2025年高中化學(xué)新教材同步 選擇性必修第一冊 第3章 第2節(jié) 第1課時(shí)　水的電離

第二節(jié)水的電離和溶液的pH第1課時(shí)水的電離[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.通過電離平衡理論模型認(rèn)識水的電離平衡及其影響因素，知道水的離子積常數(shù)。2.能用Kw計(jì)算一定溫度、一定濃度酸堿溶液中水電離的氫離子(或氫氧根離子)濃度，建立從定量的視角分析外因?qū)λ碾婋x平衡影響的思維模型。一、水的電離水的離子積1．水的電離(1)水是一種極弱的電解質(zhì)，能發(fā)生微弱的電離。實(shí)驗(yàn)證明，常溫下1L水大約有1.0×10－7mol發(fā)生電離，請計(jì)算常溫下純水的電離度。答案1L水中含有水的物質(zhì)的量為eq\f(1000g,18g·mol－1)≈55.6mol，則水的電離度為eq\f(1.0×10－7,55.6)×100%≈1.8×10－7%。(2)水的電離為吸熱過程，自身電離示意圖如下：電離方程式：H2O＋H2OH3O＋＋OH－，簡寫為：H2OH＋＋OH－。(3)水的電離平衡常數(shù)表達(dá)式：K＝eq\f(cH＋·cOH－,cH2O)，純水及稀溶液中c(H2O)視為常數(shù)，則c(H＋)·c(OH－)＝K·c(H2O)為新的常數(shù)，用Kw表示。2．水的離子積常數(shù)概念當(dāng)水的電離達(dá)到平衡時(shí)，電離產(chǎn)物H＋和OH－濃度之積是一個(gè)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)叫做水的離子積常數(shù)，簡稱水的離子積，記作Kw表達(dá)式Kw＝c(H＋)·c(OH－)，25℃時(shí)，Kw＝1.0×10－14影響因素只與溫度有關(guān)，升高溫度Kw增大，與溶液的酸堿性無關(guān)適用范圍適用于純水和稀的電解質(zhì)溶液(1)觀察下表，填空。t/℃0102025405090100Kw/10－140.1150.2960.6871.012.875.3137.154.5①解釋上表中Kw數(shù)值隨溫度升高而增大的原因：水的電離是吸熱過程，升高溫度，水的電離向吸熱方向移動(dòng)，因而Kw增大。②100℃純水中：c(H＋)＝c(OH－)＞1.0×10－7mol·L－1。③某溫度下，純水中的c(H＋)＝6.1×10－7mol·L－1,此時(shí)水中c(OH－)為6.1×10－7mol·L－1，此時(shí)水的溫度最接近90℃。(2)0.1mol·L－1HCl溶液中有OH－嗎？0.1mol·L－1NaOH溶液中有H＋嗎？解釋原因。答案有，溶液中存在水的電離平衡：H2OH＋＋OH－。3．外界條件對水的電離平衡的影響運(yùn)用電離平衡理論，分析改變下列條件對水電離平衡的影響，并填寫下表：改變條件平衡移動(dòng)方向c(H＋)c(OH－)水的電離程度Kw升高溫度右移增大增大增大增大加入HCl(g)左移增大減小減小不變加入NaOH(s)左移減小增大減小不變加入活潑金屬(如Na)右移減小增大增大不變加入NaHSO4(s)左移增大減小減小不變(1)升高溫度，水的電離程度減小()(2)向水中加入少量氨水，水的電離平衡逆向移動(dòng)，c(OH－)降低()(3)常溫下，加水稀釋稀醋酸溶液，溶液中所有的離子濃度都減小()(4)溶液中c(H＋)、c(OH－)可能不同，但水電離出的H＋與OH－的濃度總是相等的()(5)室溫下，0.1mol·L－1HCl溶液與0.1mol·L－1NaOH溶液中水的電離程度相等()答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√分析下列過程中H2O的電離程度的變化(25℃)。