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1、第3章 物质在水溶液中的行为第1节 水溶液教学目标:1、使学生理解水的电离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计算;2、认识溶液的酸、碱度与H+、OH浓度,以及与PH的关系,会进行有关PH的简单计算;3、理解强、弱电解质的区别,理解弱电解质电离平衡的含义,并掌握其表示方法。教学重点:水的电离过程和Kw的含义的理解,有关PH、Kw的简单计算。第一课时【联想质疑】我们知道:在水中加入可溶性的电解质所形成的溶液可以导电。例如:NaOH、H2SO4、NaCl那么,纯水能导电吗?为了解决这个问题,有人曾经用经过很多次纯化处理的纯水来进行导电实验,最终发现它仍然导电,这是为什么呢?这是
2、因为纯水中存在自由移动的离子,是由水分子电离产生的。一、水的电离 H2O H+ + OH H 0 或 2H2O H3O+ + OH H 0这个电离是一个可逆过程,在一定条件下可以达到电离平衡,平衡常数可以表示为:K = 由这个式子可以知道: KH2O=H+OH在一定温度下,K和H2O都是常数,其乘积必然还是常数,因此H+OH也是常数。把这个常数写成Kw。Kw=H+OH 水的离子积常数(简称水的离子积)t/Kw / mol2 L-2251.010-14557.310-14802.510-131005.510-13二、影响水电离平衡的因素:H2O H+ + OH H 0Kw的值的大小只与温度有关。
3、升高温度,平衡向右移动,H+和OH都增大所以: T , Kw 。影响因素H+OH移动方向水的电离程度Kw的变化温度(升高)增大增大向右移动增大增大通入氯化氢(加入盐酸)增大减小向左移动减小不变加入NaOH减小增大向左移动减小不变加入Na减小增大向右移动增大不变三、H+和OH的计算Kw=H+OH水的离子积不仅适用于纯水中,在任何水溶液中都存在水的电离,所以Kw适用于任何溶液。H+和OH是溶液中所有的H+和OH下面我们看看水溶液中H+和OH的计算。 【例题】计算下列溶液中H+和OH(室温)(1)1103mol/L HCl HCl= H+ + Cl H2O H+ + OH 103 103 103 x
4、 x有:(103+ x) x = 1.0x1014 (2)0.05mol/L Ba(OH)2溶液Ba(OH)2 = Ba2+ + 2OH H2O H+ + OH 0.05 0.05 0.10 x x酸和碱抑制了水的电离,所以在其溶液中由水电离出的H+、OH浓度很小,所以溶液中的H+、OH近似等于酸碱提供的。有:(0.1+ x) x = 1.0x1014 【小结】水溶液中有关Kw的计算1、抓住溶液中H+、OH的计算关系: Kw =H+OH 2、酸溶液 :H+= H+酸+ H+H2O H+酸 3、碱溶液 :OH= OH碱+ OHH2O OH碱所以:(1)H+=103 molL1 OH= 1011
5、molL1 (2)H+=1013 molL1 OH= 101 molL1【计算】:常温下:0.001 molL1的Ba(OH)2 H+=? 0.001 molL1的Na2SO4中H+=?【思考】:在(1)中由水电离出的H+=? 在(2)中由水电离出的 OH =? 任何溶液中H+水=OH水 酸中看OH 碱中看H+四、电解质在水溶液中的存在形式纯水的导电能力非常弱,但是向其中加入电解质形成溶液以后,导电能力增强,那么,不同的电解质溶液的导电能力是否相同呢?我们看课本P74观察思考。介绍:影响溶液导电性的因素:自由移动的离子的浓度和离子本身所带的电荷。浓度同是0.5mol1L1的盐酸、NaCl溶液、
6、氨水和CH3COOH溶液,氨水和CH3COOH溶液的导电性弱说明了什么问题? 溶液中自由移动的离子的浓度小,这说也明不同电解质在水溶液中的电离程度是不一样的。1、强弱电解质强电解质:在稀的水溶液中完全电离的电解质常见的强电解质:强酸、强碱和绝大部分的盐,金属氧化物弱电解质:在稀的水溶液中部分电离的电解质常见的弱电解质:弱酸、弱碱和水【注意】强弱电解质的划分与物质的溶解性没有关系,仅与电离程度有关。【练习】下列电解质中,哪些是强电解质?哪些是弱电解质?NaCl NaOHNH3H2O CH3COOH BaSO4 AgCl Na2OK2OH2O NaHSO4 NaHCO3表示电解质电离的式子叫电离方
