2.水的电离平衡&pH计算讲义（教师逐字稿）_05高考化学_通用版（老高考）复习资料_2023年复习资料_专项复习_思维导图破解高中化学（全国通用）（导图+PPT课件+逐字稿）

水的电离平衡&pH 计算讲义（学霸版） 课程简介：即 PPT(第 1 页)：本节课我们主要学习：水的电离平衡&pH 计算。水的电离平衡&pH 计算是化学反应原理的一个分支，高考出题 主要为选择题。水的电离平衡&pH 计算主要内容是水的电离平衡的影 响因素、溶液的酸碱性、pH 的相关计算、pH 的测定、滴定实验。这 部分知识点相对细致，但学习时需注意细节，需要一点点耐心和细心。 准备好了么？Let’s go！ PPT(第 2 页)：先来了解一下水的电离平衡&pH 计算的知识特点。 1、“细致且技巧性强，抓好细节”；2、“弄清原理，举一反三” 1、水的电离平衡&pH 计算的知识点相对比较细致，虽然有一定 的难度，但理解起来不会太费劲，认真听都能懂。这部分内容比较喜 欢考查细节，而且技巧性比较强，喜欢用技巧快速求解，因此学习时 务必留心，注意好相关概念的关键点，这是解题的突破口。 2、水的电离平衡&pH 计算难点在计算分析上，容易出错的原因 主要是原理没有彻底弄懂，因此自己也是稀里糊涂的。所以一定要将 最基本的原理掌握好，任何变式题型都是从基本原理出发综合考查 的，并且我们说的技巧也是从最基本的计算原理总结而来的，因此只 有将原理彻底弄懂才可以灵活运用技巧速算，玩转计算题，做到举一 反三。 PPT(第 3 页)：现在我们正式进入水的电离平衡&pH 计算的学习。 PPT(第 4 页)：看，这就是水的电离平衡&pH 计算的知识网络图。我们按水的电离，溶液的酸碱性与 pH、酸碱中和滴定 3 个分支来一一 讲解。（若 PPT 中知识网络图不清晰，可查看下载的原图） PPT(第 5 页)：先来看下水的电离平衡。水是一种极弱的电解质，由 于 水 分 子 的 相 互 作 用 ， 能 发 生 极 微 弱 的 电 离 ， 即 H 2 OH 2 O  H 3 O OH，其中 H 3 O+叫做水合氢离子，其实质就是 H+， 故该电离表达式可简写为 H O  H OH。在一定温度下，当水的电 2 离达到平衡时，其电离平衡常数 K 是个固定值，表达式为 c(H)c(OH) K  。由实验测得，室温下 1L H O（即 55.6mol）中只有 2 c(H O) 2 1×10-7mol H O发生电离，故25℃时纯水中 c(H)c(OH)1107mol/L 。 2 由此可见 c(H O)基本不变，可视为一个常数；我们新定义一个常数 2 K w ，且令 K w  Kc(H 2 O)c(H)c(OH) ，我们将 K w 叫做水的离子积常数， 简称水的离子积。K 也是温度函数，只跟温度有关；温度不变，K 不 w w -14 变，温度升高，K 变大。在 25℃时，K =1×10 ，在 100℃时，此时纯 w w 水中 c(H)c(OH)1106mol/L ，K =1×10-12。若题目没有注明温度， w -14 默认是 25℃，即 K =1×10 。K 的公式适用于纯水或任何稀溶液，且 w w + - 无论在任何溶液中水电离出来的 H 始终等于 OH ，这点记好。 接着是水的电离平衡的影响因素。水是极弱的电解质，故我们按 弱电解质电离平衡的影响因素来分析，并且水是纯液体，没有浓度的 概念，因此只分析温度、同离子效应、化学反应的影响。温度：水的 电离是吸热反应，因此升高温度促进水的电离，降低温度抑制水的电 + - 离。同离子效应：加酸或加碱会分别增大 H 或 OH 浓度，使水的电离 平衡逆向移动，抑制水的电离。化学反应：加入极活泼金属（如 K、+ - Ca、Na 等）或易水解的盐，由于它们会与水电离出来的 H 或 OH 反应， 使水的电离平衡正向移动，促进水的电离。这里补充下易水解的盐的 概念，即构成盐的离子中含有弱酸根离子或弱碱阳离子的盐；弱酸根 离子指的是对应的酸是弱酸，弱碱阳离子指的是对应的碱是弱碱，如 Na CO、NaHCO、NH Cl、FeCl 等。 2 3 3 4 3 PPT(第 6 页)：溶液的酸碱性&pH。（学霸照读 PPT） PPT(第 7 页)：接着是 pH 的相关计算。