(1)Zn與稀硫酸反應(yīng)制H2：__________。(2)氨水加水稀釋時(shí)：____________。(3)向NaOH溶液中滴入鹽酸至過量：_____________________________________________。(4)向SO2水溶液中通入Cl2至恰好反應(yīng)：____________________________________________。答案(1)增大(2)增大(3)先增大后減小(4)減小二、水的離子積常數(shù)的應(yīng)用1．計(jì)算酸(或堿)溶液中水電離的c水(H＋)或c水(OH－)(1)25℃時(shí)，0.1mol·L－1的稀鹽酸中，水電離的c水(H＋)、c水(OH－)各為多少？(2)25℃時(shí)，0.01mol·L－1的NaOH溶液中，水電離的c水(H＋)、c水(OH－)各為多少？答案(1)c水(H＋)＝c水(OH－)＝1.0×10－13mol·L－1(2)c水(H＋)＝c水(OH－)＝1.0×10－12mol·L－1解析(1)溶液中H＋的總濃度為c(H＋)＝c水(H＋)＋cHCl(H＋)，由于酸溶液中水電離的H＋濃度很小可忽略，溶液中H＋的總濃度為c(H＋)≈c(HCl)＝0.1mol·L－1，c(OH－)＝eq\f(Kw,cH＋)＝eq\f(1.0×10－14,0.1)mol·L－1＝1.0×10－13mol·L－1，酸溶液中的OH－全部由水電離產(chǎn)生。c水(OH－)＝c水(H＋)＝1.0×10－13mol·L－1，酸電離的H＋抑制水的電離。(2)0.01mol·L－1的NaOH溶液中c(OH－)≈c(NaOH)＝0.01mol·L－1，c(H＋)＝eq\f(Kw,cOH－)＝eq\f(1.0×10－14,0.01)mol·L－1＝1.0×10－12mol·L－1，堿溶液中的H＋全部由水電離產(chǎn)生。c水(H＋)＝c水(OH－)＝1.0×10－12mol·L－1，堿電離的OH－抑制水的電離。酸或堿溶液中c水(H＋)、c水(OH－)的計(jì)算方法(1)在酸或堿溶液中水的電離雖然受到抑制，但c水(H＋)＝c水(OH－)。(2)酸溶液中c水(H＋)＝c水(OH－)＝eq\f(Kw,cH＋)(忽略水電離出的H＋的濃度)，酸電離的H＋濃度認(rèn)為是溶液中總c(H＋)。(3)堿溶液中c水(OH－)＝c水(H＋)＝eq\f(Kw,cOH－)(忽略水電離出的OH－的濃度)，堿電離的OH－濃度認(rèn)為是溶液中總c(OH－)。2．水的電離平衡曲線的理解與識別某溫度下，水溶液中H＋和OH－的濃度變化曲線如圖所示。(1)曲線上的任意點(diǎn)(如a、b、c)的Kw都相同，即c(H＋)·c(OH－)相同，溫度相同。(2)曲線外的任意點(diǎn)(如d)與曲線上任意點(diǎn)的Kw不同，溫度不同。(3)實(shí)現(xiàn)曲線上點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)化需保持溫度不變，改變酸堿性；實(shí)現(xiàn)曲線上點(diǎn)與曲線外點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)化一定改變溫度。1．25℃時(shí)，在0.01mol·L－1硫酸溶液中，水電離出的H＋濃度是()A．0.02mol·L－1 B．5×10－13mol·L－1C．1×10－7mol·L－1 D．1×10－12mol·L－1答案B解析H2SO4電離出的c(H＋)＝0.02mol·L－1，由Kw＝1.0×10－14可知c(OH－)＝5×10－13mol·L－1，OH－是由水電離產(chǎn)生的，則水電離產(chǎn)生的c水(H＋)＝c水(OH－)＝5×10－13mol·L－1。