(新课标)高中化学 第3章 第1节 水溶液 精品导学案 鲁科版选修四

第3章 物质在水溶液中的行为第1节 水溶液第1课时 水的电离和溶液的酸碱性★【课前学案导学】 ■精准定位——学习目标导航1.理解水的电离过程以及水的离子积常数的含义，并能应用水的离子积常数进行相关的计算。

2.了解溶液的酸碱性与溶液中的[H +]和[OH —]的关系。

3.知道pH 的定义，了解溶液的酸碱性与pH 的关系。

4.能够进行有关pH 的简单计算。

■自主梳理—基础知识导航 一、水的电离 1.水的电离水是一种________的电解质。

电离方程式为____________________，也可以简写为_________________。

2.水的离子积常数（1）水的电离常数：K 电离=________________。

（2）水的离子积常数K W =______________=__________，随着温度的升高，水的离子积_________增大，在室温下，K W =cH cOH +-•=__________。

3.影响水的电离平衡的因素（1）温度：水的电离是__________的过程，温度升高会使水的电离平衡向____移动（选填“左”“右”“不”）（2）浓度：加酸，水的电离平衡向_______移动（选填“左”“右”“不”）；加碱，水的电离平衡向______移动（选填“左”“右”“不”）。

可见，加酸、加碱都会________（选填“促进”“抑制”“不影响”）水的电离，但水的离子积_____。

二、溶液的酸碱性与pH1.溶液的酸碱性与c （H +）和c （OH —）的关系酸性溶液：c （H +）_______c （OH —）；中性溶液：c （H +）________c （OH —）；碱性溶液：c （H +）________c （OH —）。

2.溶液的酸碱性与pH 的关系 （1）溶液的pH 的定义 pH = ________如：0.01mol/L 的盐酸的pH=_______；c （H +）=101.010-⨯mol/L 的NaOH 溶液，pH=______。

（2）pH 与溶液酸碱性的关系室温下，酸性溶液：c （H +）_________71.010-⨯mol/L ，pH____7；中性溶液：c （H +）______71.010-⨯mol/L ，pH______7；碱性溶液：c （H +）________71.010-⨯mol/L ，pH__7。

★【课堂探究导学】 ■合作探究-名师保驾护航 探究一：水的电离 1.水的电离水是一种极弱的电解质，能发生微弱电离，其电离方程式为H 2O+H 2O H 3O ++OH —，也可以简写为H 2OH ++OH —。

O H 3O ++OH O H ++OH —左 左 抑制不变O H ++OH —，故任何水溶液中都会存在【答案】判断溶液酸碱性的标准是比较[OH2.水的离子积常数水的电离过程也是一个可逆过程，因此也存在电离常数：K 电离=2cH cOH cH O+-•，则cH cOH +-•=K 电离⨯cH 2O 。

从实验可知，在25℃时1L 纯水中只有71.010-⨯ H 2O 电离，而c （H 2O ）=55.6mol/L 可视为一常数，K 电离也为一常数，所以K 电离⨯cH 2O 必然也为常数，用Kw 表示，因此有cH cOH +-•=K W 。

K W 为水的离子积常数，简称为水的离子积。

在25℃时，水电离的c （H +）= c （OH —）=71.010-⨯mol/L ，所以K W =cH cOH +-•=141.010-⨯。

3.水的离子积常数与温度的关系K W 随着温度的升高而增大，但是在室温下，可忽略温度的影响，K W 为141.010-⨯，即K W =cH cOH +-•=141.010-⨯。

『特别提醒』（1）在任何水溶液中均存在水的电离平衡，H +和OH —共存，只是相对含量不同而已；（2）K W 只与温度有关。

（3）K W 不仅适用于纯水，还适用于酸碱的稀溶液，且由水电离的22+-H O H O c(H ) c(OH )=，此时水溶液中水的离子积常数不变。

在实际运算时，通常忽略算碱溶液中水电离产生的H +，碱溶液中忽略水电离产生的OH —。

探究二：溶液的酸碱性与pH1.水的电离平衡与溶液的酸碱性关系水的电离是一种动态平衡，在纯水中加入酸，则抑制了水的电离平衡，使c （H +）>c （OH —），溶液显酸性。

同理，向纯水中加碱，溶液中的c （OH —）> c （H +） ，溶液显碱性。

2.溶液中的pH（1）pH 与溶液的酸碱性关系。

对于酸碱性较弱的溶液，用c （H +）或c （OH —）的浓度大小表示溶液的酸碱性强弱很不方便，化学上常用pH 来表示溶液酸碱性的强弱。

pH = —lg[H +]。

溶液的酸碱性与c （OH —）和c （H +）相对大小、c （H +）和pH 的关系如下表所示：(2)溶液的pH 测定方法①pH 试纸：常用的pH 试纸有广泛pH 试纸（pH 范围1—14或0—10，可识别的差值为1）和精密pH 试纸（pH 范围较窄，可以判别的pH 差值为0.2或0.3）。

pH 试纸的使用方法：取一片pH 试纸，放在洁净的表面皿或玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液点于试纸中央，然后与标准比色卡对照。

