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高中化学|《水的电离》课堂教学
高中化学|《水的电离》课堂教学
高中化学选择性必修一化学反应原理 回顾醋酸的电离、平衡常数表达式以及平衡常数K的影响因素。 导入：在水溶液中，酸、碱和盐全部或部分以离子形式存在，那么其中的溶剂——水是全部以分子形式存在，还是部分以离子形式存在呢？ 怎样验证你的猜想？ 1. 水的电离 验证方法：测导电性，用灵敏电流计测定水的导电性。 实验现象：灵敏电流表指针发生偏转。 结论：水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离。 电离方程式：H₂O + H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻ 简写：H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻ 说明：H⁺为裸露的质子，不稳定，容易与水结合形成H₃O⁺。 举例：HCl = H⁺ + Cl⁻，也可写作 HCl + H₂O = H₃O⁺ + Cl⁻ 2. 水的离子积常数 思考：如何衡量水电离的程度？ 水的电离平衡：H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻ 电离平衡常数表达式： K = c(H⁺)·c(OH⁻) / c(H₂O) 常温下水的浓度计算： c(H₂O) = n(H₂O)/V = m/(M·V) = (1000g/18g/mol) / 1L ≈ 55.6mol/L 温度一定时，K为定值，c(H₂O)也视为定值。令 K·c(H₂O)=c(H⁺)·c(OH⁻)，将这个定值记作Kw，即 Kw =c(H⁺)·c(OH⁻)，称为水的离子积常数，简称水的离子积。 25℃下，纯水中 c(H⁺)=c(OH⁻)=10⁻⁷mol/L Kw = c(H⁺)·c(OH⁻) = 1.0×10⁻¹⁴ 水的离子积常数只受温度影响 课本P63 表3-1 ：不同温度下水的离子积常数 ①温度升高，Kw增大，水的电离是吸热过程。 ②水的电离程度很微弱。 25℃下，1L水（55.6mol）中只有1×10⁻⁷mol 水分子电离。 电离度 α = (1×10⁻⁷ / 55.6) × 100% 
3. 影响水的电离平衡的因素 H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻ ΔH>0 Kw = c(H⁺)·c(OH⁻) （1）温度 水的电离是吸热过程，升高温度，促进水的电离。 
（2）加入酸、碱或强酸的酸式盐 核心结论：加入酸/碱，抑制水的电离，Kw不变。 
NaHSO₄ = Na⁺ + H⁺ + SO₄²⁻ （3）加入活泼金属（如Na） 反应：2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑ 
本质：Na 与水中 H⁺ 反应（学生辨析难点：钠与水电离出的氢离子反应，使氢离子浓度减小，是导致水的电离平衡正向移动的原因） 
4. 水的离子积Kw应用时注意事项 H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻ Kw = c(H⁺)·c(OH⁻) 1. 任何水溶液都同时存在H⁺和OH⁻。Kw表达式中c(H⁺)和c(OH⁻)，均表示整个溶液中H⁺和OH⁻的总浓度，不单指水电离的离子浓度。 例：盐酸溶液中，总c(H⁺) = 酸电离的c(H⁺) + 水电离的c(H⁺) NaOH溶液中，总c(OH⁻) = 碱电离的c(OH⁻) + 水电离的c(OH⁻) 纯水中，c(H⁺)、c(OH⁻)全部来自水的电离。 2. 在电解质水溶液中，溶液的总c(H⁺)与总c(OH⁻)不一定相等，但由水电离产生的c(H⁺)与c(OH⁻)永远相等。 3. Kw不仅适用于纯水，还可适用于稀的电解质水溶液，即在电解质稀溶液中，Kw = c(H⁺)·c(OH⁻)依然成立。 
课堂练习 ①25℃，0.01mol/L盐酸溶液中c(H⁺)和c(OH⁻)分别为多少？由水电离出的c(H⁺)和c(OH⁻)分别是多少？ Kw = c(H⁺)·c(OH⁻) = 10⁻¹⁴ = [c(H⁺)酸 + c(H⁺)水] × c(OH⁻)水 = [10⁻² + 10⁻⁷] × c(OH⁻)水 10⁻⁷数值很小，可以忽略，即： 10⁻² × c(OH⁻)水 = 10⁻¹⁴ c(OH⁻)水 = c(H⁺)水 = 10⁻¹²mol/L ②25℃时，浓度为1×10⁻²mol/L的NaOH溶液中，由水电离产生的c(OH⁻)是多少？ c总(OH⁻) = 1×10⁻²mol/L c水(H⁺) = 1×10⁻¹²mol/L ③25℃时，某酸或者碱中，由水电离产生c(H⁺)=10⁻⁹mol/L。请计算该溶液中c(H⁺)的可能值？ 水电离c水(H⁺)=c水(OH⁻)=10⁻⁹mol/L，说明水的电离被抑制，可能是向水溶液中加入酸，也可能是加入碱
25℃，Kw=1×10⁻¹⁴ ①若是酸溶液：溶液中OH⁻只来自水的电离，c(OH⁻)=10⁻⁹mol/L， c(H⁺)=Kw/c(OH⁻)=10⁻⁵mol/L
②若是碱溶液：溶液中H⁺只来自水的电离，c(H⁺)=10⁻⁹mol/L
答案：c(H⁺)可能是10⁻⁵mol/L 或者 10⁻⁹mol/L ④某温度时，水溶液中Kw=4×10⁻¹⁴；滴入稀盐酸c(H⁺)=5.0×10⁻⁶mol/L，则c(OH⁻)=8×10⁻⁹mol/L，水电离的 c(H⁺)=8×10⁻⁹mol/L。 
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第三章第二节第一课时：水的电离
