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第三章《水溶液中的离子反应与平衡》教学设计
第二节 水的电离和溶液的pH
第一课时 水的电离
【学习目标】
1.理解水的电离过程和方程式，了解水的离子积常数概念及其应用。
2.掌握影响水电离平衡的因素，包括酸碱抑制和促进电离的原理，以及盐类水解的影响因素和规律。
3.能够运用所学知识解决一些与水电离平衡相关的问题，如分析溶液中的离子种类和浓度，推断溶液的酸
碱性等。
4.通过实验探究水电离平衡，培养实验技能和科学探究能力。
【学习重难点】
重点：水的电离和水的离子积常数的影响因素，溶液中 pH 与 c(H+)的定量关系。
难点：加入酸、碱对水的电离平衡的影响
【课前预习】
1. 旧知回顾：弱电解质的电离
水溶液中影响电离平衡的因素： CHCOOH CH COO - + H+填写下列表格
3 3
【课中探究】
<情景导入>
海水，这个充满神秘与未知的蓝色宝库，它不仅是我们日常生活和渔业的重要资源，更是科学家们研
究地球环境和生命起源的关键窗口。
而这个丰富而多元的世界还在不断的给我们新的惊喜。通过探索和开发，人类已逐步发现和掌握海水的潜在利用价值，海水淡化技术更是使得它从蓝色的财富变身为拯救干枯大陆的重要武器。这一转化不仅
满足了我们日益增长的淡水资源需求，也在一定程度上减缓了全球水资源短缺的压力。
今天，就让我们走上探索之旅，一起学习水的电离和溶液的pH。
一、 水的电离实验探究
活动一、水的电离实验
任务1：探究春水中离子的存在
【知识建构】水分子之间相互作用而电离出水合氢离子与氢氧根，也可简写为水电离出氢离子和氢氧根。
【实验探究】纯水大部分以HO分子的形式存在，但其中也存在着极少量的离子。
2
【定义总结】水中没有独立存在的H+，所有的H+必须依附在HO上，以HO+的形式存在。
2 3
【提问】教师请学生写出水电离的方程式：
任务2.水的电离概念总结
【答题要点】
(1)水是极弱的电解质，水的电离方程式为HO＋HO HO＋＋OH－或简写为HOH＋＋OH－。
2 2 3 2
(2)25℃时，纯水中c(H＋)＝c(OH－)＝ 1×1 0 － 7_ mol· L － 1；任何水溶液中，由水电离出的c(H＋)与c(OH－)都
相等。
任务2：水的离子积自主学习【互动学习】分组实验：测量常温下纯水的pH。
【探究结果】
1.1L水中只有1×10-7 mol水发生了电离。可见水的电离程度极其微弱，c(H O)可视为常数，K 也是只与
2 电离
温度有关的常数，故c(H+)与c(OH-)的乘积为一个只与温度有关的常数，称为水的离子积常数，用K 表示。
w
2.常温时K 为1×10-14。且K 表达式中c(H+)与c(OH-)表示的是溶液中总的c(H+)与总的c(OH-)。
w w
【引导学习】教师引导学生对水的离子积知识进行总结
【答题要点】
1.概念：在一定温度下，当水的电离达到平衡时，c(H+)与c(OH-)的乘积是一个常数，称为水的离子积常数，
简称为水的离子积，用K 表示。
w
2.表达式：K ＝c(H＋)•c(OH－)
w
25℃时，K ＝1.0×10－14
w
3.影响因素：K 是一个与温度有关的常数，温度升高，K 增大。
w w
【提问互动】引导学生思考K 不仅适用于纯水？
w
【答题要点】适用范围：K 不仅适用于纯水，也适用于稀的电解质水溶液。在任何水溶液中均存在H＋和
w
OH－，只要温度不变，K 不变。
w
【注】在不同溶液中，c(H＋)、c(OH－) 可能不同，但任何溶液中由水电离出的c(H＋)和c(OH－) 总是相等
【练习1】1．室温下，计算下列溶液中水电离出的 。
(1)0.01 mol·L－1的盐酸中， ＝______________。
(2)pH＝4的亚硫酸溶液中， ＝______________。
(3)pH＝10的KOH溶液中， ＝________________。
(4)pH＝4的NHCl溶液中， ＝____ ___________。
4
(5)pH＝10的CHCOONa溶液中， ＝____________。
3
答案 (1)1×10－12 mol·L－1 (2)1×10－10 mol·L－1 (3)1×10－10 mol·L－1 (4)1×10－4 mol·L－1(5)1×10－4 mol·L－
1
二、 水电离的影响因素
活动一：水的电离平衡影响因素的探究
任务1：探究温度升高水的离子积的影响
【答题要点】升高温度，水的电离平衡正向移动，水的离子积常数增大。
