化学《水的电离和溶液的酸碱性》123.ppt
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1、第三章 水溶液中的离子平衡人教版选修人教版选修4 4 化学反应原理化学反应原理2 2 水的电离和溶液的酸碱性水的电离和溶液的酸碱性思考思考:如何用实验证明水是一种极弱的电解质如何用实验证明水是一种极弱的电解质?1.1.实验实验实验实验2.2.现象现象现象现象:指针摆动:指针摆动:指针摆动:指针摆动:不亮:不亮:不亮:不亮GG 3.3.结论结论结论结论水是一种极弱的电解质水是一种极弱的电解质4.4.原因原因原因原因H2OHOHH2OH2OH3OOH实验测定实验测定(25(25时时):C(HC(H+)=C(OH)=C(OH)=10)=10-7-7mol/Lmol/L灵敏电流灵敏电流计计灯泡灯泡H2
2、O+H2OH3O+OH简写为:简写为:H H2 2O HO H+OH+OH一一.水的电离:水的电离:水是水是极弱极弱的电解质的电解质1L2525的的水里水里只有只有1010-7molHmolH2 2O O分子发生电离分子发生电离多少个水分子才有多少个水分子才有1 1个电离?个电离?55.655.610107 7个个(水电离出的水电离出的H、OH浓度相等浓度相等)实验测得:实验测得:在在2525,水电离出来的,水电离出来的c(Hc(H+)=)=c(OHc(OH-)=10)=10-7-7mol/Lmol/LK电离电离c(H+)c(OH-)c(H2O)2525,纯水,纯水H2O+H2OH3O+OH(
3、H2OH+OH)C(H+)=C(OH-)=110-7mol/L平衡常数平衡常数:K电离电离C(H+)C(OH-)C(H2O)一、水的电离一、水的电离+-1 1、水是一种极弱电解质,能微弱电离、水是一种极弱电解质,能微弱电离:K.=c(H+).c(OH-)c(H2O)Kw=c(H+).c(OH-)其中常数其中常数K与常数与常数c(H2O)的积记为的积记为Kw,称为水称为水的的离子积常数离子积常数,简称为简称为离子积离子积实验测得:实验测得:在在25,25,水电离出来的水电离出来的 c(H+)=c(OH)=10-7mol/l1.1.水的离子积常数:水的离子积常数:KW=c(H+)c(OH-)=1.
4、010-14;2525时时(常温常温)如果温度变化如果温度变化KwKw会如何变化会如何变化?为什么为什么?Kw1005025200温度温度 0.1340.1341010-14-14 0.0.6816811010-14 -14 1.011.011010-14 -14 5.475.471010-14 -14 55.055.01010-14-142.2.影响水的电离平衡的因素:影响水的电离平衡的因素:=Kw=c(H+).c(OH-)1)表达式:表达式:KW叫做水的离子积常数,简称叫做水的离子积常数,简称水的离子积水的离子积。在任何水溶液中,均存在水的电离平衡,也就是任何在任何水溶液中,均存在水的电离
5、平衡,也就是任何水溶液中都是水溶液中都是H+、OH-共存的。共存的。任何水溶液中都存在任何水溶液中都存在Kw=c(H+).c(OH-)水的浓度为常数,所以水的浓度为常数,所以C(H+)C(OH-)=K电离电离.C(H2O)=常数常数2 2、水的离子积常数、水的离子积常数注:注:提问:提问:根据前面所学知识,水的离子积会受什么外界根据前面所学知识,水的离子积会受什么外界条件影响?条件影响?分析下表中的数据有何规律,并解释之分析下表中的数据有何规律,并解释之 讨论:讨论:温温度度0202550100Kw1.1410-156.8110-15110-145.4710-14110-12结论:结论:温度越
6、高,温度越高,Kw越大,水的电离是一个吸热过程越大,水的电离是一个吸热过程Kw=c(H+).c(OH-)1)表达式:表达式:KW叫做水的离子积常数,简称叫做水的离子积常数,简称水的离子积水的离子积。2)影响影响KW的因素的因素KW只与温度有关(只与温度有关(与浓度无关与浓度无关):温度升高,温度升高,KW增大增大如:如:25KW=10-14100KW=10-12注:常数无单位注:常数无单位2 2、水的离子积常数、水的离子积常数D1、水的电离过程为、水的电离过程为H2OH+OH-,在不同温度下在不同温度下其离子积为其离子积为KW25=110-14,KW35=2.110-14。则下则下列叙述正确的
