2022-2023学年苏教版选择性必修1 专题3 第一单元 第3课时 水的电离平衡 学案.docx

第3课时水的电离平衡核心素养发展目标1.认识水的电离，了解水的离子枳常数。2.能运用弱电解质的电离模型 分析水的电离、分析外界条件对水的电离平衡的影响。3.会计算酸、碱溶液中水电离出的c(H+) 或c(OH-),能分析应用水的电离平衡曲线。一、水的电离1 .水的电离(1)水是一种极弱的电解质。水的电离方程式为H2O + H2OH3O +OH',简写为H?O H, +OH,(3)水的电离是吸热过程。2 .水的离子积表冲式 |-K.=c(H) c(OH )1-7- r-只与温度有关,随茸温度的升高,K.地上 因素-3.25七时.K,= l x 1(尸，嘲?K.适用于纯水及稀的电解质水溶液范困 深度思考.某温度时，水溶液中Kw=4X10r4,那么该温度比室温(25 C)高还是低？该温度下纯水 中c(H' )是多少?提示 因此时水的离子积大于常温时水的离子积，故温度高于25 ,此时卜1/1。1 .水的离子积常数Kw=c(H+)OFT)中H+和oir一定是水电离出来的吗？提示 不一定。c(H')和dOFT)均指溶液中H'或OFT的总浓度，如盐酸中的H'包括HC1和 见。电离产生的H+,即c(h+)=cMH+)+c：(H) 而OK全部来自于水的电离。r应用体验1.下列说法正确的是()A.水的电离方程式：H2O=Hh + OHB.升高温度，水的电离程度增大C.在NaOH溶液中没有H卜D.在HC1溶液中没有OK答案B(4)25 时，0.1 mol-L - 1的6种溶液，水电离出的c(H * )由大到小的关系是 (填序号)。盐酸 H2so4 CH3coOH(K= 1.75X10-5) NH3H2CX 氨水)(K, = 1.8X1O-5) NaOH Ba(OH)2答案(1)>升温促进水的电离，Kw增大(2)碱性1义107向右 向右(4)=> 一，二解析 升高温度，降增大，由于心=1乂102>乂10r4,因此该温度大于25 。I X(2)该温度下，溶液中 c(OH一)=“7 mol-L-, = lXI0_5 mol-L_1,因为 c(OH-)>«H ) 所以溶 1 X 1U液呈碱性；NaOH溶液中由水电离出来的c(OH-)等于溶液中的h+),即为1 X 10-7 molf'o (3)Zn与稀硫酸反应过程中，溶液中c(H+)减小，水的电离平衡向右移动。新制氯水中加入少 量NaCl固体，平衡CI2+H2OH+C+ HC1O向左移动，溶液中c(H+)减小，水的电离平衡向右移动。(4)25 时，0.1 mol-L-1的盐酸中。出土)与0.1 mol-L-1 NaOH溶液中c(OK)相等，故两溶液中 水的电离程度相等。同理0.1 mol-L-1 H2sO4和0.1 mol-L_1 Ba(OH)2溶液中水的电离程度相等, 0.1 mol-L-1 CH3COOHO,1 moLL氨水中水的电离程度几乎相等，酸溶液中cCH卡)越大或 碱溶液中c(OH-)越大，水电离出的c(H+)就越小，故6种溶液中水电离出的4H+)由大到小 的关系为=)>(D=，二。14.硫酸是中学阶段常见的强酸之一。对于常温下0.05mol-Lr H2sCh溶液。(1)若将溶液温度升高到100 ,溶液中的c(OH-)=1X1。“ mobL-1,则100 时水的离子 积是 o该溶液中硫酸电离出的c(H+)与水电离出的c(H')之比为 o(3)将该溶液放入烧杯中滴入几滴酚酷，插入两个电极与直流电源连接形成闭合回路。向烧杯中逐滴加入同浓度的氢氧化钢，灯泡逐渐变暗，后熄灭。该过程中反应的离子方程 式为。向熄灭后的烧杯中再逐滴加入氢氧化钢溶液，观察到灯泡逐渐变亮，还观察到溶液 ，此过程中水的电离程度(填“增大”“减小”或“不确定”)。(4)将该H2s0,溶液加水稀释，水的电离平衡(填“向左”“向右”或“不”)移动。 答案 1X10-12 (2)|012 ： 12H+ + SO + Ba2+2OHBaSO4 I +2H2O变红色减小(4)向右解析 100 时，溶液中的c(H+)=0.05 mol,LrX2=0.1 molLj 水电离产生的c(OFT) =1 X 10-11 mol-L-1,所以 100 时水的离子积为 Kw = 0.1 X 1 X 10-, = 1 X 1012o(2)0.05 mol-L_1 H2sO4溶液中硫酸电离出的。