- 2021-08-24 发布 |
- 37.5 KB |
- 8页
申明敬告: 本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。
文档介绍
高中化学《化学反应原理》3_2水的电离和溶液的pH教案 新人教版选修4
第二节 水的电离和溶液的pH 第一课时 教学目的:1、使学生了解水的电离和水的离子积 2、生了解溶液的酸碱性与pH的关系 3、通过水的离子积和溶液酸碱性等内容的教学,对学生进行矛盾的对立统一、事物间的相互关系和相互制约等辨证唯物主义观点的教育 教学重点:水的离子积,溶液酸碱性和溶液pH值的关系 教学难点:水的离子积 教学过程: 引入:水是不是电解质?研究电解质溶液时往往涉及溶液的酸碱性,而酸碱性与水的电离有密切的关系。那么水是如何电离的呢?精确的实验证明,水是一种极弱的电解质,它能微弱地电离,生成H3O+ 和OH—: 板书:一、水的电离 1、水的电离 H2O + H2O H3O+ + OH— 简写为:H2O H+ + OH— 实验测定:25℃ [H+]=[OH-]=1mol/L 100℃ [H+] = [OH-] = 1mol/L 水的电离与其它弱电解质的电离有何异同? 不同点:水是“自身”作用下发生的极微弱的电离。 相同点:均是部分电离,存在电离平衡 提问:请学生计算水的浓度,1L纯水的物质的量是55·6mol,经实验测得250C时,发生电离的水只有1×10-7mol,二者相比,水的电离部分太小,可以忽略不计。因此电离前后水的物质的量几乎不变,可以视为常数,常数乘以常数必然为一个新的常数,用Kw表示,即为水的离子积常数,简称水的离子积。 板书2、水的离子积 Kw = c(H+)·c(OH—) 由于250C时,c(H+)= c(OH—)= 1×10-7mol/L 所以250C时,Kw = c(H+)·c(OH—)=1×10-14(定值)(省去单位) 提问:当温度升高时,Kw如何变化?影响Kw的因素是什么?(电离过程是吸热过程) 1000C时,Kw = c(H+)·c(OH—)=1×10-12 影响因素:温度越高,Kw越大,水的电离度越大。对于中性水,尽管Kw,电离度增大,但仍是中性水,[H+]=[OH-]. 注:温度升高时Kw增大,所以说Kw时要强调温度。 练习: 影响因素 条件改变 平衡移动 溶液中的c(H+) 溶液中的c(OH-) Kw 温度 升高温度 向右 增大 增大 变大 降低温度 向左 减小 减小 变小 酸碱性 加入酸 向左 增大 减小 不变 加入碱 向左 减小 增大 不变 过渡:在常温时,由于水的电离平衡的存在,不仅是纯水,就是在酸性或碱性的稀溶液里,H+ 浓度和OH—浓度的乘积总是一个常数——1×10-14 ,请考虑一下,当纯水中加入盐酸或氢氧化钠时,c(H+)和c(OH—)如何变化? 板书:二、溶液的酸碱性和pH(常温下): 1、 溶液的酸碱性与c(H+)和c(OH—)的关系: 投影显示空表,教师引导填写,然后推出结论。 电解质 溶液 对水电离平衡的影响 溶 液 中 c(H+) (mol/L) 溶 液 中c(OH—)(mol/L) c(H+)与 c(OH—)比较 c(H+)· c(OH—) 溶液酸碱性 纯水 =10-7 =10-7 相 等 10-14 中性 盐酸 加HCl,c(H+)增大,平衡左移 >10-7 <10-7 c(H+)> c(OH—) 10-14 酸性 氢氧化钠 加NaOH,c(OH—)增大,平衡左移 <10-7 >10-7 c(H+)< c(OH—) 10-14 碱性 中性溶液c(H+)= c(OH—)= 1×10-7mol/L 酸性溶液c(H+)> c(OH—),c(H+)> 1×10-7mol/L 碱性溶液c(H+)< c(OH—),c(H+)< 1×10-7mol/L 注:①水中加酸或碱均 抑 制水的电离,但由水电离出的c(H+)与c(OH—)总是相等。 ②任何电解质溶液中,H+与OH—总是共存,但不能大量共存。溶液的酸、碱性主要在于c(H+)与c(OH—)的相对大小。c(H+)与c(OH—)此增彼长,且Kw = c(H+)·c(OH—)不变。 讲述:酸性溶液中c(H+)越大,酸性越强,碱性溶液中c(OH—)越大,碱性越强。我们经常用到一些c(H+)很小的溶液,如c(H+)=1×10-7 mol/L的溶液,用这样的量来表示溶液的酸碱性的强弱很不方便。为此,化学上常采用pH来表示溶液酸碱性的强弱。 2、溶液的pH: (1)定义:pH =-lg{c(H+)} (2)适应范围:稀溶液,0~14之间。 有关溶液的pH值的几个注意问题: ①pH值是溶液酸碱性的量度。常温下,pH=7溶液呈中性;pH值减小,溶液的酸性增强;pH值增大,溶液的碱性增强。 ②pH值范围在0-14之间。pH=0的溶液并非没有H+,而是C(H+)=1mol/L;pH=14的溶液并非没有OH-,而是C(OH-)=1mol/L。pH改变一个单位,C(H+)就改变10倍,即pH每增大一个单位,C(H+)就减小到原来的1/10;pH每减小一个单位,C(H+)就增大到原来的10倍。 ③当C(H+)>1mol/L时,pH值为负数,当C(OH-)>1mol/L时,pH>14。对于C(H+)或C(OH-)大于1mol/L的溶液,用pH值表示反而不方便,所以pH值仅适用于C(H+)或C(OH)小于等于1mol/L的稀溶液。 ④也可用pOH来表示溶液的酸碱性,pOH=-lgC(OH--),因为C(H+)·C(OH-)=10-14,若两边均取负对数,得pH+pOH=14。 ⑤可用 pH试纸来测定溶液的pH值。方法:用洁净的干玻璃棒直接蘸取少许待测液,滴在pH试纸上(注意不能将pH试纸先用水沾湿或用湿的玻璃棒,因为这样做,实际上已将溶液稀释,导致所测定的pH不准确)将pH试纸显示的颜色随即(半分钟内)与标准比色卡对照,确定溶液的pH值(因为时间长了,试纸所显示的颜色会改变,致使测得的pH不准。) 第二课时 教学目的:1、了解指示剂的变色范围,学会用pH试纸测定溶液的pH值 2、初步学会计算酸碱的pH值以及氢离子浓度和pH值的互算 3、掌握pH相同的强酸与弱酸的几个规律 教学重点:有关pH的简单计算 教学难点:熟练掌握有关pH的计算 教学过程: 复习提问: ①什么叫水的离子积?影响水的离子积因素?溶液的酸碱性与c(H+)、c(OH—)及pH的关系?溶液pH的计算?求0.1mol/L盐酸溶液中的[OH-]?(25℃)求0.1mol/LnaOH溶液中[H+]? ②关于pH相同的酸(含强酸和弱酸) (1)溶液中c(H+)相等 (填“相等”或“不等”)。 (2)溶液中溶质的物质的量的浓度:强酸 < 弱酸(填“>”或“<”)。 (3)耗碱规律:pH和溶液体积均相同的HCl、H2SO4、CH3COOH与碱完全反应时,消耗碱物质的量最多的是 CH3COOH 。 (4)稀释规律:分别加水稀释m倍时,溶液的物质的量的浓度均变为原来的 1/m , 强酸中c(H+)变为原来的1/m ,但弱酸中c(H+)减小 小于(填“大于”或“小于”)m倍,故稀释后弱酸酸性强于强酸。 ③pH的有关计算: (1)求酸或碱溶液的pH a·先判断溶液的酸碱性 (2)求强酸或强碱稀释后的pH b·若为酸性,先求出c(H+)后 (3)求混合溶液的pH 由pH =-lg{c(H+)}求pH ①两种强酸(碱)混合 若为碱性,先求c(OH—)后 ②强酸与强碱混合 由Kw = c(H+)·c(OH—) (4)pH+pOH=14 求c(H+),再求pH 板书:三、有关溶液pH的计算 (一)强酸、强碱自相或互相混合(体积变化忽略不计) (1)酸I+酸II [H+] = (2)碱I+碱II [OH-] = (3)酸I+碱II 完全中和:[H+] = [OH-] = 1mol/L 酸过量: [H+]= 碱过量:[OH-] = (二)溶液酸碱性pH计算经验规律 (1)两强酸等体积混合 混合后的pH=小的+0.3 (2)两强碱等体积混合 混合后的pH=大的—0.3 (3)当按所给反应物质的量之比计算时,酸碱不论强弱,谁大谁过剩,溶液呈谁性。 (4)酸碱等体积混合①pH = 2 某酸与pH = 12 某碱混合pH难定②pH = 4 某酸与pH = 10 NaOH混合 pH≤7③pH = 4 H2SO4与pH = 10 某碱混合pH≥7④0.01mol/L pH = 2 一元酸与0.1mol/L pH = 12一元碱混合pH = 7 (5) pH 减小一个单位,[H+]扩大为原来的10倍。 PH增大2个单位,[H+]减为原来的1/100 (6)稀释规律:分别加水稀释m倍时,溶液的物质的量的浓度均变为原来的 1/m , 强酸中c(H+)变为原来的1/m ,但弱酸中c(H+)减小 小于m倍,故稀释后弱酸酸性强于强酸。 例1、求下列溶液的pH: (1)某H2SO4溶液的浓度是0·005mol/L ①求此溶液的pH②用水稀释到原来体积的100倍 ③再继续稀释至104倍 (2)pH=3的盐酸与pH=5的硫酸等体积混合 (3)pH=10和pH=12的两种NaOH溶液等体积混合 (4)pH=12的NaOH和pH =4的HCl等体积混合 解析:(1)① c(H+)=0·005mol/L×2=0·01 mol/L , pH=-lg10-2=2 ② c(H+)=0·01mol/L÷100=10-4 mol/L , pH=-lg10-4=4 ③ pH=7(强调酸稀释后不会变成碱!) (2)c(H+)==5×10-4, pH=-lg(5×10-4)=4-lg5=3·3 (强调10-3是10-5的100倍,所以10-5可以忽略不计) (3)因为溶液呈碱性c(OH—)==5×10-3 c(H+)==2×10-12 pH=-lg(2×10-12)=12-lg2=11·7 (4)NaOH中c(OH—)=10-2 mol/L HCl中c(H+)=10-4 mol/L二者等体积反应,碱过量,反应后溶液呈碱性。所以反应后c(OH—)==5×10-3 c(H+)==2×10-12 pH=-lg(2×10-12)=12-lg2=11·7 例2、某温度下纯水的C(H+)=2.0╳10—7mol/L,则此时C(OH)为多少?若温度不变,滴入稀H2SO4,使C(H+)=5.0╳10—4mol/L,则由水电离产生的C(H+)为多少? 答案:;。 例3、 常温下,将pH的NaOH与pH=10的NaOH溶液等体积混合后,溶液中氢离子浓度最接近(D)A. B. C. D. 例4、pH=13的强碱溶液与pH=2的强酸溶液混合,所得溶液的pH=11,则强碱与强酸的体积比是 A、11:1 B、9:1 C、1:11 D、1:9 答案:D 例5、常温时某溶液中,测得由水电离出的C(H+)为10-11mol/L ,则对此溶液的下列叙述中,正确的是( C D ) A、一定是酸溶液 B、一定是碱溶液 C、可能是pH=3的酸溶液 D、可能是pH=11的碱溶液 例6、将pH=5的盐酸溶液稀释1000倍后,溶液的pH为( C ) A、等于8 B、等于7 C、接近7又小于7 D、大于7而小于8 例7、有PH相等的盐酸和醋酸(),如何通过实验的方法证明。 解析:经分析可知一为强酸(盐酸),强电解质,另一为弱酸(醋酸),弱电解质。利用二者在电离过程中的区别,可用稀释相同倍数后测pH的方法进行鉴别。 