2．某溫度時(shí)，水溶液中Kw＝4×10－14。則(1)該溫度________(填“高于”“低于”或“等于”)室溫(25℃)，該溫度下純水中c(H＋)＝____________mol·L－1。答案高于2×10－7(2)若溫度不變，滴入稀鹽酸使c(H＋)＝5.0×10－6mol·L－1，則c(OH－)＝__________mol·L－1，水電離的c水(H＋)＝__________mol·L－1。答案8.0×10－98.0×10－93．在不同溫度下的水溶液中c(H＋)與c(OH－)的關(guān)系如圖所示。請回答下列問題：(1)曲線Ⅰ代表的溫度下，水的離子積為________，曲線Ⅰ所代表的溫度________(填“高于”“低于”或“等于”)曲線Ⅱ所代表的溫度。你判斷的依據(jù)是_____________________________________________________________________________________________。(2)曲線Ⅰ所代表的溫度下，0.01mol·L－1的NaOH溶液的c(H＋)為________mol·L－1。答案(1)1×10－12高于曲線Ⅱ所代表的水的離子積比曲線Ⅰ的小，由于水的電離是吸熱過程，溫度越高，水的離子積越大，故曲線Ⅱ代表的溫度低(2)10－10

(選擇題1～10題，每小題4分，11～13題，每小題6分，共58分)題組一水的電離與Kw1．下列說法正確的是()A．水的電離方程式：H2O=H＋＋OH－B．升高溫度，水的電離程度增大C．在NaOH溶液中沒有H＋D．在鹽酸中沒有OH－答案B解析水是弱電解質(zhì)，只有少部分電離，應(yīng)用“”表示，A錯(cuò)誤；水的電離是吸熱的，所以升高溫度，電離程度增大，B正確；在NaOH溶液中c(OH－)>c(H＋)，在鹽酸中c(OH－)<c(H＋)，在酸、堿溶液中都存在H＋和OH－，C、D錯(cuò)誤。2．下列說法正確的是()A．水的離子積Kw隨溫度的改變而變化B．25℃時(shí)，只有在純水中，才有Kw＝1×10－14C．任何溫度下，在酸、堿、鹽的稀溶液中，都有Kw＝1×10－14D．NaCl溶液中既無OH－也無H＋答案A3．25℃時(shí)，純水的Kw＝1×10－14,100℃時(shí)，純水的Kw＝1×10－12，這說明()A．100℃時(shí)水的電離常數(shù)較小B．前者c(H＋)比后者大C．水的電離是一個(gè)吸熱過程D．Kw和溫度無直接關(guān)系答案C解析由題意知，溫度升高Kw增大，即c(H＋)·c(OH－)增大，說明H2OH＋＋OH－向右移動(dòng)，水的電離是吸熱過程。題組二影響水的電離平衡的因素4．在100℃時(shí)，100mL蒸餾水中c(OH－)＝1×10－6mol·L－1，當(dāng)改變下列條件之一時(shí)，c(OH－)仍然等于1×10－6mol·L－1的是()①溫度降低到25℃②加入10－6mol燒堿固體，保持100℃③加入10－6mol氯化鈉，保持100℃④蒸發(fā)掉50mL水，保持100℃A．①②B．③④C．①③D．②④答案B解析c(OH－)不變，Kw不變，表明溫度不變(100℃)，且無酸、堿加入。5．某溫度下，向c(H＋)＝1×10－6mol·L－1的蒸餾水中加入NaHSO4晶體，保持溫度不變，測得溶液中c(H＋)＝1×10－3mol·L－1。下列對該溶液的敘述不正確的是()A．該溫度高于25℃B．由水電離出來的H＋的濃度為1×10－11mol·L－1C．加入NaHSO4晶體抑制水的電離D．