母+)=0.1 mol-L-1,水电离出的 c(H+)=c(OH)= 1X10 " mol L，两者之比为(10 moll i) ： (10 " mo卜L)= 1()12 ： 1。(3)向硫酸中逐滴加入同浓度的氢氧化领，灯泡逐渐变暗，后熄灭，是因为两者反应生成了 难溶的BaS04和弱也解质水，溶液中几乎没有自由移动的离子，该过程中反应的离子方程式 为2H+SO厂+ Ba2+ + 2OH-=BaSO4 I +2H2O<,向熄灭后的烧杯中再逐滴加入氢氧化领 溶液，此时Ba(0H)2电离出Ba?+和OH,自由移动的离子浓度增大，导电性增强，所以灯泡 变亮，同时Ba(OH)2为强碱，与H2sO反应后显中性，再滴加Ba(0H)2溶液，溶液显碱性， 酚献遇碱变红色，所以还能观察到溶液变红色。Ba(OH)2溶液能抑制水的电离，所以水的电 离程度减小。(4)将H2sCh溶液稀释，该过程中溶液内由硫酸电离产生的c(h+)变小，对水的电离抑制程度 变小，水的电离程度增大。解析水是极弱的电解质，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HC1溶液中c(OH-)<c(H+),在酸、碱溶液中都存在H+和OH-,所以C、D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+)OH) 所以Kw随溶液中c(H+)和c(OK) 的变化而变化B.水的离子积常数K”.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 jYH20), B、D 错误。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H2OH+OH- ">()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K”升高温度右移增大增大增大增大加入HCI(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r正误判断升高温度，若Kw增大到1X1O2,则纯水电离出的c(H+)=lX10-6mo.L一")(2)在纯水中加入少量酸，水的电离平衡逆向移动，Kw减小()(3)25 时，若溶液中 c(H')= lx。" molL，则溶液中 c(OK)= 1 X 10-8 moiL )(4)25 C时,O.OlmolL的盐酸中,由水电离出的c(OH-)=1 X 10一益moi.L( )(5).=c(H+) c(OH-), c(H+)和c(OPF)均指溶液中总物质的量浓度()答案(1)V (2)X (3)J (4)7 (5) Jr应用体验.下列操作能使水的电离平衡发生移动，且c(H+)>c(OH-)的是()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COz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(OFT)>c(h+); B项中c(h+)=c(OFF); C 项中通入 CO2： CO2+H2O H2c03 H* +HCO7,故 c(H+)>c(OH-);而 D 项中。出+) =c(OH-),故选 C 项。1 . 25 时，水的电离达到平衡：H20 H*+OH- A”>0,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-)减小B,向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(H+)增大，K、.不变C.向水中加入少量CH3co0H,平衡逆向移动，c(H+)减小D.将水加热，长，增大，以H+)不变答案B解析 A项，加入稀氨水，NH.yHzO存在电离平衡：NH3 H2O NH；+OH,以(汨一)增大， 使水的电离平衡逆向移动，错误：B项，加入NaHSCh, NaHSO4在水溶液中电离：NaHSO4=Na+ 4-H+4-S0r, c(H+)增大，使水的电离平衡逆向移动，由于温度不变，Kw不变，正确；C项， CH3coOH CH3coeT+H+,使c(H*)增大，使水的电离平衡逆向移动，错误；D项，升 温，Kw增大,c(H+)增大，错误。三、心的应用1 .