3.3+水的離子積和溶液的pH【中職專用】（高教版2021通用類）

化學(xué)通用類高等教育出版社主題三溶液與水溶液中的離子反應(yīng)3.3

水的離子積和溶液的pH主題三溶液與水溶液中的離子反應(yīng)

3.3

水的離子積和溶液的pH學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過水的導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)水的解離，了解水的離子積常數(shù)，發(fā)展宏觀辨識(shí)與微觀探析等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。2.通過比較溶液中[H+]和[OH-]的相對(duì)大小，判斷溶液的酸堿性，認(rèn)識(shí)溶液的酸堿性與pH

的關(guān)系，掌握用試紙測定溶液pH的方法；發(fā)展現(xiàn)象觀察與規(guī)律認(rèn)知等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。3.通過實(shí)踐活動(dòng)了解國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)生產(chǎn)、生活用水及污水、工業(yè)廢水等關(guān)于pH的規(guī)定，討論溶液酸堿性對(duì)生產(chǎn)、環(huán)境和生活的影響，知道溶液pH的調(diào)控在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中的應(yīng)用，發(fā)展科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。情境與問題潔廁靈和食醋常被視為生活中的除垢利器，但兩者的除垢能力有很大差別。想一想，其中的原因是什么？（a）潔廁靈（b）食醋潔廁靈和食用醋都能去除污垢，區(qū)別是潔廁靈的主要成分是鹽酸，屬于強(qiáng)酸，食用醋的主要成分是醋酸，是弱酸。安全用電常識(shí)中指出，不能用濕手觸摸帶電的家用電器，否則可能導(dǎo)致觸電事故。水為什么會(huì)導(dǎo)電？其中是否含有自由移動(dòng)的離子？水能導(dǎo)電，說明水中存在自由移動(dòng)的離子，即水可以發(fā)生解離。而純水的導(dǎo)電性很差，說明水中離子的量很少，解離程度很微弱。情境與問題一.水的離子積精確的實(shí)驗(yàn)證明：水是一種極弱的電解質(zhì)，能微弱的解離。H2O

H++OH-實(shí)驗(yàn)測得，在25℃時(shí)，1L純水中解離出的H+和OH-都是1×10-7mol，根據(jù)弱電解質(zhì)的解離平衡的相關(guān)知識(shí)，計(jì)算水的解離常數(shù)。簡寫為根據(jù)弱電解質(zhì)的解離平衡理論，水的解離常數(shù)表達(dá)式為：由于水的解離程度極小，相對(duì)1L的水來說，已解離部分可以忽略不計(jì)，因此，表達(dá)式中[H2O]幾乎不變，可以視為常數(shù)一.水的離子積1.水的離子積常數(shù)水的解離平衡常數(shù)表達(dá)式可以改寫成：Kw是水中[H+]和[OH–]的乘積，叫作水的離子積常數(shù)，簡稱水的離子積。一.水的離子積在25℃時(shí)，每升水中有1×10–7mol的水分子解離。則在純水中：[H+]=[OH–]=1×10–7mol/L=1×10–7×1×10–7=1×10–14所以在稀溶液中，溶質(zhì)的濃度很小。[H2O]同樣可以看成是個(gè)常數(shù)，因此不管是在純水還是稀溶液中，[H+]和[OH–]的乘積都是一個(gè)常數(shù)。Kw不僅適用于純水中，還適用于任何以水作溶劑的稀溶液。一.水的離子積

觀察表3-3-1中的水的離子積常數(shù)，說說你的發(fā)現(xiàn)？溫度/℃010202550100Kw/×10-140.1340.2920.6811.015.4755.0表3-3-1不同溫度下水的離子積常數(shù)Kw=

1×10–14點(diǎn)撥

Kw是溫度的函數(shù)，溫度升高，Kw增大。在溫度變化不大時(shí)，可近似看成常數(shù)。常溫下該數(shù)值一般可以認(rèn)為是1×10–14。2.水的離子積常數(shù)的影響因素一.水的離子積依據(jù)弱電解質(zhì)解離平衡的影響因素和水的離子積，小組合作討論影響水的解離的因素，并填寫表3-3-2。表3-3-2影響水解離平衡的因素(25℃）[H+][OH-][H+]與[OH-]大小比較Kw酸堿性水的解離平衡水//相等1×10-14中性/加酸1×10-14加堿1×10-14增大減小[H+]>[OH-]酸性逆向移動(dòng)減小增大[H+]<[OH-]堿性逆向移動(dòng)加酸或加堿都對(duì)水的解離有抑制作用二.溶液的酸堿性和pH即[H+]和[OH–]的關(guān)系是此消彼長的關(guān)系。在純水和任何稀溶液中，[H+]和[OH–]之間存在下列關(guān)系：二.溶液的酸堿性和pH由于Kw在一定溫度下是一個(gè)常數(shù)，而溶液中的[H+]和[OH–]又是此消彼長的關(guān)系。那么，溶液的酸堿性與溶液中的H+和OH-濃度有何關(guān)系？小組交流看法。中性溶液，是指[H+]和[OH–]相等的溶液，酸性溶液是指[H+]大于[OH–]的溶液，堿性溶液是指[OH–]大于[H+]的溶液。所以，常溫下，溶液的酸堿性與[H+]、[OH-]的關(guān)系可以表示為：

