师：同学们，今天我们共同学习“水的电离及溶液的酸碱性”第一课时。常温时，如果将1毫升1×10?? 摩尔/升的盐酸稀释1000倍后，所得溶液中氢离子的浓度是多少呢？有同学认为，稀释前溶液中氢离子浓度为1×10?? 摩尔/升，稀释1000倍后，溶液中氢离子的浓度就变为1×10?? 摩尔/升。你们是否认同呢？

　　同学们都知道，pH可以表示溶液的酸碱性，那我们能否通过pH的测定来判断呢？pH是溶液中氢离子物质的量浓度的负对数，表达式为pH = -lg[H?] 。根据这个表达式，我们能求出稀释前溶液的pH为5，稀释后溶液的pH呢？是不是8呢？

　　我们不妨通过实验来验证。在初中我们就知道，可以使用pH试纸来测定溶液的pH值。那如何操作呢？将一小片试纸放在干燥洁净的表面皿中，用干燥洁净的玻璃棒蘸取少量溶液，点在干燥的pH试纸上，变色后与标准比色卡对照，读取溶液的pH。常用的pH试纸有广泛pH试纸和精密pH试纸，它们的精确度不同。广泛pH试纸只能测量到整数值，精密pH试纸可以精确到小数点后第一位。通过测定，把pH试纸变色后与标准比色卡对比，会发现试纸颜色与pH为8的试纸颜色不一致。

　　为了更准确地测定溶液的pH，我们还可以使用pH计。pH计又叫酸度计，可用来精密测量溶液的pH，量程为0 - 14。有研究小组用pH计测量出常温下稀释后盐酸溶液的pH为6.98。那为什么稀释后溶液中氢离子的浓度不是1×10?? 摩尔/升，而是大于1×10?? 摩尔/升呢？多出来的氢离子又来自哪里呢？盐酸溶液中除了有溶质氯化氢，还有溶剂水。从微观视角分析，盐酸溶液中氯化氢能完全电离产生氢离子和氯离子，同时还存在水的部分电离。如何证明水能够微弱电离呢？请同学们寻找能证明水微弱电离的依据。

　　生：可以做水的导电性实验，实验中观察到电路中连接的灯泡基本不亮，但灵敏电流计的指针可以发生偏转，说明水能导电，但导电能力很弱。这也充分说明水能电离产生自由移动的离子，但其电离能力极其微弱。

　　师：很好，测定溶液的电导率是一种更直接有效的办法。电导率是以数字表示物质传导电流的能力。图中就是电导率仪的一种。有文献记载，新制的蒸馏水常温时电导率为0.2 - 2微西门子/厘米，超纯水的电导率小于0.10微西门子/厘米。这个数值到底是大还是小呢？我们与常温时不同浓度的氯化钾溶液的电导率进行比较。从表中可以看到，0.0001摩尔/升的氯化钾溶液电导率为14.940微西门子/厘米，远远大于水的电导率。

　　精确的电导性实验充分表明，纯水大部分是以水分子的形式存在，但其中也存在极少量的离子。实验测得常温时水的pH等于7，根据这个数据，能否推算出常温时水的电离度是多少呢？纯水的pH为7，说明水中氢离子浓度为1×10?? 摩尔/升，那么1升水中氢离子的物质的量就是1×10?? 摩尔。1升水是1千克，除以水的摩尔质量18克/摩尔，可求得1升水的物质的量是55.6摩尔。由已电离的水的物质的量除以总的水的物质的量，可以计算得出水的电离度为1.8×10?? 。这个数据进一步证明了水的电离程度极其微弱。通过前面的学习，我们知道水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离，水可以部分电离产生水合氢离子和氢氧根离子，电离方程式还可简写为：H?O ? H? + OH? 。

　　由水的电离方程式可知，当水的电离达到平衡时，电离产物氢离子和氢氧根离子浓度的乘积是一个常数，记作K?q，K?q叫做水的离子积常数，简称水的离子积。常温时，稀释后1×10?? 摩尔/升的盐酸溶液中水的电离程度与纯水相比，变大了，变小了，还是没有变化呢？请同学们通过计算进行分析、推断。