水的电离平衡曲线的理解与识别曲线上的任意点(如a, b, c)的心都相同,即&H+)dOH-)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丕回，温度不同。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(OFF)均表示整个溶液中总物质的量浓度，但是一般情况下有：酸溶液中Kw=c陂(H)cMOH-)(忽略水电离出的H+的浓度)。(2)碱溶液中Kw=c，MHcm(OH-)(忽略水电离出的0H一的浓度)。(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+)= lXl()r3 moi的溶液可能呈酸性，也可能呈碱性。深度思考1.溶液中水电离出的CFF)或c(OH )的计算(1)在室温下，0.01 moLL的盐酸中，c(OlT)是多少？水电离出的c(FT)又是多少？K 0X 0-I4提示 由于 cn(H*) = 0.01 moI,L 19 溶液中 c(OH ) = .(h+)=0()1 niol,L '= 1.0X10 12 mol-L_,o由于溶液中的OH .只来源于水的电离，所以水电离出的c(H)=1.0XI0 12 mol-L(2)在室温下，0.01 moHLr的氢氧化钠溶液中，4H.)是多少？水电离出的c(OPT)又是多少？K 0 X提示 由于 c.(OH )=0.01 moI-L 1,则溶液中由/)= 万而 mol-L 1 = 1.0X10 12 mol-f'o 水电离出的 C(OH)=1.0X 1012 m0.L-io(3)上述两种溶液水的电离程度如何？简述原因。提示 相同。两种酸、减电离出的c(H+)、c(OH-)相等，因而对水的电离抑制程度相同。(4)在室温下，酸或碱的稀溶液中，由水电离出的c(H')和以014一)还相等吗？ c(H»c(OH一尸 1.0X10 口还成立吗？提示 在酸或碱的稀溶液中由水电离出的c(H+)和c(OH)一定相等，但溶液中所有的c(H+) 和所有的c(OH")-定不相等。c(H>c(OH-)= 1.0义104仍然成立。2.思考解答以下几个问题：某温度下纯水中的c(h+)=2X1(T7 moiL，此时c(OFF)为多少？该纯水的酸碱性如何？ (2)若保持(1)中温度不变，滴入稀盐酸使c(H+)=5X 10-4 mol L-',则溶液中c(OHD为多少？ 由水电离产生的以H )为多少？答案(l)2X10molL,该水呈中性(2)8X IO-11 mol-L-1 8X10'11 mol L-'r应用体验.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()c(OH-y(mol-L-')1.0 x 1()- -VI .Ox KrMHXmolOA.该温度下，a点溶液呈碱性B.该温度下，0.01 molLNaOH 溶液中 c(H+)=1.0X10Fmo卜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+)dOH一)=LOX1()F> 0X1OR,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+)vc(OH),呈碱性，故A正确；该温度下， 0.01 molf'NaOH 溶液中 c(OH")=0.01 molL-1,则 c(H+)= 1.0X 10-10molL_,故 B 错误； 该温度下，加入NaOH,溶液中的aOFE)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。2.如图表示水中cOf)和aOK)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-)=KwB. M区域内(不包括边界)任意点均有c(H+)<c(OlT)C.图中/<一D. 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cYH+>c(OH-) = Kw,故A项正确；XZ线的斜率是I, 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+)vc(OH) 故B项正确，水的电离是吸热过程，升高温度，促进水的电离，则 心逐渐增大，因Kw： Z 点,x点，所以力乃，故c项正确；xz线的斜率是1, xz线上的点均存在以h+)=c(oh-), 但每一点的c(H+)不相等，故D项错误。