7、程式2、电离方程式 (1) 强电解质:用“= ” 如:H2SO4 = H+ + SO42 BaSO4 = Ba2+ + SO42 (2)弱电解质:用“” 如:HF H+ + F CH3COOH CH3COO + H+ NH3H2O NH4+ + OH弱电解质溶液中存在电离平衡,例如:在CH3COOH溶液中,达到电离平衡时,H+和CH3COO很少,大部分仍以CH3COOH分子的形态存在。(3)多元弱酸分步电离(以第一步为主)【例题】H2CO3H+ + HCO3 HCO3H+ + CO32 H2SO3 H+ + HSO3 HSO3H+ + SO32 H3PO4H+ + H2PO4 H2PO42 H
8、+ +HPO42HPO42 H+ +PO43 对于多元弱碱虽然也分步电离,但是书写时按一步电离Cu(OH)2Cu2+ + 2OH Al(OH)3 Al3+ + 3OH(4)强酸的酸式盐在熔化和溶解条件下的电离方程式不同 熔化:NaHSO4熔融 = Na+ + HSO4 溶解:NaHSO4(aq)= Na+ + H+ + SO42弱酸的酸式盐受热易分解,一般没有熔化状态,在溶解中电离时强中有弱溶液中:NaHCO3 = Na+ + HCO3 HCO3 H+ + CO32大家要注意:电解质溶于水后形成的离子或分子并不是单独存在的,而是与水分子相互吸引、相互结合(因为水是极性分子,存在偶极矩),以“水
9、合离子”或“水合分子”的形态存在。这种溶质分子或离子与溶剂相互吸引的作用叫做溶剂化作用。 可以看看课本P75图314。第二课时【交流研讨】指导学生完成课本P76的【交流研讨】。化合物c/molL1 H+ /molLOH /molL1HCl1.01021.01021.01012HNO31.01031.01031.01011NaOH1.01021.010121.0102KOH1.01031.010111.0103NaCl1.01021.01071.0107讨论溶液的酸碱性与H+ OH关系 三、溶液的酸碱性与pH1、溶液的酸碱性 H+ =OH,溶液呈中性 H+ OH,溶液呈酸性,且H+越大酸性越强
10、H+OH,H+ 1.0107 molL1 pH 7 碱性溶液:H+OH,H+ 7【思考】已知100时,Kw=1x1012mol2L2 ,在中性溶液中,其pH=?1.0102molL1HCl pH = ?1.0102molL1NaOH pH = ?1.0102molL1NaCl pH = ?室温条件下:已知:PH=3的溶液:H+=? OH=? PH=13的溶液:H+=? OH=? 【总结】室温下:PH=a的溶液:H+= 1.010a molL1 OH= 1.010a-14 molL1【练习】(1)、室温,将pH = 3 HCl稀释,体积变为原来的100倍,求稀释后溶液的pH?(2)、室温,将pH
11、 =13NaOH稀释,体积变为原来的100倍,求稀释后溶液的pH?(3)、室温,将pH =11NaOH稀释,体积变为原来的105倍,求稀释后溶液的pH?(4)、室温,pH = 3 HCl pH =11NaOH 溶液中有水电离出的H+水= ? OH水= ? (5)、室温,强酸强碱溶液中:由水电离出的H+水=1.0103 molL1 pH=?OH水=1.0103 molL1 pH=?(6)、pH=3的盐酸中,盐酸的浓度是 mol/L,pH=3的硫酸中,硫酸的浓度是_mol/L?3、PH的计算1、单一溶液PH的计算(1)强酸溶液: PH=lgc(H+) (2)强碱溶液:先求出混合后C(OH-),再通过Kw求出(H+). 最后PH=lgc(H+)2、两两混合溶液的PH计算(1)强酸与强酸混合 由C(H+)混=先求出混合后的C(H+)混,再根据公式求出PH.(2)强碱与强碱混合由c(OH-)混=先求出混合后C(OH-),再通过Kw求出(H+).(3)强酸与强碱混合强酸与强碱混合实质为中和反应,可以有以下三种情况: