資源簡(jiǎn)介

3.1 第1課時(shí)　水的電離及電解質(zhì)在水溶液中的存在形態(tài)
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.了解水的電離過(guò)程及水的離子積常數(shù)的含義,并能用Kw進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。
2.了解水電離的影響因素。
3.了解電解質(zhì)在水溶液中的存在形態(tài)。
4.掌握電離方程式的書寫。
【自主預(yù)習(xí)】
一、水的電離
1.水的電離
2.水的離子積
【微點(diǎn)撥】
Kw適用于所有稀的電解質(zhì)水溶液,不僅僅適用于純水。
二、電解質(zhì)在水溶液中的存在形態(tài)
1.強(qiáng)、弱電解質(zhì)的概念
(1)強(qiáng)電解質(zhì):在稀的水溶液中　　　　的電解質(zhì)。
(2)弱電解質(zhì):在溶于水時(shí)　　　　的電解質(zhì)。
2.電解質(zhì)與物質(zhì)類別及在水溶液中的存在形態(tài)
3.電離方程式
書寫電離方程式時(shí),強(qiáng)電解質(zhì)用“”,弱電解質(zhì)用“”。如:
(1)NaCl的電離方程式為　　　　　　　　。
(2)醋酸和一水合氨的電離方程式分別為　　　　　 　　　　　　　,　　　　　 　　　　　　　。
4.溶劑化作用
(1)溶劑化作用是指溶質(zhì)離子或分子與溶劑分子　　　　的作用。
(2)電解質(zhì)溶于水后的存在形態(tài):由于溶劑化作用,電解質(zhì)溶于水后以“水合離子”或“水合分子”的形態(tài)存在。
【參考答案】一、1.H2OH++OH-　1×10-7 mol·L-1
2.增大　1×10-14 mol2·L-2
二、1.(1)能完全電離　(2)部分電離
3.(1)NaClNa++Cl-　(2)CH3COOH
CH3COO-+H+　NH3·H2O　N+OH-
4.(1)相互吸引
【效果檢測(cè)】
1.判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)。
(1)25 ℃時(shí),0.1 mol·L-1的NaOH溶液中Kw=1×10-13 mol2·L-2。 (　　)
(2)某溫度下,純水中的c平(H+)=2×10-7 mol·L-1,則c平(OH-)=。 (　　)
(3)25 ℃時(shí),0.01 mol·L-1的鹽酸中,c平(OH-)=1.0×10-12 mol·L-1。 (　　)
(4)強(qiáng)電解質(zhì)的水溶液中無(wú)溶質(zhì)分子,弱電解質(zhì)的水溶液中有溶質(zhì)分子。 (　　)
(5)強(qiáng)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力強(qiáng),弱電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力弱。 (　　)
【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　
【解析】(1)25 ℃時(shí),Kw=1.0×1 mol2·L-2。
(2)純水中c平(H+)=c平(OH-)=2×10-7 mol·L-1。
(5)溶液的導(dǎo)電性與離子濃度大小有關(guān),與電解質(zhì)的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)。
【合作探究】
任務(wù)1：水的電離和Kw
情境導(dǎo)入　安全用電常識(shí)要求:“嚴(yán)禁用濕手觸摸電器,不用濕布擦拭電器;發(fā)現(xiàn)有人觸電要設(shè)法及時(shí)關(guān)閉電源或者用干燥的木棍等物體將觸電者與帶電的電器分開(kāi)……”“濕手”“濕布”“濕木棍”與“干手”“干布”“干木棍”的區(qū)別在于是否含水,水會(huì)引起觸電。水能否導(dǎo)電 為什么
問(wèn)題生成
1.將水加熱,Kw、c平(H+)、c平(OH-)如何變化
【答案】將水加熱,水的電離平衡右移,c平(H+)、c平(OH-)同等倍數(shù)增大,Kw也增大。
2.在純水中存在Kw,在其他的水溶液中是否也存在Kw