课时对点练对点训练题组一水的电离平衡及Kw1.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也解质水溶液及纯水，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NaQ, D项错误。2 . (2020重庆高二期中)已知室温下OOI mo卜LCH3c(X)H溶液中"H')=4.32X|()-4moiL, 则 该CH3coOH溶液中水的离子积常数()A.小于 1X1O4B.大于 IXIOFC.等于lx1。/D.无法确定答案C解析 室温下，任何稀的水溶液中水的离子积常数都是IX题组二外界条件对水的电离平衡的影响3 .能够使H2O+H2O H3O +OH的平衡向右移动的措施是()A.升高水溶液的温度B.加入少量H2s04溶液C.加入少量NaOH溶液D.向水中放入冰块答案A解析 A项，水的电离是吸热过程，升温平衡向右移动；B项，加入H2s04使H+浓度增大， 平衡向左移动；C项，加入NaOH使OH一浓度增大，平衡向左移动：D项，放入冰块，使温 度降低，平衡向左移动。4 .某温度下，向c(H+)=lX10 .6mo.L-l的蒸储水中加入NaHSO4晶体，保持温度不变，测 得溶液中c(H+)=lX10-3mol L-,o下列对该溶液的叙述不正确的是()A.该温度高于25 °CB.由水电离出来的H+的浓度为IXIoFmolLFC.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义10-7 moML，c(H*)= 1 X IO"巾。卜说明水的电离得到 促进，故7>25 , A项正确；c(H+)=lX10FmolLj 水的离子积常数为1 X 1(尸2,心 =c<H+)c(OH-),当(小+)=1乂()-3010.1-1时，8014一)=1乂1090101-1,故由水电离出来 的c(H+)=lX10-9 mo卜l，B项错误；NaHSO,电离生成的氢禹子，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，人不变，加水稀释，H+)减小，Kw=c(H+> c(OFT)不变，所以c(OH)增大，D项正确。5 .水的电离过程为H?OH+OH，在25 时，水的离子积Kw=lX10r4；在35 c时，水的离子积Kw=2.1 X 10-,4o则下列叙述正确的是()A. c(H')随着温度的升高而降低35 c时，c(H+)>c(OlT)B. 35 时比25 时水的电离程度小D.水的电离是吸热过程答案D解析 由题中条件可以看出，温度升高时，心增大。25 c时，<<H+)=c(OH_)= 1 X IO-7mol L-1; 35时，c(H+)=c(OH)Q 1.45X10-7 moiL。温度升高，以方)和c(OFT)都增大，且始终 相等，水的电离程度也增大，因温度升高平衡正向移动，故水的电离为吸热过程。6 . 25 c时，相同物质的量浓度的下列溶液：NaQ、NaOH、H2so其中水的电离程 度按由大到小顺序排列的一组是()A.，,B.，C.下D.答案C解析 分析三种物质可知抑制水的电离，不影响水的电离平衡，H2s。4为二元强酸， 产生的c(H+)大于NaOH产生的c(0K),抑制程度更大，故顺序为，。题组三人的应用.常温下，在0.01 molL H2s。4溶液中，由水电离出的氢离子浓度是()A. 5X10 13 mol-L'1B. 0.02 mol-L1C. IX10_7 mol-L_1D. lX10-,2mol L-1答案A解析 H2s04 电离出的 c(H+)=0.02 mol-L-1,由 Kw=1.0X 1(尸11 可知 «(汨一)=5X IO-13mol-L-1, OHT是由水电离产生的，则水电离产生的c(H+)=c(0H-)=5X 10-13 molfo7 .下列四种溶液中，室温下由水电离生成的H*浓度之比(：)是() 以H,)=1.0 molL)的盐酸 ().1 molL-1的盐酸 0.01 mol L的NaOH溶液 ().001 molL i的NaOH溶液A. 