　　生：盐酸溶液中存在氯化氢的完全电离和水的部分电离，pH为6.98，说明溶液中氢离子浓度为10??.?? 摩尔/升，即1.047×10?? 摩尔/升。溶液中的氢离子来源于氯化氢和水的电离，其中氯化氢电离产生的氢离子浓度是1×10?? 摩尔/升，那么水电离出的氢离子浓度就是总的氢离子浓度减去氯化氢电离产生的氢离子浓度，其数值为9.47×10?? 摩尔/升。与纯水常温时电离出的氢离子浓度1×10?? 摩尔/升相比，水的电离程度变小了。

　　师：非常好。水存在电离平衡，那么影响水的电离平衡的因素有哪些呢？请同学们设计实验方案。根据勒夏特列原理，影响平衡的因素主要是浓度、温度和压强。在水的电离平衡体系中，水是纯液体，其浓度视为常数。那么我们可以通过改变氢离子或氢氧根离子的浓度来影响水的电离平衡。水的电离过程伴随着热量的变化，所以改变温度会影响水的电离平衡，但水的电离平衡体系中没有气态物质，所以改变压强不会对水的电离平衡造成影响。同学们可以从改变氢离子浓度、改变氢氧根离子浓度、改变溶液的温度的角度来设计实验。

　　生：从改变氢离子浓度的角度，可以向水中加入酸，比如向水中通氯化氢气体，测常温下所得溶液的pH；改变溶液中氢氧根离子的浓度，可以向水中加入碱，比如向水中加入氢氧化钠固体，测定常温下所得溶液的pH；改变温度则可以测定不同温度下纯水的pH。

　　师：很好。活动一，请同学们分析比较0.001摩尔/升氢氧化钠溶液与0.1摩尔/升氢氧化钠溶液中水的电离程度的大小。有研究实验小组测定0.001摩尔/升的氢氧化钠溶液与0.1摩尔/升氢氧化钠溶液的pH分别为11.0和13.0。同学们，首先请你们从平衡移动原理的角度进行定性分析。

　　生：氢氧化钠溶液中存在水的电离平衡，同时还存在氢氧化钠的完全电离。当在水中加入氢氧化钠后，溶液中的氢氧根离子浓度增大，使水的电离平衡逆向移动，从而导致水的电离程度变小。

　　师：那事实是否如此呢？请同学们再从数值的角度进行定量分析。由于0.001摩尔/升氢氧化钠溶液与0.1摩尔/升氢氧化钠溶液的pH分别为11.0和13.0。由此可以得出两溶液中氢离子浓度分别为1×10?11 摩尔/升和1×10?13 摩尔/升。

　　生：在氢氧化钠溶液中，氢离子只来自于水的电离，所以溶液中氢离子浓度的数值必然等于水电离产生的氢离子浓度的数值。从这两个数据我们可以发现，水电离产生的氢离子浓度都小于常温时纯水所电离产生的氢离子浓度，这充分说明在水中加入碱后，水的电离程度会变小。

　　师：请同学们分析与计算两种不同浓度氢氧化钠溶液中水电离产生的氢氧根离子浓度、溶液中的总的氢氧根离子浓度以及K?q的数值。

　　生：由水的电离方程式可知，水电离出的氢离子浓度一定等于水电离出的氢氧根离子浓度。两溶液中水电离出的氢氧根离子浓度分别为1×10?11 摩尔/升和1×10?13 摩尔/升。溶液中的氢氧根离子来自于碱和水的电离，由于水电离出的氢氧根离子浓度远远小于碱电离产生的氢氧根离子浓度，在计算时可以忽略不计，所以溶液中氢氧根离子浓度近似等于碱电离出的氢氧根离子浓度，分别为1×10?3 摩尔/升和1×10?1 摩尔/升。

　　师：水的离子积常数为氢离子浓度和氢氧根离子浓度的乘积。这儿的氢离子浓度和氢氧根离子浓度指的是水电离出的氢离子和氢氧根离子的浓度吗？如果是这样，我们不妨做一个简单的计算。

　　生：我们可以看出，不同浓度的氢氧化钠溶液中水的离子积常数分别为1×10?22 和1×10?2? ，两个数值不一样，与前面的定义不符。

　　师：仔细观察表中数据，可以发现两种溶液中氢离子的总浓度与氢氧根离子的总浓度的乘积是个常数，都是1×10?1? 。难道说水的离子积常数指的是溶液中所有氢离子的浓度和氢氧根离子浓度的乘积？我们不妨再通过一组数据加以验证。前面我们曾对1×10?? 摩尔/升的盐酸溶液中的水的电离程度进行分析。根据已有的分析，请同学们计算出该溶液中水的离子积常数。