【答案】任何一種稀的水溶液中都存在Kw。
3.在稀鹽酸中存在OH-嗎 25 ℃時(shí)稀鹽酸中的Kw是多少
【答案】由于水存在電離平衡H2OH++OH-,故任何水溶液中都會(huì)存在H+和OH-,只是在酸溶液中c平(OH-)4.酸、堿稀溶液中的Kw如何
【答案】①在酸溶液中,H+主要由酸提供,水提供的c平(H+)水可忽略不計(jì),即有Kw=c平(H+)酸·c平(OH-)水。②在堿溶液中,水提供的c平(OH-)水和堿提供的c平(OH-)堿相比,可忽略不計(jì),即有Kw=c平(H+)水·c平(OH-)堿。
5.在任何水溶液中,由水電離出的H+和OH-的濃度是否一定相等
【答案】一定相等。
6.常溫下,水電離出的c平(H+)水為1×10-13 mol·L-1時(shí),溶液的酸堿性如何
【答案】水電離產(chǎn)生的c平(H+)水=1.0×10-13 mol·L-1,水的電離平衡受到抑制,有兩種情況:①該溶液可能顯酸性,c平(H+)=0.1 mol·L-1;②該溶液可能顯堿性,c平(OH-)=0.1 mol·L-1。故溶液呈酸性或堿性都有可能。
【核心歸納】
影響水的電離平衡的因素
影響因素 水的電離平衡移動(dòng)(H2OH++OH-) 影響結(jié)果
方向 原因 Kw c平(H+)變化 c平(OH-)變化 c平(H+)與c平(OH-)的關(guān)系
外加酸堿 加酸 左移 增大c平(H+) 不變 增大 減小 c平(H+)>c平(OH-)
加堿 左移 增大c平(OH-) 不變 減小 增大 c平(H+)外加活潑金屬, 如K、Na、Ca 右移 金屬消耗水電離出的H+ 不變 減小 增大 c平(H+)【典型例題】
【例1】能影響水的電離平衡,并使溶液中的c平(H+)>c平(OH-)的操作是(　　)。
A.向水中投入一小塊金屬鈉
B.將水加熱煮沸
C.向水中通入二氧化碳?xì)怏w
D.向水中加入食鹽晶體
【答案】C
【解析】加入的鈉與水反應(yīng)生成NaOH,使c平(H+) c平(OH-);加食鹽晶體不影響水的電離平衡。
【例2】溶液中c平(H+)與c平(OH-)的關(guān)系如圖所示,下列判斷錯(cuò)誤的是(　　)。
A.兩條曲線上任意點(diǎn)均有c平(H+)×c平(OH-)=Kw(T1)[或Kw(T2)]
B.M區(qū)域內(nèi)任意點(diǎn)均有c平(H+)C.圖中T2>T1
D.XZ線上任意點(diǎn)均有c(H+)=10-7 mol·L-1
【答案】D　
【解析】由圖像可知,在對(duì)應(yīng)溫度下,兩曲線上的任意點(diǎn)都是平衡點(diǎn),則在對(duì)應(yīng)溫度下,其水的離子積都相同,A項(xiàng)正確;XZ連線的斜率是1,存在c平(H+)=c平(OH-),在XZ連線的上方,c平(H+)c平(OH-),B項(xiàng)正確;水的電離是吸熱過(guò)程,升溫促進(jìn)水的電離,c平(H+)、c平(OH-)及Kw都增大,所以T1任務(wù)2：電解質(zhì)在水溶液中的存在形態(tài)
【實(shí)驗(yàn)探究】
探究四種電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力
在四個(gè)燒杯中分別盛有等體積、等濃度(0.5 mol·L-1)的鹽酸、氨水、CH3COOH溶液、NaCl溶液,按下圖裝置連接儀器并接通電源,觀察燈泡的亮度。
問(wèn)題生成
1.上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是什么 結(jié)論是什么
【答案】盛有鹽酸、NaCl溶液的燒杯燈泡較亮,盛有氨水、CH3COOH溶液的燒杯燈泡較暗;在體積和濃度相同的條件下,鹽酸、NaCl溶液的導(dǎo)電能力比氨水、CH3COOH溶液的導(dǎo)電能力強(qiáng)。
2.產(chǎn)生1中現(xiàn)象的原因是什么
【答案】在溶質(zhì)濃度相同的情況下,溶液中離子濃度不同,燈泡較亮的溶液中的離子濃度大于燈泡較暗的溶液中的離子濃度。
3.強(qiáng)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力一定比弱電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力強(qiáng)嗎