取該溶液加水稀釋100倍，溶液中的c(OH－)增大答案B解析c(H＋)＝1×10－6mol·L－1，說明水的電離得到促進(jìn)，故T＞25℃，A項(xiàng)正確；c(H＋)＝1×10－6mol·L－1，水的離子積常數(shù)為1×10－12，Kw＝c(H＋)·c(OH－)，當(dāng)c(H＋)＝1×10－3mol·L－1時(shí)，c(OH－)＝1×10－9mol·L－1，故由水電離出來的c(H＋)＝1×10－9mol·L－1，B項(xiàng)錯(cuò)誤；NaHSO4電離生成的氫離子對水的電離起抑制作用，水的電離程度減小，C項(xiàng)正確；溫度不變時(shí)，Kw不變，加水稀釋，c(H＋)減小，Kw＝c(H＋)·c(OH－)不變，所以c(OH－)增大，D項(xiàng)正確。6．下列微粒中能使水的電離平衡向左移動(dòng)且溶液中的c(H＋)增大的是()A．HSOeq\o\al(－,4) B．Cl－C．Na＋ D．答案A解析A項(xiàng)，HSOeq\o\al(－,4)電離出H＋使溶液顯酸性，抑制水的電離；B項(xiàng)中Cl－、C項(xiàng)中Na＋對水的電離均無影響；D項(xiàng)為OH－，抑制水的電離，使溶液中的c(H＋)減小。7．(2023·河北大名一中月考)25℃時(shí)，水的電離達(dá)到平衡：H2OH＋＋OH－，下列敘述正確的是()A．將純水加熱到95℃時(shí)，Kw變大，c(H＋)減小B．25℃時(shí)，向純水中加入稀氨水，水的電離平衡逆向移動(dòng)，c(OH－)增大，Kw變小C．保持溫度不變，向純水中加入少量NaOH固體，c(OH－)增大，Kw不變D．向純水中加入鹽酸，可抑制水的電離；加入醋酸，可促進(jìn)水的電離答案C解析向純水中加入稀氨水，溫度不變，Kw不變，B錯(cuò)誤；向純水中加入少量NaOH固體，c(OH－)增大，抑制水的電離，溫度不變，Kw不變，C正確；強(qiáng)酸、弱酸均抑制水的電離，D錯(cuò)誤。題組三水的離子積常數(shù)的應(yīng)用8．313K時(shí)，Kw＝3.0×10－14，則在313K時(shí)，c(H＋)＝1.0×10－7mol·L－1的溶液()A．呈酸性 B．呈中性C．呈堿性 D．無法判斷答案C解析c(OH－)＝eq\f(Kw,cH＋)＝eq\f(3.0×10－14,1.0×10－7)＝3.0×10－7,c(H＋)<c(OH－)，所以溶液呈堿性。9．某溫度下，水溶液中的c(H＋)＝10xmol·L－1，c(OH－)＝10ymol·L－1。x與y的關(guān)系如圖所示。該溫度下0.01mol·L－1NaOH溶液的c(H＋)為()A．10－10mol·L－1 B．10－11mol·L－1C．10－12mol·L－1 D．10－13mol·L－1答案D解析由圖可知，當(dāng)x＝－5時(shí)，y＝－10，故Kw＝10－5×10－10＝10－15。0.01mol·L－1NaOH溶液中c(OH－)＝10－2mol·L－1，故c(H＋)＝eq\f(Kw,cOH－)＝eq\f(10－15,10－2)mol·L－1＝10－13mol·L－1。10．25℃時(shí)，在等體積的①0.5mol·L－1的H2SO4溶液；②0.05mol·L－1的Ba(OH)2溶液；③1mol·L－1的NaCl溶液；④純水中，由水電離出的H＋的物質(zhì)的量之比是()A．1∶10∶107∶107B．107∶107∶1∶1C．107∶106∶2∶2D．107∶106∶(2×107)∶2答案A解析25℃時(shí)，0.5mol·L－1的H2SO4溶液中c(H＋)＝1mol·L－1，由水電離出的c水(H＋)＝10－14mol·L－1；0.05mol·L－1的Ba(OH)2溶液中c(OH－)＝0.1mol·L－1，由水電離出的c水(H＋)＝10－13mol·L－1；NaCl溶液和純水中由水電離出的c水(H＋)均為10－7mol·L－1。