7、是(列叙述正确的是()A、H+随着温度的升高而降低随着温度的升高而降低B、在在35时,纯水中时,纯水中H+OH-C、水的电离常数水的电离常数K25K35D、水的电离是一个吸热过程水的电离是一个吸热过程2、判断正误:1)任何水溶液中都存在水的电离平衡。2)任何水溶液中(不论酸、碱或中性)都存在Kw=10-14。3)某温度下,某液体c(H+)=10-7mol/L,则该溶液一定是纯水。讨论:讨论:对常温下的纯水进行下列操作,完成下表:对常温下的纯水进行下列操作,完成下表:酸碱性酸碱性水的电离平水的电离平衡移动方向衡移动方向C C(H+)(H+)C C(OH-(OH-)C C(H+)(H+)与与C C
8、(OH-)(OH-)大小关系大小关系KwKw变化变化加加 热热加加HClHCl加加NaOHNaOH中性中性=酸性酸性不变不变碱性碱性不变不变小结小结:加入酸或碱都抑制水的电离加入酸或碱都抑制水的电离(1 1)加入)加入酸或碱酸或碱,抑制抑制水的电离,水的电离,KwKw不变;不变;(2 2)升升高高温温度,电离过程是一个吸热过程,度,电离过程是一个吸热过程,促进促进 水的电离,水的离子积增大,水的电离,水的离子积增大,在在常温常温时,时,K KW W=1=110101414;在;在100100时,时,K KW W=1=110101212。知识延伸:知识延伸:1 1、C C(H H)=1=1101
9、07 7mol/Lmol/L,溶液一定呈中性吗?,溶液一定呈中性吗?说明:溶液或纯水呈中性,是因为溶液中说明:溶液或纯水呈中性,是因为溶液中 C C(H H)=C=C(OHOH)2 2、纯水中溶液、纯水中溶液C(H C(H)、C(OHC(OH)浓度的计算方法:浓度的计算方法:C C(H H)=C=C(OHOH)=3、影响水电离平衡的因素、影响水电离平衡的因素水的电离吸热水的电离吸热(1)(1)升高温度升高温度,促进促进水的电离水的电离,Kw增大增大.c(Hc(H+)=)=c(OHc(OH-)升高温度:升高温度:平衡向平衡向移动移动,c(H+)_,c(OH-)_,Kw_右右增大增大增大增大增大增
10、大注意注意:水的离子积只随温度的改变而改变水的离子积只随温度的改变而改变,KwKw适用于一定适用于一定温度下任何稀的电解质溶液温度下任何稀的电解质溶液H2OH+OH对常温下的纯水进行下列操作对常温下的纯水进行下列操作:加加NaOH加加HCl加热加热Kwc(H+)c(OH-)浓度大小关系浓度大小关系c(OH-)c(H+)水的电离平水的电离平衡移动方向衡移动方向酸碱性酸碱性条条 件件中性中性 正反应正反应 增大增大 增大增大 c(Hc(H+)=)=c(OHc(OH-)增大增大碱性碱性 逆反应逆反应 减小减小 增大增大 c(Hc(H+)c(OHc(OH-)不变不变水的电离水的离子积:水的离子积:影响
11、因素影响因素KKWW=c(OHc(OH-)c(Hc(H+)(25(25时时时时,K,KWW=1.010=1.010-14-14)温度温度温度温度:酸:酸:酸:酸:碱:碱:碱:碱:其它物质其它物质:T,KW抑制水的电离抑制水的电离抑制水的电离抑制水的电离,K,KWW不变不变不变不变抑制水的电离抑制水的电离抑制水的电离抑制水的电离,KKWW 不变不变不变不变能与水电离的离子反应的能与水电离的离子反应的能与水电离的离子反应的能与水电离的离子反应的 物质如物质如物质如物质如NaNaNaNa、AlAlAlAl3+3+3+3+、S S S S2-2-2-2-等等等等 3.3.无论是酸溶液还是碱溶液中都同时
12、存在无论是酸溶液还是碱溶液中都同时存在H H+和和OHOH-!注意:注意:1 1、在任何水溶液中、在任何水溶液中,均存在水的电离平衡均存在水的电离平衡,且且 :K=c(Hc(H+)c(OHc(OH-)均成立。(均成立。(2525时时K K=10=10-14-14 )2.2.水电离出的水电离出的H H、OHOH的浓度永远相等。的浓度永远相等。H2OH+OH(2)(2)加入酸或碱加入酸或碱,抑制抑制水的电离水的电离,Kw不变不变:溶液的酸碱性由溶液中溶液的酸碱性由溶液中H H、OHOH浓度浓度相对大小相对大小决定:决定:酸性酸性:c(H+)c(OH)中性中性:c(H+)c(OH)碱性碱性:c(H+