【答案】不一定。導(dǎo)電能力與電解質(zhì)溶液的濃度有關(guān),稀的強(qiáng)電解質(zhì)溶液也可能比濃度較大的弱電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力弱。
4.CaCO3難溶于水,其水溶液的導(dǎo)電能力很弱,CaCO3是弱電解質(zhì),正確嗎
【答案】不正確。雖然CaCO3難溶于水,但其溶于水的部分在水中能完全電離,故CaCO3是強(qiáng)電解質(zhì)。
【核心歸納】
強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)的比較
強(qiáng)電解質(zhì) 弱電解質(zhì)
概念 在稀的水溶液中能完全電離的電解質(zhì) 在溶于水時(shí)部分電離的電解質(zhì)
電離程度 幾乎完全電離 只有部分電離
電離過(guò)程 不可逆過(guò)程,無(wú)電離平衡 可逆過(guò)程,存在電離平衡
溶液中的粒子種類 只有電離出的陰、陽(yáng)離子,不存在電解質(zhì)分子 既有電離出的陰、陽(yáng)離子,又有電解質(zhì)分子
化合物類別 絕大多數(shù)鹽:如NaCl、BaSO4等;強(qiáng)酸:如H2SO4、HCl、HClO4等;強(qiáng)堿:如Ba(OH)2、Ca(OH)2等;活潑金屬氧化物:如Na2O、MgO等 弱酸:如H2CO3、CH3COOH等; 弱堿:如NH3·H2O、Cu(OH)2等; 水
電離方程式 H2SO42H++S NaHCO3Na++HC HAH++A- BOHB++OH-
【典型例題】
【例3】下列物質(zhì)的分類組合全部正確的是(　　)。
選項(xiàng) 強(qiáng)電解質(zhì) 弱電解質(zhì) 非電解質(zhì)
A NaCl HF Cl2
B NaHSO4 NaHCO3 CCl4
C Ba(OH)2 HCl Cu
D AgCl H2S C2H5OH
　　【答案】D
【解析】A、C兩項(xiàng)中的Cl2和Cu是單質(zhì),既不是電解質(zhì)也不是非電解質(zhì),HCl是強(qiáng)電解質(zhì);B項(xiàng)中NaHSO4、NaHCO3均為強(qiáng)電解質(zhì);D項(xiàng)中AgCl難溶于水,但其溶解部分完全電離,屬于強(qiáng)電解質(zhì)。
【例4】下列電離方程式書寫正確的是(　　)。
A.NaHCO3Na++H++C
B.HFH++F-
C.H2SO42H++S
D.CH3COONH4CH3COO-+N
【答案】B
【解析】A、C、D三項(xiàng)分別應(yīng)為NaHCO3Na++HC,H2SO42H++S,CH3COONH4CH3COO-+N。
特別提醒：(1)強(qiáng)電解質(zhì)一步完全電離,一步寫出,用“”;弱電解質(zhì)用“”。
(2)多元弱酸分步部分電離,分步寫出,用“”。
如:H2SHS-+H+,HS-S2-+H+。
(3)多元弱堿分步部分電離,一步寫出,用“”。
如:Fe(OH)3Fe3++3OH-。
(4)強(qiáng)酸酸式鹽一步完全電離,用“”。
如:NaHSO4Na++H++S。
(5)弱酸酸式鹽分步電離,第一步完全電離出陽(yáng)離子和弱酸酸根離子,用“”,第二步弱酸酸根離子部分電離,用“”。如:NaHCO3Na++HC,HCC+H+。
(6)規(guī)范書寫離子符號(hào),要配平,滿足原子守恒和電荷守恒。
【隨堂檢測(cè)】
課堂基礎(chǔ)
1.常溫下,在由水電離出的c平(H+)水=1×10-11 mol·L-1的溶液中,下列離子組一定能大量共存的是(　　)。
A.K+、Ba2+、N、S2-　　 B.K+、Fe2+、I-、S
C.S、Cl-、N、Na+ D.Na+、Ca2+、Cl-、HC
【答案】C
【解析】常溫下,由水電離出的c平(H+)水=1×10-11 mol·L-1的溶液的pH=11或3,則可能是酸性或堿性溶液。K+、Ba2+、N、S2-在堿性溶液中彼此間不發(fā)生離子反應(yīng),能大量共存,但在酸性溶液中S2-會(huì)被N(H+)氧化,A項(xiàng)不符合題意;Fe2+在堿性溶液中不能大量存在,易生成Fe(OH)2沉淀,B項(xiàng)不符合題意;S、Cl-、N、Na+在酸性或堿性溶液中均能大量共存,C項(xiàng)符合題意;HC在酸性或堿性溶液中均不能大量存在,D項(xiàng)不符合題意。
