物质在水溶液中的行为

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一. 教学内容：物质在水溶液中的行为

第1节 水溶液

二. 教学目的

1. 了解水的电离和水的离子积

2. 了解溶液的酸碱性和溶液酸碱度的表示方法

3. 掌握pH值的简单计算及其与溶液酸碱性的关系

4. 掌握电解质在溶液中的存在形式

三. 教学重点、难点

溶液pH的计算

四. 知识分析

（一）水的电离

1. 水的电离

大量实验证实了，水是能够电离的，其电离方程式为：

H2O H OH-

实验也同时表明：水很难电离 ，其平衡常数为：Kc＝[H ][OH-]/[H2O ]

2. 水的离子积常数

（1）定义：在水溶液中H 和OH- 浓度的乘积。

（2）表达式： KW=〔H 〕〔OH-〕

（3）与电离平衡常数Kc 的关系：

KW=Kc〔H2O〕

因为在一定温度下Kc和〔H2O〕都是不变的常数，故Kw也是只与温度有关的常数。

（4）影响因素及影响效果：

温度：因为电离过程是吸热的，所以温度越高，Kw越大。

（5）特定温度下水的离子积常数

①25℃时，Kw=1.0×10-14 mol2?L-2

②100℃时，Kw=5.5×10-13 mol2?L-2

（二）溶液的酸碱度

1. 溶液的酸碱性

（1）表示方法： H 浓度、 OH-浓度 、 pH.

（2）酸碱性强弱判断标准：〔H 〕和〔OH-〕相对大小、pH值大小、指示剂。

酸性溶液：〔H 〕>〔OH-〕

碱性溶液：〔H 〕<〔OH-〕

中性溶液：〔H 〕=〔OH-〕

2. 有关溶液pH值的求算

（1）单一溶液

①强酸：先求出溶液的H 浓度，再通过pH=-lg〔H 〕求溶液的pH。

②强碱：先求出溶液的OH- 浓度，再通过〔H 〕=Kw/〔OH-〕求出溶液的H 浓度，最后求得pH值。

（2）溶液的冲稀（强酸或强碱）

①一般冲稀（冲稀后pH ≤6的酸或pH ≥8的碱）：不要考虑水电离出的H （酸溶液中）和OH-（碱溶液中），而酸电离出的H 或碱电离出的OH-的物质的量是主体。

②无限冲稀（冲稀后pH >6的酸或pH <8的碱）:需要考虑水电离出的H 和 OH-

（3）溶液的混合（不考虑体积效应）

①强酸和强酸：〔H 〕={[H ]1?V1 [H ]2?V2}/（V1 V2）；

pH=-lg〔H 〕 。

②强碱和强碱：〔OH-〕={[OH-]1?V1 [OH-]2?V2}/（V1 V2）；

〔H 〕=Kw/〔OH-〕；

pH=-lg〔H 〕。

【规律总结】0.3规律：

pH值不同的两强酸溶液等体积混合，混合液的pH 值比强的弱0.3；

pH值不同的两强碱溶液等体积混合，混合液的pH值比强的弱0.3；

③强酸和强碱：

酸过量：〔H 〕 ={[H ]酸?V酸-[OH-]碱?V碱}/（V酸 V碱）

碱过量：〔OH-〕={[OH-]碱?V碱-[H ]酸?V酸}/（V碱 V酸）

恰好中和：则溶液呈中性

（三）电解质在水溶液中的存在形态

1. 电解质、非电解质的概念和本质区别

 

定义

种类

本质区别

相同点

电解质

在水溶液或熔化状态下能导电的化合物

酸、碱、盐、金属氧化物

两种状态下能否电离

均为化合物

非电解质

在水溶液或熔化状态下都不能导电的化合物

多数有机化合物、非金属氧化物

2. 强电解质、弱电解质的概念和本质区别

 