【自主学习】引导学生进行实验探究，水的离子积和温度之间的关系
【总结表单】改变措施 平衡移动方向 对水的电离影响 Kw c 水 (H+) c 水 (OH-)
升温 正向 促进 增大 增大 增大
降温 逆向 抑制 降低 降低 降低
任务2：总结水的离子积受温度影响规律
【答题要点】 越热越电离
【小组讨论】
<问题1>室温下，0.1 mol·L-1的盐酸中由水电离的c (H+)是多少？
水
【答题要点】
1.电离方程式书写：
2.找出解题突破典：分析酸溶液中c(H+)的电离来源
3.得出结论：盐酸中c(H+) = 1×10-1 mol/L，根据常温时K = 1×10-14得出溶液中c(OH-) = 1×10-13 mol/L，盐酸
w
中OH-全部来自于水的电离，故盐酸中c (H+) = c (OH-) = 1×10-13 mol/L。
水 水
<问题2>室温下，0.1 mol·L-1的NaOH溶液中由水电离的c (H+)是多少？
水
【答题要点】
1.电离方程式书写：
2.找出解题突破典：分析酸溶液中c(OH-)的电离来源
3.得出结论：NaOH溶液中H+全部来自于水电离。所以，得出第二组实验中c(H+)=c (H+)=c (OH-)=1×10-13
水 水
mol/L；
活动二：水电离平衡的影响因素
任务1：水电离的影响因素总结
【答题要点】
1.升高温度，水的电离程度增大，K 增大。
w
2.加入酸或碱，水的电离程度减小，K 不变。
w
3.加入弱碱阳离子或弱碱阴离子，水的电离程度增大，K 不变。
w
任务2：外界条件对水的电离平衡的影响
【答题要点】
体系变化 平衡移 K 水的电离程度 c(OH－) c(H＋)
w条件 动方向
酸 逆 不变 减小 减小 增大
碱 逆 不变 减小 增大 减小
弱碱阳离 NaCO 正 不变 增大 增大 减小
2 3
子或弱碱
阴离子 NH 4 Cl 正 不变 增大 减小 增大
升温 正 增大 增大 增大 增大
温度
降温 逆 减小 减小 减小 减小
其他，如加入Na 正 不变 增大 增大 减小
【练习2】常温时，纯水中由水电离出的c(H＋)＝a mol·L－1，pH＝1的盐酸中由水电离出的c(H＋)＝b
mol·L－1，0.1 mol·L－1的盐酸与0.1 mol·L－1的氨水等体积混合后，由水电离出的c(H＋)＝c mol·L－1，
则a、b、c的关系正确的是( )
A．a>b＝c B．c>a>b C．c>b>a D．b>c>a
答案 B
解析 盐酸抑制水的电离，所以ba，故B正确。
【练习3】25 ℃时，在等体积的①pH＝0的HSO 溶液、②0.05 mol·L－1的Ba(OH) 溶液、③pH＝10的
2 4 2
NaS溶液、④pH＝5的NHNO 溶液中，发生电离的水的物质的量之比是( )
2 4 3
A．1∶10∶1010∶109 B．1∶5∶(5×109)∶(5×108)
C．1∶20∶1010∶109 D．1∶10∶104∶109
答案 A
解析 HSO 与Ba(OH) 抑制水的电离，NaS与NHNO 促进水的电离。25 ℃时，pH＝0的HSO 溶液中：
2 4 2 2 4 3 2 4
c(HO) ＝c(OH－)＝ mol·L－1＝10－14 mol·L－1；0.05 mol·L－1的Ba(OH) 溶液中：c(HO) ＝c(H＋)＝
2 电离 2 2 电离
mol·L － 1 ＝ 10 － 13 mol·L － 1 ； pH ＝ 10 的 NaS 溶 液 中 ：
2
c(HO) ＝c(OH－)＝10－4 mol·L－1；pH＝5的NHNO 的溶液中：c(HO) ＝c(H＋)＝10－5mol·L－1。它们的
2 电离 4 3 2 电离
物质的量之比为10－14∶10－13∶10－4∶10－5＝1∶10∶1010∶109，故A正确。
二、溶液的酸碱性与pH
活动一：溶液酸碱性的探究
任务1：思考讨论溶液酸碱性与pH值之间的关系
【问题1】只有酸溶液中才存在H+，碱溶液中才存在OH-，对吗？溶液的酸碱性由什么决定？
【答题要点】
1.任何水溶液中都存在H+和OH-。
2. 溶液的酸碱性由c(H+)和c(OH-)的相对大小。
【问题2】能否根据pH判断溶液酸碱性？
【答题要点】
1.不可以。因为纯水显中性，但是pH却小于7。
2.可以根据pH判断溶液酸碱性。此时纯水所处温度不是常温，所以pH不是7。用pH判断溶液酸碱性需要知道温度和此温度下的K 即可。
w
【知识总结】
要点1：25℃时，pH<7溶液显酸性，pH=7溶液显中性，pH>7溶液显碱性。所以pH判断溶液酸碱性时必
