(即KW)仍是不变的，也就是说，KW不仅适用于纯水，也适用于任何酸、碱、盐的稀溶液．只要温度相同，不论是在纯水中，还是在酸、碱、盐的水溶液中，KW都是相同的． ⑤ 一定温度下，不论是纯水中，还是在酸、碱、盐的水溶液中，由H2O电离产生的c(H)与c(OH)总是相等的．如25℃时，0.1 mol·L的盐酸中，c水(H＋－1＋－＋－＋－－＋＋－＋6．在相同温度下，0.01 mol/L NaOH溶液和0.01 mol/L的盐酸相比，下列说法正确的是( ) A．由水电离出的c(H)相等 B．由水电离出的c(H)都是1.0×10－＋－12＋ mol/L C．由水电离出的c(OH)都是0.01 mol/L D．两者都促进了水的电离 7．(1) 某温度(t℃)时，水的KW＝1×10－12，则该温度(填“>”、“<”或“＝”)____25℃，其理 由是______________________________________。 (2) 该温度下，在c(H)＝1×10 mol/L的NaOH溶液中，由水电离出的c(OH)＝______ mol/L。 8．25℃时，欲使水电离产生的c(H)＝10＋－13－＋－7 mol/L，)＝c(OH)＝－1?100.1?14配制1 L 溶液，应向其中加入5.0 mol/L的盐酸溶＝1×10－13 mol·L． －1液______L或加入NaOH晶体________g。 9．在某温度下的水溶液中，c(H)＝10 mol/L，＋⑥ 水的电离平衡遵循勒夏特列原理．例如，向纯水中加入酸或碱，均使水的电离平衡逆向移动(即酸或碱抑制水的电离)；向水中投入活泼金属如钠等，由于金属与水电离产生的H直接作用而促进水的电离． 2．影响Kw的因素 ＋xc(OH－)＝10y mol/L，x与y的关系如图所示： 2

Kw与溶液中[H]、[OH]无关，与湿度有关。 水的电离为吸热过程，所以当湿度升高时，水的电离程度增大，Kw也增大。 例如100℃，1LH2O有10mol电离，此时水的离子积常数为Kw=10·10=103．影响水的电离平衡因素 （1）湿度，升湿度促进水的电离，降温则相反 （2）向纯水中引入H或OH，会抑制水的电离 +——6—6—12—6+—. (1) 该温度下，水的离子积为________。 (2) 该温度下，0.01 mol/L NaOH溶液中c(H)为__。 10．(1) 25℃时，10 L水中含OH的物质的量为________ mol，含H的个数为________个(设阿伏加＋－＋（3）向纯水中引入弱酸酸根阴离子或弱碱阳离子，德罗常数为NA，下同。) 将促进水的电离，此乃为盐类水解的实质。 4. 溶液的酸碱性的实质： 任何水溶液中都存在水的电离，因此都含有H－＋(2) 25℃时，1 g水中含H的个数为________个。 11. 向蒸馏水中滴入少量盐酸后，下列说法中错误的是( ) A．c(H)·c(OH)乘积不变 B．pH增大了 C．c(OH)降低了 D．水电离出的c(H)降低了 ＋－＋－＋和OH．一种溶液是显酸性、中性还是碱性，是由该溶液中的c(H)与c(OH)的相对大小来决定的。 酸性溶液：c(H)＞c(OH) 中性溶液：c(H)＝c(OH) 碱性溶液：c(H)＜c(OH) 例如：25℃时，因为KW＝1×10＋－－14＋－＋－＋－＋－，所以： －7－112. [双选题]下列微粒中能影响水的电离平衡，且使水的电离平衡向左移动的是( ) A．HSO4 B．C2H5OH C．Na D．[ H] －－中性溶液：c(H)＝c(OH)＝1×10 mol·L 酸性溶液：c(H)＞1×10 mol·L，c(OH)＜1×10 mol·L－7－1 ＋－7－1－碱性溶液：c(H)＜1×10 mol·L，c(OH) ＞1×10 mol·L 100℃时，因为KW＝1×10＋－12－7－1＋－7－1－ 13. 关于水的离子积常数，下列说法不正确的是．( ) ，所以： －6－1A．蒸馏水中，c(H)·c(OH)＝1×10＋－＋－－14 －14中性溶液：c(H)＝c(OH)＝1×10 mol·L 酸性溶液：c(H)＞1×10 mol·L，c(OH)＜1×10 mol·L 碱性溶液：c(H)＜1×10 mol·L，c(OH) ＞1×10 mol·L －6－1＋－6－1－－6－1＋＋－6－1－－B．纯水中，25℃时，c(H)·c(OH)＝1×10 C．25℃时，任何以水为溶剂的稀溶液中c(H)·c(OH)＝1×10－－14 D．KW值随温度升高而增大 14. 如果25℃时KW＝1×101×10－12－14，t℃(t>25)时KW＝，这说明( ) 3