定义

种类

本质区别

相同点

强电解质

在水溶液中能完全电离的电解质

强酸、强碱和绝大多数盐

在水溶液中能否完全电离

除水外，均为电解质中的酸、碱或盐

弱电解质

在水溶液中只有部分电离的电解质

弱酸、弱碱和水

强酸和弱酸、强碱和弱碱的界定：

①常见的强碱：第IA族.第IIA族钙元素以下的氢氧化物

②常见弱碱：NH3?H2O

③常见强酸：HCl、HNO3、H2SO4、HBr、HI、HClO4、HClO3等

④常见弱酸：除③以外的常见酸

3. 电离方程式的书写

强电解质用“=”,弱电解质用“ ”，多元弱酸要分步写。

Fe2(SO4)3=2Fe3 3SO42－；

NaHCO3 = Na HCO3－

NH3?H2O< style='width:20.25pt;height:9pt' > NH4 OH－；

H2CO3 HCO3－ H ，HCO3－ CO32－ H

【典型例题】

例题1. 下列关于水的离子积常数的叙述中，正确的是（ ）

A. 因为水的离子积常数的表达式是KW=〔H 〕〔OH-〕，所以KW 随溶液H 和OH- 浓度的变化而变化

B. 水的离子积常数KW与水的电离常数Kc是同一个物理量

C. 水的离子积常数仅仅是温度的常数，随温度的变化而变化

D. 水的离子积常数KW与水的电离常数Kc是两个没有任何关系的物理量

解析：水的离子积常数的表达式是KW=Kc?〔H2O〕，一定温度下 Kc 和〔H2O〕都是不变的常数，所以KW 仅仅是温度的函数。水的离子积常数的表达式是KW=〔H 〕〔OH-〕 ，但是只要温度一定，Kw就是不变的常数，溶液中H 浓度变大，OH-的浓度就变小，反之亦然。

答案：C

点评：本题考查水的离子积常数的“来龙去脉”。

例题2. 常温下，下列4种溶液：① pH= 0 的盐酸 ② 0.1mol?L-1的盐酸 ③0.01mol?L-1的NaOH 溶液 ④pH=11的NaOH溶液.它们由水电离生成H 的物质的量浓度之比为（ ）

A. 1：10：100：1000 B. 0：1：12：11

C. 14：13：12：11 D. 14：13：2：1

解析：在盐酸中，由水电离产生的〔H 〕等于溶液中的〔OH-〕 ：

① 〔H 〕=〔OH-〕= 1.0×10-14 mol?L-1

② 〔H 〕=〔OH-〕= 1.0×10-13 mol?L-1

在NaOH溶液中，由水电离产生的[H ]等于溶液中的〔H 〕

③ 〔H 〕=1.0×10-12 mol?L-1

④ 〔H 〕=1.0×10-11 mol?L-1

因此4种溶液中水电离出的H 的浓度之比为：

10-14：10-13：10-12：10-11=1：10：100：1000

答案：A

点评：在酸溶液中，“由水电离生成H 的浓度”等于溶液中OH-的浓度；而在碱溶液中，“由水电离生成的H ”就是溶液中的H 。

例题3. 等体积混合0.1mol?L-1的盐酸和0.06mol?L-1的Ba（OH ）2溶液，不考虑体积效应，即认为混合溶液的体积等于进行混合的两溶液体积之和，溶液的pH值等于（ ）

A. 2.0 B. 12.3 C. 1.7 D. 12.0

解析：该题目是酸碱混合的计算。首先要判断哪种物质过量，盐酸溶液的〔H 〕=0.1

mol?L-1，Ba（OH ）2溶液的〔OH-〕= 0.06 mol?L-1×2= 0.12mol?L-1 ，故碱过量。

又因为等体积混合，可求出溶液中〔OH－〕的值为：

（0.12mol?L－1－0.1mol?L－1）/2= 0.01 mol?L－1

所以，pH=－lg〔H 〕 = 14 lg〔OH－〕= 14 lg0.01= 14－2 = 12

答案：D

点评：酸碱混合求pH关键是判断反应中什么物质过量，然后确定计算对象。

例题4. 能证明某物质是弱电解质的是（ ）

A. 难溶于水

B. 溶液中存在已电离的离子和未电离的分子

C. 水溶液的导电性差

D. 熔融状态时不导电

解析：在水中能部分电离成离子的电解质才可称为弱电解质，即电离过程达到平衡状态时，溶液中存在已电离的离子和未电离的分子。

答案：B

点评：弱电解质是“溶于水部分电离”的物质，而非其他。

【模拟试题】

一. 选择题

1. 关于溶液酸碱性的说法中，正确的是（ ）

A. [H ] 很小的溶液一定呈碱性

B. pH= 7 的溶液一定呈中性

C. 〔H 〕=〔OH-〕 的溶液一定呈中性

D. 不能使酚酞溶液变红的溶液一定呈酸性

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