师：今天我们学习高二人教版化学选择性必修一第三章第二节水的电离与溶液的pH第一课时——水的电离。本节课的学习目标有：一、认识水是一种弱电解质；二、应用弱电解质的电离平衡模型，认识水存在电离平衡，了解水的离子积常数；三、掌握影响水电离平衡的因素；四、应用水的离子积常数计算稀溶液中的离子浓度。
我们知道，在水溶液中，酸、碱和盐全部或部分以离子形式存在。请写出稀硫酸、醋酸、氢氧化钠溶液、氨水中溶质的电离方程式，大家可以按下暂停键进行书写。
硫酸电离产生氢离子和硫酸根离子：$H_{2}SO_{4}=2H^{+}+SO_{4}^{2 - }$；氢氧化钠电离产生钠离子和氢氧根离子：$NaOH = Na^{+}+OH^{-}$；醋酸电离产生醋酸根离子和氢离子：$CH_{3}COOH\rightleftharpoons CH_{3}COO^{-}+H^{+}$；一水合氨电离产生铵根离子和氢氧根离子：$NH_{3}\cdot H_{2}O\rightleftharpoons NH_{4}^{+}+OH^{-}$。硫酸和氢氧化钠是强电解质，完全电离，所以电离方程式用等号；而醋酸和一水合氨是弱电解质，部分电离，电离方程式用可逆符号，说明其存在电离平衡。
请大家写出醋酸的电离平衡常数的表达式。
生：电离平衡常数$K_{a}$等于平衡时氢离子浓度乘以醋酸根离子浓度除以醋酸分子浓度，即$K_{a}=\frac{[H^{+}][CH_{3}COO^{-}]}{[CH_{3}COOH]}$。
师：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？怎么证明呢？通过精确的导电性实验表明，纯水绝大部分以水分子的形式存在，但其中也存在极少量的水合氢离子和氢氧根离子，说明水是一种极弱的电解质，能发生微弱的电离，也存在电离平衡。我们可以用电离方程式来表示水的电离过程：$H_{2}O + H_{2}O\rightleftharpoons H_{3}O^{+}+OH^{-}$。为了简便，我们常常把水合氢离子写成氢离子，所以水的电离方程式又可以写成$H_{2}O\rightleftharpoons H^{+}+OH^{-}$。由水的电离方程式可知，水电离产生的氢离子和氢氧根离子浓度是相等的。现在请大家根据水的电离方程式写出水的电离平衡常数表达式。
生：$K_{电离}=\frac{[H^{+}][OH^{-}]}{[H_{2}O]}$。
师：我们将水电离平衡常数的表达式换一个形式写成$[H^{+}][OH^{-}]=[H_{2}O] \times K_{电离}$。由于水分子浓度是一个常数，电离平衡常数也是一个只与温度有关的常数，因此在一定温度下，当水的电离达到平衡时，电离产生的氢离子浓度和氢氧根离子浓度之积是一个常数，记作$K_{w}$。$K_{w}$叫做水的离子积常数，简称水的离子积。$K_{w}$的表达式为$K_{w}=[H^{+}][OH^{-}]$，$K_{w}$的数值只与温度有关。在常温时，也就是25摄氏度时，$K_{w}=1\times10^{-14}$。现在请大家计算25摄氏度时水电离产生的氢离子浓度和氢氧根离子浓度分别是多少。
生：通过根号运算可知，$[H^{+}]=[OH^{-}]=1\times10^{-7}mol/L$。
师：$K_{w}$的适用范围比较宽，除了适用于纯水之外，还适用于稀的电解质溶液。此时氢离子浓度和氢氧根离子浓度是指溶液中总的浓度，如$K_{w}$也适用于稀盐酸溶液。在25摄氏度时，稀盐酸溶液中氢离子总浓度乘以氢氧根离子总浓度等于$1\times10^{-14}$。现在请大家根据前面所学知识，回忆影响弱电解质电离平衡的因素有哪些？
生：主要有内因和外因两大块。内因指电解质自身的性质决定了其电离程度的大小；而电离平衡是动态平衡，遵循勒夏特列原理，改变外界条件会使平衡发生移动。首先是温度，电离一般是吸热过程，升温促进电离；其次是浓度，弱电解质浓度越低，电离程度越大，即越稀越电离；若外加物质可电离生成与原相同离子，形成同离子效应，会抑制电离；若外加物质可与原生成物离子反应，会促进电离。
师：那么水作为一种极弱的电解质，影响水电离平衡的因素有哪些呢？首先是温度，其次是浓度。由于水的浓度是常数，这里的浓度主要是指外加物质对电离产物离子浓度的影响。首先来看温度对水电离的影响，根据弱电解质的电离过程一般是吸热过程，我们可以提出猜想，水的电离也是一个吸热过程，因此温度升高，水的电离平衡向吸热方向移动，即向右移动，氢离子浓度增大，氢氧根离子浓度增大，水的离子积也增大。我们可通过实验测量不同温度下$K_{w}$的具体数值，如表3 - 1所示。为了使数据更简洁，将测量得到的$K_{w}$值除以了$10^{-14}$。从表格可以知道，随着温度升高，水的离子积常数的数值增加，说明温度升高，水的平衡向右移动，氢离子浓度增大，氢氧根离子浓度增大，这验证了我们之前的猜想。
下面我们来看一个例题，如图表示水中氢离子浓度和氢氧根离子浓度的关系。下列判断错误的是，同学们可以按暂停键思考一下。
（题目分析过程略）
本题正确答案选D。
下面我们探究离子浓度对水电离平衡的影响。请大家根据勒夏特列原理分析下列表格：向水中通入少量氯化氢气体，溶于水电离产生氢离子和氯离子，使得溶液中氢离子浓度增加，平衡会向左移动，所以氢氧根离子浓度会下降，水的电离程度减小。虽然平衡左移使氢离子浓度减小，但通入少量氯化氢气体会电离产生氢离子，所以最终溶液中氢离子浓度会增大，这也是平衡移动原理中提到的减弱，但不能阻止变化。同理，向水中加入少量氢氧化钠固体，氢氧化钠易溶于水电离产生氢氧根离子，使溶液中氢氧根离子浓度变大，水的电离平衡左移，所以氢离子浓度会变小，电离程度变小。虽然平衡左移使氢氧根离子浓度减小，但加入少量氢氧化钠固体电离产生氢氧根离子，所以最终溶液中氢氧根离子浓度会增加。我们也可通过实验来进行验证，向0.1mol/L的稀盐酸中加入几滴紫色石蕊溶液变红，证明氢离子浓度增加；向0.1mol/L的氢氧化钠溶液中加入几滴酚酞溶液变红色，说明氢氧根离子浓度变大。加入氯化氢或者氢氧化钠会电离产生和生成物中相同的离子，即同离子效应会抑制水的电离。