pH 的计算共有三类题型，分 别是单一溶液的 pH 计算、混合溶液的 pH 计算、稀释后 pH 的计算。 这 3 类题型的计算原理都是一样的，把最基本的单一溶液的 pH 计算 原理掌握好，其他两个类型都是套用第一类型的方法。根据 pH 的公 + 式，只要求出溶液中 c(H )即可求出 pH，因此计算的关键是求出溶液 + + 中 c(H )。对于单一强酸溶液，已知强酸的浓度，先求出 c(H )，接着 代入 pH 公式计算即可，如 PPT 上单一强酸的计算步骤。对碱溶液， 必须先求出 c(OH―)，然后再代入水的离子积公式求出 c(H + )，最后代 入 pH 公式计算即可，如 PPT 上单一强碱的计算步骤。 PPT(第 8 页)：单一溶液的计算原理弄懂了，混合溶液的计算就很容 易掌握了，核心都是单一溶液的计算原理。强酸混合，由于混合后酸 + + 的浓度发生变化，对应的 c(H )也发生变化，故混合后的 c(H )不可用 + + 混合前两种酸的 c(H )之和来求。而混合前后 n(H )始终不变，因此混 + + 合后的 c(H )只能用混合前两种酸的 n(H )之和除以混合后溶液总体 积来求，求出后代入 pH 的公式计算即可，如 PPT 上混合强酸的计算 例子。同理，混合强碱，混合后 c(OH―)只能用混合前两种碱的 n(OH―)之和除以混合后溶液总体积来求，求出后代入水的离子积公式求出 + c(H )，最后代入 pH 公式计算即可，如 PPT 上混合强碱的计算例子。 PPT(第 9 页)：强酸强碱混合，计算前必须先判断 H + 过量还是 OH―过 + + 量。若 H 过量，则混合后溶液呈酸性，故混合后溶液的 c(H )用混合 前 n(H + )和 n(OH―)之差除以混合后溶液总体积来求，求出后代入 pH 的公式计算即可，如 PPT 上计算例子。若 OH―过量，则混合后溶液呈 碱性，故混合后溶液的 c(OH―)用混合前 n(OH―)和 n(H + )之差除以混合 + 后溶液总体积来求，求出后代入水的离子积公式求出 c(H )，最后代 入 pH 公式计算即可，如 PPT 上的计算例子。 PPT(第 10 页)：关于酸碱溶液稀释后 pH 的计算，这是计算后的结论， 请好好理解清楚基本原理，把结论记好，这是常用结论。强酸强碱溶 n 液稀释 10 倍，代入 pH 的公式计算可得，相应的强酸 pH 增加 n，强 碱减少 n。如果换成弱酸弱碱，由于弱酸弱碱不完全电离，加水稀释 后促进弱酸弱碱电离，使得 c(H + )、c(OH―)减小倍数小于 10 n ，故相应 的 pH 变化达不到 n 那么大，因此稀释后，弱酸的 pHb-n。这里有个主意的点，酸碱溶液无限稀释只能趋近中性，切记， 在计算稀释后 pH 的时候是个陷阱。 PPT(第 11 页)：一元强酸和一元弱酸的比较。先来看下等 c 等 V 一元 + 强酸、一元弱酸的比较，c(H )等于酸的浓度乘以对应的电离度，由 于强酸完全电离，电离度为 100%，而弱酸不完全电离，电离度小于 + 10%，故强酸的 c(H )更大、ph 更小。中和碱的能力和与 Zn 反应产生 + H 的量由所有 H 的物质的量决定，包括电离的和未电离的，由于两种 2+ 酸中所有 H 的物质的量相同，故中和碱的能力和与 Zn 反应产生 H 的 2 + 量二者相同。开始与 Zn 反应产生 H 速率由 c(H )决定，故强酸更快。 2 + 接着是等 pH 等 V 一元强酸、一元弱酸的比较，pH 指的就是 c(H )， 故二者相同。由于强酸完全电离，弱酸不完全电离，故要达到相同的 pH，弱酸的浓度要远远大于强酸。中和碱的能力和与 Zn 反应产生 H 2 + 的量由所有 H 的物质的量决定，由于弱酸浓度更高，等体积时所含有 + 的 H 的物质的量更多，故弱酸中和碱的能力更强、与 Zn 反应产生 H 2 + 的量更多。开始与 Zn 反应产生 H 速率由电离出来的 c(H )决定，故 2 二者速率相同。 PPT(第 12 页)：水电离出来的 H+和 OH—，这里有两个重要的结论，请 认真听分析过程，之后直接套结论快速解题，我们通过具体例子来说 明下。 ①pH=1 盐酸溶液，c (H + )=1×10 ―1 mol/L，c (OH―)=1×10 ―13 mol/L； 液 液 由于盐酸不会电离出 OH―，故溶液中的 OH―均来自水的电离，且由于 水电离出来的 H + 和 OH―始终相等，因此 c (H + )=c (OH―)=c (OH―)= 水 水 液 ―13 1×10 mol/L。 ②pH=13 NaOH 溶液，c (H + )=1×10 ―13 mol/L，c (OH―)=1×10 ―1 mol/L； 液 液 + + 由于 NaOH 不会电离出 H ，故溶液中的 H 均来至水的电离，因此 c (OH―)=c (H + )=c (H + )=1×10 ―13 mol/L。 水 水 液 ③pH=1 NH Cl 溶液，c (H + )=1×10 ―1 mol/L，c (OH―)=1×10 ―13 mol/L； 4 液 液 由于 NH Cl 既不会电离出 H + 也不会电离出 OH―，故溶液中 H + 和 OH―均 4 来自水的电离。而 NH + 水解需要消耗水电离出来的 OH―，从而促进水 4的电离，使得水电离出来的 H + 和 OH―变多，同时又因为水解会导致水 电离出来的 OH―大量被消耗掉，故 c (OH―)=c (H + )=c (H + )= 水 水 液 ―1 1×10 mol/L。 ④pH=13 NaHCO 溶液，c (H + )=1×10 ―13 mol/L，c (OH―)= 3 液 液 1×10 ―1 mol/L；由于 NaHCO 既不会电离出 H + 也不会电离出 OH―，故溶 3 液中 H + 和 OH―均来自水的电离。而 HCO ― 水解需要消耗水电离出来的 3 H + ，从而促进水的电离，使得水电离出来的 H + 和 OH―变多，同时又因 为水解导致水电离出来的 H + 大量被消耗掉，故 c (H + )=c (OH―)= 水 水 c (OH―)=1×10 ―1 mol/L。 液 由 PPT 中的表格数据，我们可以归纳出以下两个重要结论： （1）25℃，c (H)=c (OH - )=110 -pH或110 -14+pH mol/ L，促进（加 水 水 易水解的盐），取大值；抑制（加酸加碱），取小值。如表格中数据， 加入盐酸和 NaOH 均抑制水的电离，故均取小值，即 c (H + )=c (OH―)= 水 水 ―13 1×10 mol/L；而加入 NH Cl 和 NaHCO 均促进水的电离，故均取大值， 4 3 即 c (H + )=c (OH―)=1×10 ―1 mol/L。 水 水 （2）25℃，水的电离无论是被促进还是被抑制，其对应的溶液可能 为酸性也可能为碱性，因此有两种 pH；计算方法为：已知 c (H)=c (OH - )=110 -xmol/ L 水 水 ，则对应溶液的 pH 为 x 或（14-x）。 如表格中数据，若 c (H + )=c (OH―)=1×10 ―13 mol/L，说明水的电离 水 水 被抑制，则溶质不是酸就是碱，则对应的溶液 pH 为 1 或 13，如表格 中盐酸和 NaOH 溶液。若 c (H + )=c (OH―)=1×10 ―1 mol/L，说明水的 水 水 电离被促进，则溶质是易水解的盐，水解后溶液可以是酸性也可以是碱性，则对应溶液的 pH 为 1 或 13，如表格中 NH Cl 和 NaHCO 溶液。 4 3 PPT(第 13 页)：溶液 pH 的测定方法。（学霸照读 PPT） PPT(第 14—16 页)：滴定实验。（学霸照读 PPT） PPT(第 17 页)：好了，我的知识网络图已构建完毕了，你的呢?画好 了吗？（若 PPT 中知识网络图不清晰，可查看下载的原图） PPT(第 18 页)：OK,让我们来一起看一下如何运用知识网络图来解题 吧！ PPT(第 19—20 页)：第 1 题和答案。 PPT(第 21—22 页)：第 2 题和答案。 PPT(第 23—24 页)：第 3 题和答案。 PPT(第 25 页)：回顾落实。看完视频题目后，有没有学会如何运用知 识网络图来解题？我们再次总结一下知识网络图的要点吧。 PPT(第 26 页)：要点总结（学霸照 PPT 读即可）。 PPT(第 27 页)：注意事项提醒（4 个 tip，学霸照 PPT 读即可）。 PPT(第 28 页)：课后作业布置，请完成我们为你准备的经典习题。 PPT(第 29 页)：结束。