②pH 计法精确测量溶液的pH 的方法。

探究三：pH 的应用1.医疗山：当体内的酸碱平衡失调时，血液的pH 是诊断疾病的一个重要的参数，而利用药物调控pH则是辅助治疗的重要手段之一。

2.生活中：人们洗发时用的护发素，其主要功能就是调节头皮的pH使之达到适宜的酸碱度。

3.在环保领域中，酸性或碱性废水处理常常利用中和反应，在中和反应处理的过程中可用pH自动测定仪进行检测和控制。

4.农业生产中，因土壤的pH影响植物对不同形态养分的吸收及养分的有效性，各种植物的生长都对土壤的pH范围有一定的要求。

5.在科学实验和工业生产中，溶液的pH的控制常常是影响实验结果或产品质量，产量的一个关键因素。

探究四：溶液的pH的计算1.基本思路根据pH的定义：pH = —lg[H+]，溶液的pH计算的核心是确定溶液中的[H+]的大小。

具体地，酸性溶液必先确定溶液中的[H+]；碱性溶液必先确定[OH—]，再由[OH—] [H+]=Kw换算成[H+]，然后进行pH的计算。

2.计算类型及方法（1）单一溶液pH的计算①强酸溶液强酸溶液的pH计算方法是：根据酸的浓度选求出强酸溶液中的c(H+)然后对其取负对数就可求得pH。

②强碱溶液强酸溶液的pH计算方法是：根据碱的浓度先求出强碱溶液中的c(OH-)然后利用该温度下的Kw求出c(H+)然后求pH。

③其它溶液其它溶液的pH计算方法是：想办法求出溶液中的c(H+)然后取负对数（2）稀释型（指单一溶质加水稀释或相当于水的稀释作用）实质：稀释前后酸或碱的物质的量不变。

一般计算公式：C1V1＝C2V2，据此求出稀释后酸或碱的物质的量的浓度。

特殊结论：①若为酸：强酸，pH＝a，稀释10n倍，PH＝a+n ；若为弱酸，pH＝a，稀释10n倍，a＜ PH＜a+n；②若为碱：强碱，PH＝a，稀释10n倍，pH＝a－n；弱碱，PH＝a，稀释10n倍， a－n＜ pH＜a；（3）混合型（多种溶液混合）①强酸混合强酸混合后溶液的pH求算的方法是：先求出混合后的c(H+)混，即：c(H+)混＝[c(H+)1V1＋c(H+)2V2]÷(V1+V2)再根据公式pH=-lg｛c(H+)｝求pH。

②强碱溶液混合强碱混合后溶液的pH求算的方法是：先求出混合后的c(OH-)混，即：c(OH-)混＝[c(OH-)1V1＋c(OH-)2V2]÷(V1+V2)，再通过K W求出c(H+),最后求pH。

③强酸和强碱溶液混合这里的混合，实为中和，要发生反应：H+＋OH-＝H2O,中和后溶液的pH有三种情况：若恰好中和，pH＝7 ；若酸有剩，根据中和后剩余的c(H+)即C(H+)（过）＝[C(H+)1V1－C(OH-)2V2）]/(V1+V2)再求pH。

此时pH＜7；若碱有剩，根据中和后剩余的c(OH-),即C(OH-)(过)＝[C(OH -)1V 1－C(H +)2V 2）]/(V 1+V 2)，然后通过KW 求出c(H+)，最后求pH 。

此时pH ＞7 『特别提醒』（1）若酸的溶液无限稀释，则无论酸的强弱，PH 一律接近于7；若碱的溶液无限稀释，则无论碱的强弱，PH 一律接近于7。

（2）若两强酸等体积混合，可采用速算法：混合后溶液的pH 等于混合前溶液pH 小的加上0.3；若两强碱溶液等体积混合，可采用速算法：混合后溶液的pH 等于混合前溶液pH 大的减去0.3。

■典例剖析-名师释疑助航例1.溶液的pH 定义为pH ＝－lg[H ＋]，pOH 定义为pOH ＝－lg[OH －]，Kw 表示25℃时水的离子积常数，则弱酸性溶液中[H ＋]可表示为（） A..Kw/pOH mol ·L －１B.10pOH －１４mol ·L－１C. 10１４－p OHmol ·L－１D. 10－pOHmol ·L－１『答案』B『解析』因为pH ＝－lg[H ＋]，故[H ＋]＝10－pH；又因为pH ＝14－pOH ，则－pH ＝pOH －１４，故[H ＋]＝10pOH －１４mol ·L －１。

【变式训练1】某地酸雨经检验其主要成分除含H ＋外，还有Na ＋、SO 4２－、NO 3－、NH 4＋，其浓度依次为：7.0×10－6mol •L －１，2.5×10－6mol •L－１，3.5×10－6mol •L－１，2.3×10－6mol •L －１，则该水样的pH 约为（）A.4B.4.7C.5D.5.7【例2】往一定体积的Ba(NO 3)2溶液中逐滴加入pH ＝１的稀硫酸，至溶液中Ba 2＋恰好完全沉淀，测得溶液的pH ＝２，则H 2SO 4与Ba(NO 3)2溶液体积比为（忽略混合时液体体积的变化）（）A.1：１０B.1：９C.１０：１D.９：１ 『答案』B『解析』当H 2SO 4与Ba(NO 3)2溶液混合发生反应时，只有Ba ２＋与SO 4２－结合生成BaSO 4沉淀，H ＋并不参加反应，对于变化实际上是溶液稀释问题。

根据稀释定律，pH 改变１个单位，[H ＋]改变10倍，那么应该符合下列关系：[H ＋]1V 1＝[H ＋]2(V 1+V 2)，即10－１V 1＝10－２(V 1＋V 2)，V 1：V 2＝１：９。

【变式训练2】某强酸溶液的pH ＝a ，强碱溶液的pH ＝b ，且a －b ＝13，酸、碱溶液混合后混合溶液的pH ＝７，则酸溶液的体积V １与碱溶液的体积V ２之间的正确关系是（） A. V １＝102V 2 B. V 2＝10 V 1C. V １＝2V 2D. V 2＝2V 1【例3】求25℃时，0.005mol/L 的H 2SO 4溶液的pH 。