1 ： 10 ： 100 ： 1 000A. 1 ： 10 ： 100 ： 1 000B. 0 ： 1 ： 12 ： 11C. 14 ： 13 ： 12 ： 11D. 14 ： 13 ： 2 ： 3答案A解析 中c(H+)=l mobL-1,由水电离出的c(H+)与溶液中c(OH )相等，等于LOX 1014 mol-L-1:中 c(H+)=0.1 mol-L-1,由水电离出的 c(H+)=1.0X 10- 13moi.L；中c(OH-)=1.0X IO、mo.L，由水电离出的c(H+)与溶液中c(H+)相等，等于I.OXIO12 mol-L-1 ：中由水电离出的c(H+)=1.0X10-" mol L-,o即(LOX 10.14)：(1 ox 10-13)：( 0X10-12) ： (LOX l(r”=l ： 10 ： 10() ： I OOOo8 .水的电离常数如图所示，曲线上的点都符合c(H+)YOH-)=常数，下列说法错误的是()A.图中温度：Ti>T2B.图中五点心间的关系：B>C>A = D=EC.曲线a、b均代表纯水的电离情况D.若处在B点时，将0.005 mol-L-1的硫酸溶液与由水电离的c(H')=I.OX IO-12 mol-L-1的 KOH溶液等体积混合后，溶液显碱性答案C解析 由图像可知，A点在4时的曲线上，而B点在力时的曲线上，因为A、B点溶液中的 氢离子与氢氧根离子的浓度相等，所以是纯水的电离，B点的电离程度大于A点，所以温度 T>4,故A正确；由图像可知，A、E、D都是八时曲线上的点，Kw只与温度有关，温度相 同时 心 相同，温度升高，促进水的电离，心 增大，则B>A=D=E,由C点c(OH-)-c(H+) 可知，C点的Kw大于A点，小于B点，则K、,： B>C>A = D=E,故B正确；由E和D点 的c(h+)Wc(OH-)可知其不是纯水的电离，故C错误：B点时，/；w=1X1O-12O.OO5 mol-L-1 的硫酸中 c(H+)=0.01 mol-L-1,由水电离的 c(H+)=1.0X lO-nmol L-1 的 KOH 溶液中 c(OH-)= 1 mol-L1,两溶液等体积混合后，溶液显碱性，故D正确。综合强化.下列微粒中能使水的电离平衡向左移动且溶液中的c(H+)增大的是()A.HS。,B.aCND.匚?： H答案A解析 A项HSOi电离出H*使溶液显酸性，抑制水的电离：B中C、C中Na卡对水的电离 无影响；D项为OH，抑制水的也离，使溶液中的c(H+)减小。10 .室温下，若溶液中由水电离产生的复014一)= 1X1014 molL-1,满足此条件的溶液中一定可以大量共存的离子组是(A. AHf、Na NO晨 Cl- C. K+、Na+、CF> AIO£定可以大量共存的离子组是(B. AHf、Na NO晨 Cl- C. K+、Na+、CF> AIO£C. K Na'、C、NOJD. K+> NHi、SO厂、NOJ答案B解析 溶液中由水电离产生的c(OH)=l X 104 moi溶液呈酸性或碱性。A项，Al3+ 与OH.不能大量共存；C项，AIOE与H+不能大量共存；D项，NH；与OH一不能大量共存。11 .水的电离平衡曲线如图所示。下列说法正确的是()c(OH-)/(mol L-1)c(OH-)/(mol L-1)A.图中点对应的温度关系为a>b>cB.纯水仅升高温度，可从a点变到c点C水的离子积常数K”.数值大小关系为b>c=dD.在b点对应温度下，0.5 mol-L_1的H2sCh溶液与1 mol-L-1的KOH溶液等体积混合，混 合后 c(H+)= 1 X 106 mol L-1 答案D解析 水的电离是吸热过程，温度升高，水的离子积常数增大，根据图中数据得出的水的离 子积常数Kw数值大小关系为b>c>a=d,温度关系为b>c>a=d, A、C项错误；若纯水仅 升高温度，c(0K)与c(H,)都增大，B项错误；b点的/Cw=iX10-12, 0.5 mol 的H2SO4 溶液与1 molL，的KOH溶液等体积混合，充分反应后所得溶液显中性，c(H+)=l X 10-6 mol L-1, D 项正确。13.某温度时，水的Kw=lXl(12,则该温度_，(填或“ =")259,其理由 是。(2)该温度下，aH')=lXI0-7moiL的溶液呈(填“酸性”“碱性”或“中性”)：若该溶液中只存在NaOH溶质，则由H2O电离出来的c(OH )=mol-L 'o实验室用Zn和稀硫酸制取H2,反应时溶液中水的电离平衡(填“向左”“向右”或 “不"，下同)移动。在新制氯水中加入少量NaCI固体，水的电离平衡 移动。