13、)c(OH)常常温温2525c(H+)107mol/Lc(H+)107mol/Lc(H+)107mol/L无论任何温度无论任何温度,无论酸性、中性、碱性溶无论酸性、中性、碱性溶液液,都存在水电离出的都存在水电离出的H、OH,并且由水电并且由水电离出的这两种离子浓度一定相等。离出的这两种离子浓度一定相等。判断正误判断正误:1.如果如果c(H+)不等于不等于c(OH-)则溶液一定呈现酸碱性则溶液一定呈现酸碱性。2.在水中加酸会抑制水的电离,电离程度减小。在水中加酸会抑制水的电离,电离程度减小。3.如果如果c(H+)/c(OH-)的值越大则酸性越强。的值越大则酸性越强。4.任何水溶液中都有任何水溶液
14、中都有c(H+)和和c(OH-)。5.c(H+)等于等于10-6mol/L的溶液一定呈现酸性的溶液一定呈现酸性。6.对水升高温度电离程度增大,酸性增强。对水升高温度电离程度增大,酸性增强。2.0.1mol/L2.0.1mol/L的的NaOHNaOH溶液中溶液中:c(OHc(OH-)、c(Hc(H)各多少?各多少?由水电离出的由水电离出的c(OHc(OH-)水水?、?、c(Hc(H)水水?1.0.1mol/L1.0.1mol/L的盐酸溶液中的盐酸溶液中:c(Hc(H+)?,?,c(OHc(OH-)?由水电离出的由水电离出的c(OHc(OH-)水水?,?,c(Hc(H)水水?3.0.1mol/l3
15、.0.1mol/l的的NaClNaCl溶液中溶液中,c(OHc(OH-)、c(Hc(H+)各是多少?各是多少?计算计算:4.4.浓度均为浓度均为0.1mol/l0.1mol/l的下列溶液中由水电离的的下列溶液中由水电离的c(Hc(H+)水水大小关系为:大小关系为:盐酸盐酸 醋酸溶液醋酸溶液 硫酸溶液硫酸溶液 氢氧化钠溶液。(氢氧化钠溶液。()=例例2:10mL1010mL10-4-4mol/lHCl,mol/lHCl,加水至加水至100ml,100ml,此时溶液中此时溶液中C(HC(H+)=)=mol/l;mol/l;若加水至若加水至10105 5mL,mL,此时溶液中此时溶液中C(HC(H+
16、)又是又是 (画出画出C-VC-V曲线曲线)10101010-5-5-5-5接近接近接近接近10101010-7-7-7-7mol/l,mol/l,mol/l,mol/l,略大于略大于略大于略大于10101010-7-7-7-7mol/lmol/lmol/lmol/l说明说明酸的溶液中酸的溶液中酸的溶液中酸的溶液中酸的溶液中酸的溶液中C(HC(HC(HC(HC(HC(H+),),),),),),以酸所电离出的以酸所电离出的以酸所电离出的以酸所电离出的以酸所电离出的以酸所电离出的H H H H H H+浓度为准浓度为准浓度为准浓度为准浓度为准浓度为准,若酸过度稀释若酸过度稀释若酸过度稀释若酸过度
17、稀释若酸过度稀释若酸过度稀释,C(H,C(H,C(H,C(H,C(H,C(H+)接近接近接近接近接近接近101010101010-7-7-7-7-7-7mol/l,mol/l,mol/l,mol/l,mol/l,mol/l,但略但略但略但略但略但略101010101010-7-7-7-7-7-7mol/l;mol/l;mol/l;mol/l;mol/l;mol/l;碱的溶液中碱的溶液中碱的溶液中碱的溶液中碱的溶液中碱的溶液中C(OHC(OHC(OHC(OHC(OHC(OH-),),),),),),以碱所电离出的以碱所电离出的以碱所电离出的以碱所电离出的以碱所电离出的以碱所电离出的OHOHOHO
18、HOHOH-浓度为准浓度为准浓度为准浓度为准浓度为准浓度为准,若碱过度稀释若碱过度稀释若碱过度稀释若碱过度稀释若碱过度稀释若碱过度稀释,(OH,(OH,(OH,(OH,(OH,(OH-)接近接近接近接近接近接近101010101010-7-7-7-7-7-7mol/L,mol/L,mol/L,mol/L,mol/L,mol/L,但略但略但略但略但略但略101010101010-7-7-7-7-7-7mol/l.mol/l.mol/l.mol/l.mol/l.mol/l.B B、A A、D D、E E、C C比较比较下列五种溶液中下列五种溶液中c(Hc(H+)由大到小的排列顺序:由大到小的排列顺
19、序:A A.0.1mol.0.1moll l-1-1盐酸盐酸 B B.0.1mol.0.1moll l-1-1硫酸硫酸 C C.0.1mol.0.1moll l-1 1NaOH NaOH D.D.0.1mol0.1moll l-1-1HAcHAc E.E.0.1mol0.1moll l-1-1NaClNaCl0.10mol/l0.2mol/l10-13mol/l 0.1mol/l0.1mol/l10-7-7mol/l某溶液中由某溶液中由水电离水电离产生的产生的c(Hc(H+)=10)=10-12-12mol/l,mol/l,则该溶液呈酸性则该溶液呈酸性还是碱性?还是碱性?逆推逆推c(H+)水水