须考虑温度外界条件。
要点2：
任务2：溶液pH的测定
(1)pH试纸测定
①使用方法：取一小片试纸放在洁净的玻璃片或表面皿上，用玻璃棒蘸取待测液点在试纸的中央，变色稳
定后与标准比色卡对照，即可确定溶液的pH。
②PH试纸使用注意事项：
a. PH试纸测量PH时不能用水润湿；
b. 广泛PH试纸范围是1～14；
c. PH试纸测定溶液的PH都为整数；
PH试纸不能测漂白性溶液或强氧化性溶液的PH。
(2)pH计测定：可精确测定溶液的pH，可读取一位或两位小数。
【提示】常温下，溶液的pH与溶液酸碱性的对应关系：
【试纸卡片】
(3)定性测量——酸碱指示剂
【习题演练】
(1)一定条件下 pH值越大，溶液的酸性越强。( × )
(2)强酸溶液的pH值一定小。( × )(3)pH值等于6的溶液，一定是一个弱酸体系。( × )
(4)pH值相同的强酸和弱酸中c(H+)相同。( √ )
(5)在常温下，pH=0的溶液酸性最强，pH=14的溶液碱性最强。(×)
(6) 常温下，由水电离出的c(H+)=10-12mol/L，则溶液pH一定为12。(×)
(7)相同体积和相同pH值的盐酸，醋酸、硫酸中 H + 的物质的量 相等。(√ )
【练习4】已知T ℃时水的离子积常数为K ，该温度下，将浓度为a mol·L－1的一元酸HA与b mol·L－1的
w
一元碱BOH等体积混合，可判定该溶液呈中性的依据是( )
A．a＝b
B．混合溶液的pH＝7
C．混合溶液中，c(H＋)＝ mol·L－1
D．混合溶液中，c(H＋)＋c(B＋)＝c(OH－)＋c(A－)
【答案】C
课 后 作 业
【练习1】在相同温度下，0.01 mol·L－1的NaOH溶液和0.01 mol·L－1的盐酸相比较，下列说法正确的是
( )
A．由水电离出的c(H＋)相等
B．由水电离出的c(H＋)都是1.0×10－12 mol·L－1
C．由水电离出的c(OH－)都是0.01 mol·L－1
D．两者都促进了水的电离
【答案】A
【解析】A项，二者c(H＋)、c(OH－)相同，对水电离抑制程度相同；B、C项，没有告诉温度，K 不知，无
w
法求水电离出的c(H＋)H O、c(OH－)H O；D项，二者均抑制水电离。
2 2
【练习2】25℃时，水的电离达到平衡： ； ，下列叙述正确的是
A．向水中加入稀氨水，平衡逆向移动， 降低
B．将水加热， 增大，pH不变
C．向水中加入少量固体CHCOONa，平衡逆向移动， 降低
3D．向水中加入少量固体硫酸氢钠， 增大， 不变
【答案】D
【解析】A．向水中加入稀氨水，加入碱，平衡逆向移动， 增大，A错误；
B．将水加热， 增大，平衡正向移动， 增大，pH减小，B错误；
C．向水中加入少量固体CHCOONa，醋酸根结合氢离子， 降低，平衡正向移动， C错误；
3
D．向水中加入少量固体硫酸氢钠， 增大， 只受温度影响，故不变，D正确；
【练习3】下列有关水的电离与pH的说法正确的是
A． 的溶液一定呈中性
B．温度升高，纯水中 增大，显酸性
C．盐酸抑制水的电离，醋酸促进水的电离
D．常温下， 的醋酸，其
【答案】D
【详解】A．如果温度不是常温， 的溶液不呈中性，选项A错误；
B．水的电离是吸热反应，温度升高，电离平衡正向移动，纯水中 、 均增大，但二者仍然相
等，仍呈中性，选项B错误；
C．不管是强酸还是弱酸均会电离出 ，均会抑制水的电离，选项C错误；
D． 是弱电解质，常温下 的醋酸中 ， ，选项D正确；
【练习4】水的电离平衡曲线如图所示，下列说法正确的是
A．图中对应点的温度关系为a>b>cB．纯水仅升高温度，可从a点变到c点
C．水的电离常数K 数值大小关系为b>c>d
w
D．d点对应的溶液中大量存在：Fe3＋、Na＋、Cl-、
【答案】C
【详解】A．根据图像知，b点K ＝10－12，c点K ＝10－13，d点与a点在同一曲线上，d点K 等于a点K
w w w w
＝10－14，温度关系：b＞c＞a，故A错误；
B．在纯水中，c(H＋) ＝c(OH－) ，a点c(H＋)＝c(OH－)＝10－7mol·L－1，仅升高温度，c(H＋)＝c(OH－)>10－
水 水
7mol·L－1，变化不到c点，故B错误；
C．b点K ＝10－12，c点K ＝10－13，d点与a点在同一曲线上，d点K 等于a点K ＝10－14，K 数值大小关
w w w w w
系为b>c>d，故C正确；
D．d点c(OH－)>c(H＋)，溶液显示碱性， ，故D错误；