則等體積的上述四種溶液中由水電離出的n(H＋)(即發(fā)生電離的水的物質(zhì)的量)之比為10－14∶10－13∶10－7∶10－7＝1∶10∶107∶107。11．一定溫度下，用水稀釋0.1mol·L－1的一元弱酸HA溶液，隨著稀釋的進(jìn)行，下列一定增大的是()A．KwB.eq\f(cH＋,Ka)C.eq\f(cHA,cA－)D．c(OH－)答案D解析溫度不變，Kw不變，A項(xiàng)不符合題意；根據(jù)Ka＝eq\f(cH＋·cA－,cHA)，推出eq\f(cH＋,Ka)＝eq\f(cHA,cA－)＝eq\f(nHA,nA－)減小，B、C項(xiàng)不符合題意；加水稀釋時(shí)HA的電離程度增大，但是c(H＋)減小，由Kw不變可知c(OH－)增大，D項(xiàng)符合題意。12．在－50℃時(shí)液氨存在著以下平衡：2NH3NHeq\o\al(＋,4)＋NHeq\o\al(－,2)。平衡時(shí)，陰、陽離子的濃度均為1×10－15mol·L－1。液氨與金屬鈉會(huì)發(fā)生反應(yīng)：2Na＋2NH3=2NaNH2＋H2↑。下列有關(guān)液氨的敘述正確的是()A．－50℃時(shí)，其離子積為1×10－15B．－50℃時(shí)，其離子積為1×10－30C．－50℃時(shí)，在液氨中加入少量NaNH2并溶解后，液氨的離子積將變大D．－50℃時(shí)，在液氨中加入少量金屬鈉并溶解后，液氨中的c(NHeq\o\al(－,2))減小答案B解析－50℃時(shí)，液氨中c(NHeq\o\al(＋,4))＝c(NHeq\o\al(－,2))＝1×10－15mol·L－1，故液氨的離子積為1×10－15×1×10－15＝1×10－30，A錯(cuò)誤、B正確；溫度不變時(shí)，液氨的離子積不變，C錯(cuò)誤；液氨與金屬鈉發(fā)生反應(yīng)：2Na＋2NH3=2NaNH2＋H2↑，c(NHeq\o\al(－,2))增大，D錯(cuò)誤。13.如圖表示水中c(H＋)和c(OH－)的關(guān)系，下列判斷錯(cuò)誤的是()A．兩條曲線間任意點(diǎn)均有c(H＋)·c(OH－)＝KwB．M區(qū)域內(nèi)(不包括邊界)任意點(diǎn)均有c(H＋)<c(OH－)C．圖中T1<T2D．XZ線上任意點(diǎn)的c(H＋)都相等答案D解析只要在水溶液中，都會(huì)有c(H＋)·c(OH－)＝Kw,A正確；在X、Z連線的左上方M區(qū)域(不包括邊界)，c(H＋)<c(OH－)，B正確；水的電離是吸熱過程，升高溫度，促進(jìn)水的電離，c(H＋)和c(OH－)增大，所以T1<T2,C正確；由圖像可知沿XZ方向，c(H＋)和c(OH－)都逐漸增大，D錯(cuò)誤。14．(30分)某學(xué)生為探究Kw的影響因素，做了以下實(shí)驗(yàn)。(1)查閱資料，不同溫度下水的離子積常數(shù)如表所示。t/℃0102025405090100Kw/10－140.1150.2960.6871.012.875.3137.154.5由此推出：隨著溫度的升高，Kw________(填“增大”或“減小”，下同)，水的電離程度________；水的電離平衡向________(填“左”或“右”)移動(dòng)，水的電離是________(填“吸熱”或“放熱”)過程。(2)取三只燒杯A、B、C，分別加入適量水，再向B、C燒杯中分別加入少量鹽酸和NaOH溶液，分析并填寫下表。A(純水)B(加少量鹽酸)C(加少量NaOH溶液)c(H＋)1.0×10－7mol·L－1增大c(OH－)1.0×10－7mol·L－1增大c(H＋)和c(OH－)大小比較c(H＋)＝c(OH－)c(H＋)______c(OH－)c(H＋)____c(OH－)水的電離平衡移動(dòng)方向－Kw1.0×