中性溶液

[H+]=1×10-7mol/L=[OH-]

酸性溶液

[H+]>1×10-7mol/L>[OH-]

堿性溶液[H+]<1×10-7mol/L<[OH-]溶液中[H+]越大，酸性越強(qiáng)，堿性越弱；溶液中[H+]越小，酸性越弱，堿性越強(qiáng)。1.溶液的酸堿性二.溶液的酸堿性和pH

判斷下列溶液分別屬于酸性、中性還有堿性溶液？酸性溶液中性溶液堿性溶液=1×10–5mol/L[H+]=1×10–7mol/L[H+]=1×10–11mol/L[H+]提示

既可以用[H+]表示溶液的酸堿性，也可以用[OH–]表示溶液的酸堿性，習(xí)慣上使用[H+]表示溶液的酸堿性。例題1二.溶液的酸堿性和pH2.溶液的pH稀溶液中的[H+]很小，使用[H+]表示溶液的酸堿性時(shí)很不方便。小組討論：有沒有更簡便的表示方式呢？通常采用[H+]的負(fù)對(duì)數(shù)來表示溶液的酸堿性，這個(gè)數(shù)值稱為溶液的pH。二.溶液的酸堿性和pH例題2

計(jì)算下列溶液的pH？

=1×10–5mol/L[H+]①=1×10–7mol/L[H+]②=1×10–11mol/L[H+]③②解：①③二.溶液的酸堿性和pH實(shí)踐活動(dòng)溶液的pH與溶液的酸堿性關(guān)系如何？依據(jù)表3-3-3中數(shù)據(jù)，小組討論：酸性溶液、堿性溶液、中性溶液的pH規(guī)律。表3-3-3中性、酸性和堿性溶液pH比較溶液[H+]/(mol/L)溶液pH中性溶液1×10-77酸性溶液1×10-55堿性溶液1×10-1111中性溶液pH=7，酸性溶液pH<7，堿性溶液pH>7二.溶液的酸堿性和pH觀察圖3-3-2，并思考[H+]和pH與溶液酸堿性之間的關(guān)系？圖3-3-2[H+]和pH與溶液酸堿性之間的關(guān)系pH的使用范圍一般是0~14，超過此范圍時(shí)可直接使用[H+]或[OH–]表示。溶液的酸性越強(qiáng)，pH越?。蝗芤旱膲A性越強(qiáng)，pH越大。溶液的pH每相差1個(gè)單位，[H+]就相差10倍。二.溶液的酸堿性和pH例題3計(jì)算0.1mol/L鹽酸的pH？解：HCl是強(qiáng)電解質(zhì)，在溶液中完全解離[H+]=[HCl]=0.1

mol/L答：0.1mol/L鹽酸的pH等于1。二.溶液的酸堿性和pH例題4計(jì)算0.1mol/LNaOH溶液的pH？解：NaOH是強(qiáng)電解質(zhì)，在溶液中完全解離答：0.1mol/LNaOH的pH等于13。二.溶液的酸堿性和pH測定溶液pH的方法主要有：（1）酸堿指示劑法（2）pH試紙法（3）pH計(jì)（酸度計(jì)）法3.pH的測定初中化學(xué)中已接觸過石蕊和酚酞兩種酸堿指示劑。小組討論：可用作酸堿指示劑的物質(zhì)通常具有什么特點(diǎn)？使用酸堿指示劑能夠準(zhǔn)確測定溶液的pH嗎？單一指示劑只能粗略指示溶液的pH范圍二.溶液的酸堿性和pH酸堿指示劑由一種顏色過渡到另一種顏色時(shí)溶液的pH變化范圍叫作指示劑的變色范圍。常見酸堿指示劑及其變色范圍見下圖。常見的酸堿指示劑及其變色范圍二.溶液的酸堿性和pHpH計(jì)又稱酸度計(jì)，是準(zhǔn)確測定溶液pH的精密儀器。常見的有臺(tái)式、便攜式和筆式pH計(jì)。二.溶液的酸堿性和pH

測定pH在生產(chǎn)與日常生活中都具有重要的意義。請(qǐng)以小組為單位，開展以下課后實(shí)踐活動(dòng)。（1）已知雨水的pH小于5.6時(shí)，就成為酸雨，會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成危害。上網(wǎng)查閱資料了解酸雨的危害，并收集當(dāng)?shù)赜晁疁y定其pH，判斷是否為酸雨。（2）“藏糧于地、藏糧于技”是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展觀念。結(jié)合教材表3-3-3所列農(nóng)作物最適宜的pH。選取當(dāng)?shù)氐挠晁屯寥罉悠罚瑴y定其pH，提出適合當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)作物種植建議。實(shí)踐活動(dòng)【跟蹤檢測】1．一些食物的近似如下：其中顯堿性的是A．蘋果汁：2.9-3.3

B．葡萄汁：3.5-4.5C．牛奶：6.3-6.6

D．雞蛋清：7.6-8.0【答案】D【跟蹤檢測】2．下列可用于測定某電解質(zhì)溶液pH且精確度最高的是A．pH計(jì)

B．廣范pH試紙C．精密pH試紙

D．酚酞試液【答案】A【跟蹤檢測】3．加熱純水時(shí)，下列敘述正確的是A．pH變小、呈酸