A．t℃时水的电离程度较大 B．前者c(H)较后者大 C．水的电离过程是一个放热过程 D．KW和T(温度)无直接关系 1. 【答案】D

【解析】无论是酸、还是碱，无论是电解质还是非电解质，只要在水溶液中，都存在水的电离平衡。25℃时，在任何物质的水溶液中都有：KW＝c(H)·c(OH)＝1×102. 【答案】A

【解析】水的离子积只与温度有关，与溶液的酸、碱性无关。常温下，KW＝1.0×103. 【答案】A

【解析】KW仅仅是温度的函数，由于水的电离是一个吸热过程，温度升高，KW增大，但溶液中c(H)和c(OH

－

＋

－14

＋

－

－14

＋。：

。

)的变化无法判断，可能同时升高，也可能一个升高一个降低。

4. 【答案】AD

【解析】c(H)水＝1.0×10

＋

－13

mol/L<1.0×10 mol/L，说明水的电离受到抑制，溶液既可能呈酸性，也有

H2SO3，H2SO3

HSO3＋H，HSO3

－

＋

－

－7

可能呈碱性。A项，SO2＋H2ONaOH===Na＋OH，溶液呈碱性。 5. 【答案】C

＋

－

SO3＋H，溶液呈酸性；D项，

2－＋

【解析】A项加金属钠跟水反应生成NaOH，c(OH)>c(H)，错误；B项加热促进水的电离，但c(H)＝c(OH

－

－＋＋

)，错误；D项对水的电离平衡没有影响，c(H)＝c(OH)，错误。

＋－

7. 【答案】(1)> 升温促进水电离，KW增大(2)1×10 【解析】(1)升高温度，KW增大，现KW＝1×10

－

－12

－7－14

>1×10，因此温度高于25℃。

－7

－1

(2)NaOH溶液中由水电离出来的c(OH)等于溶液中c(H)，即为1×10 mol·L。 8. 【答案】0.02 4

【解析】水电离的c(H)＜10 mol/L，是外界加入酸或碱抑制水的电离，但离子积不变，利用水的离子积计算出溶液的c(H)或c(OH)，然后再根据总物质的量进行计算。 水电离的c(H)＝10

＋

－13＋

－

＋

－7

＋

mol/L，若为酸溶液，溶液中c(OH)＝10

－－13

mol/L，由KW＝

－－1－1c(H＋)·c(OH－)，得c(H＋)＝10－1 mol/L，同理若为碱溶液，溶液中c(OH)＝10 mol/L。则1 L×10 mol/L

＝V×5.0 mol/L，V＝0.02 L；1 L×10 mol/L＝m(NaOH)÷40 g/mol，m(NaOH)＝4 g。

－1

4

9.【答案】(1)10

－15

(2)10

－13

mol/L

－5

－10

【解析】(1)选取图像中的一点，如当x＝－5时，y＝－10，故水的Kw＝10·10

＝10

－15

。

－

－2

＋

10－13

(2)0.01 mol/L NaOH溶液中c(OH)＝10 mol/L，故c(H)＝＝－2＝10 (mol/L)。 －

c?OH?10

Kw

－15

11. 【答案】B

【解析】无论溶液是酸性还是碱性，只要温度不变，溶液中c(H)与c(OH)的乘积就不变；加入少量盐酸，溶液为酸性溶液，c(H)增大，pH减小，c(OH)降低，水电离出的c(H)等于水电离出的c(OH)，应该也减小。 12. 【答案】AD

【解析】A项HSO4电离出H使溶液显酸性抑制水的电离；B项C2H5OH是非电解质，对H2O的电离无影响；C项金属钠使H2O电离平衡向右移动；D项为OH，抑制水的电离。 13. 【答案】A

【解析】KW只与温度有关，升高温度，KW增大，25℃时，纯水和任何物质的水溶液中KW＝c(H)·c(OH)＝1×10

－14

＋

－

－

－

＋

＋

－

＋

－

＋

－

。

14. 【答案】A

【解析】t℃的KW大于25℃的KW，说明升高温度，水的电离程度增大，KW增大，即水的电离是一个吸热过程。

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