2.下列關(guān)于電解質(zhì)強(qiáng)弱及非電解質(zhì)的組合完全正確的是(　　)。
選項(xiàng) A B C D
強(qiáng)電解質(zhì) NaCl H2SO4 CaCO3 NH3·H2O
弱電解質(zhì) HF BaSO4 HClO CH3COOH
非電解質(zhì) Cl2 蔗糖 C2H5OH SO2
　　【答案】C
【解析】A項(xiàng)中Cl2是單質(zhì),既不是電解質(zhì)也不是非電解質(zhì)。B項(xiàng)中BaSO4雖難溶于水,但溶解的部分完全電離,是強(qiáng)電解質(zhì)。D項(xiàng)中NH3·H2O部分電離,是弱電解質(zhì)。
3.現(xiàn)有濃度均為0.1 mol·L-1的醋酸與NaOH溶液,下列有關(guān)說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(　　)。
A.兩溶液中水的電離程度都小于純水
B.前者的導(dǎo)電能力弱于后者
C.醋酸溶液中既有離子也有分子,而NaOH溶液中只有離子
D.向0.1 mol·L-1的醋酸中加入0.1 mol·L-1的NaOH溶液后,溶液的導(dǎo)電能力增強(qiáng)
【答案】C
【解析】酸、堿均抑制水的電離,A項(xiàng)正確;醋酸是弱酸,NaOH是強(qiáng)堿,等濃度時(shí),后者溶液的導(dǎo)電能力強(qiáng),B項(xiàng)正確;NaOH溶液中既有離子,也有水分子,C項(xiàng)錯(cuò)誤;向醋酸中加入NaOH溶液后,溶液中生成醋酸鈉,完全電離,溶液的導(dǎo)電能力增強(qiáng),D項(xiàng)正確。
4.向0.1 mol·L-1的H2SO4溶液中滴入0.1 mol·L-1過(guò)量的Ba(OH)2溶液,溶液的導(dǎo)電能力發(fā)生變化,其電流強(qiáng)度(I)隨加入Ba(OH)2溶液的體積(V)的變化曲線正確的是(　　)。
【答案】A
【解析】溶液的導(dǎo)電能力與離子濃度成正比。硫酸是強(qiáng)電解質(zhì),在水溶液中完全電離,向硫酸溶液中滴加Ba(OH)2溶液至過(guò)量,發(fā)生反應(yīng)H2SO4+Ba(OH)2BaSO4↓+2H2O,BaSO4是難溶物,水是弱電解質(zhì),所以開(kāi)始時(shí)溶液中離子濃度逐漸減小,當(dāng)Ba(OH)2過(guò)量時(shí),Ba(OH)2是強(qiáng)電解質(zhì),在水溶液中完全電離,則溶液中離子濃度又逐漸增強(qiáng),即溶液的導(dǎo)電能力將增強(qiáng),則整個(gè)過(guò)程中溶液導(dǎo)電能力是先減弱后增強(qiáng),A項(xiàng)正確。
對(duì)接高考
5.(2020·浙江7月選考,3)下列物質(zhì)在熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電的是(　　)。
A.NaOH　　　B.CaCl2　　　C.HCl　　　D.K2SO4
【答案】C
【解析】NaOH屬于離子化合物,其在熔融狀態(tài)下能電離成自由移動(dòng)的Na+和OH-,故其在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電,A項(xiàng)不符合題意;CaCl2屬于離子化合物,其在熔融狀態(tài)下能電離成自由移動(dòng)的Ca2+和Cl-,故其在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電,B項(xiàng)不符合題意;HCl是共價(jià)化合物,其在熔融狀態(tài)下不能電離成離子,故其在熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電,C項(xiàng)符合題意;K2SO4屬于離子化合物,其在熔融狀態(tài)下能電離成自由移動(dòng)的K+和S,故其在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電,D項(xiàng)不符合題意。
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