20、=c(OH-)水水=10-12mol/Lc(H+)水水=c(OH-)水水=10-12mol/L,则:则:若若c(H+)aq=c(H+)水水=10-12mol/l(OHOH-主要由碱产生主要由碱产生)则则:c(OH-)aq=10-2mol/L溶液显碱性溶液显碱性若若c(OH-)aq=c(OH-)水水=10-12mol/l(H H+主要由酸产生主要由酸产生)则则c(H+)aq=10-2mol/L溶液显酸性溶液显酸性(二二).).溶液的酸碱性与溶液的酸碱性与pH:1.pH1.pH值意义值意义:表示溶液酸碱性的强弱程度。表示溶液酸碱性的强弱程度。2.2.定义式:定义式:用用H H+物质的量浓度的负对数
21、表示物质的量浓度的负对数表示pH=-lgc(H+)例题例题3计算下列溶液的计算下列溶液的pH,通过计算结果思考:通过计算结果思考:表示溶液的酸碱性什么时候用表示溶液的酸碱性什么时候用pHpH更加方便?更加方便?2525 10 10-5-5 mol/L mol/L盐酸、盐酸、1 mol/L1 mol/L盐酸、盐酸、2 mol/L2 mol/L盐酸盐酸2525 10 10-5-5 mol/L mol/L、3mol/L3mol/L、1010mol/LNaOHmol/LNaOH溶液溶液 (1).(1).用用pH表示表示:c(H+)或或c(OH-)1mol/l1mol/l溶液的溶液的酸碱性酸碱性用用pH
22、pH表示表示较方便较方便,具体为:具体为:酸酸性溶液性溶液:10:10-1414mol/Lmol/LC(HC(H+)1mol/L )1mol/L 碱碱性溶液性溶液:10:10-14-14mol/Lmol/LC(OHC(OH-)1mol/L)1mol/L (2).(2).用离子浓度表示用离子浓度表示酸碱性酸碱性:酸酸性溶液性溶液:C(HC(H+)1mol/L1mol/L;碱碱性溶液性溶液:C(OHC(OH-)1mol/L1mol/L3.3.表示溶液酸碱性的常用方法、范围表示溶液酸碱性的常用方法、范围(25):(25):原因原因:为了简为了简便,否便,否则不简则不简便!便!4.4.有关溶液的有关溶
23、液的pHpH值的几个注意问题:值的几个注意问题:pHpH是溶液酸碱性的量度是溶液酸碱性的量度.常温下常温下,pH=7,pH=7溶液呈中溶液呈中性性;pH;pH值减小值减小,溶液的酸性增强溶液的酸性增强;pH;pH值增大值增大,溶液的碱溶液的碱性增强。性增强。pHpH0-14.0-14.而且而且,pH=0,pH=0的溶液并非没有的溶液并非没有H H+,而是而是c c(H(H+)=1mol/l;pH=14)=1mol/l;pH=14的溶液并非无的溶液并非无OHOH-,而是而是c(Hc(H+)为为根据根据Kw=C(H)C(OH)在特定温度下为在特定温度下为定值定值,C(H)和和C(OH-)可以互求可
24、以互求.不论是在中性溶液还是在酸碱性溶液,不论是在中性溶液还是在酸碱性溶液,水水电离出的电离出的C(H+)C(OH)常温下常温下,任何稀的水溶液中任何稀的水溶液中C(H+)C(OH)=11014注意注意:任何水溶液中任何水溶液中H+和和OH总是同时存在的总是同时存在的,只只是相对含量不同是相对含量不同.根据根据Kw=C(H)C(OH)在特定温度下为在特定温度下为定值定值,C(H)和和C(OH-)可以互求;可以互求;任何水溶液中由水电离出来的任何水溶液中由水电离出来的c(H+)H2O与与c(OH-)H2O相等相等;4、利用利用Kw的定量计算的定量计算有关原则:有关原则:纯水中溶液纯水中溶液C(H
25、)、C(OH)浓度的计算方法:浓度的计算方法:C(H)=C(OH)=例题例题 0.1mol/L的盐酸溶液中水电离出的的盐酸溶液中水电离出的C(H)和和C(OH)是多少是多少?0.1mol/L的的NaOH溶液中水电离出的溶液中水电离出的C(H)和和C(OH)是多少是多少?水电离出的水电离出的C(OH-)=110-14/0.1=110-13mol/L=C(H)水电离出的水电离出的C(H+)=110-14/0.1=110-13mol/L=C(OH-)3、根据、根据Kw=c(H+)c(OH-)为定值为定值,c(H)和和c(OH-)可可以互求;酸性溶液中水电离出来的以互求;酸性溶液中水电离出来的c(H+
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