答案:取相同体积的两种酸,加水稀释10倍,用玻璃棒分别蘸取稀释后两种酸,点在PH试纸上,稍后与比色卡比较,其中PH较小的为醋酸,另一为盐酸。 练习: 1.在250C某稀溶液中,由水电离产生的c(H+)=10-13mol/L,下列有关溶液的叙述正确的是(CD) A.该溶液一定呈酸性 B.该溶液一定呈碱性 C.该溶液的pH可能约为1 D.该溶液的pH可能约为13 2.250C时,10体积的某强酸溶液与1体积的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则混合之前,该强酸的pH与强碱的pH之间应满足的关系是什么?(pH酸+pH碱=15) 3.在800C时,纯水的pH小于7,为什么?(因为水的电离过程是吸热过程,所以升高温度,平衡右移,使c(H+)=c(OH—)>10—7 mol/L,所以pH小于7) 4.pH = 4的盐酸用水稀释100倍、1000倍、10000倍,pH值各为多少? 5.在0.01mol/LHCl中,由水电离出来的[H+]为多少? 6.某溶液中由水电离产生的[H+]= 1╳10—10mol/L,则该溶液的pH值可能是? 7.某盐酸中1╳10—xmol/L,某氨水的pH为y,已知:x+y = 14,且y>11,将上述两溶液分别取等体积,充分混合后,所的溶液中各离子浓度由大到小的顺序是? 8.pH = 5的强酸与pH = 11的强碱溶液混合至pH=7,求酸碱的体积比? 课堂练习1: 1.室温下,在pH=12的某溶液中,由水电离出来的c(OH-)为( )。 (A)1.0×10-7 mol·L-1 (B)1.0×10-6 mol·L-1 (C)1.0×10-2 mol·L-1 (D)1.0×10-12 mol·L-1 2.25℃时,某溶液中,由水电离出的c(H+)=1×10-12 mol·L-1,则该溶液的pH可能是( )。 (A)12 (B)7 (C)6 (D)2 3.纯水在25℃和80℃时的氢离子浓度,前者和后者的关系是( )。 (A)前者大 (B)相等 (C)前者小 (D)不能肯定 4.某温度下,重水(D2O)的离子积常数为1.6×10-15 若用定义pH一样来规定pD=-lg[D+ ],则在该温度下,下列叙述正确的是( )。 (A)纯净的重水中,pD=7 (B)1 L溶解有0.01 mol DC1的重水溶液,其pD=2 (C)1 L溶解有0.01 mol NaOD的重水溶液,其pD=12 (D)纯净的重水中, [D+ ][OD- ]>1.0×10-1 4 5.给蒸馏水中滴入少量盐酸后,下列说法中错误的是( )。 (A)[H+ ][OH- ]乘积不变 (B)pH增大了 (C)[OH- ]降低了 (D)水电离出的[H+ ] 增加了 6.常温下,下列溶液中酸性最弱的是( )。 A)pH=4 (B)[H+ ]=1×10-3 mol·L-1 (C)[OH- ]=1×10-11 mol·L-1 (D)[H+ ] ·[OH- ]= 1×10-14 7.某酸溶液的pH=3,则该酸溶液的物质的量浓度为( )。 (A)一定大于0.001 mol·L-1 (B)一定等于0.001 mol·L-1 (C)一定小于0.001 mol·L-1 (D)以上说法均欠妥 8.常温下, 某溶液中水的电离度a=10-10/55.5(%), 该溶液的pH可能是( )。 (A)12 (B)10 (C)4 (D)3 9.在室温下,等体积的酸和碱的溶液混合后,pH一定少于7的是( )。 (A)pH=3的HNO3跟pH=11的KOH溶液 (B)pH=3的盐酸跟pH=11的氨水 (C)pH=3硫酸跟pH=11的氢氧化钠溶液 (D)pH=3的醋酸跟pH=11的氢氧化钡溶液 10.下列叙述中,正确的是( )。 (A)中和10 mL 0.1mol·L-1 醋酸与中和100 mL 0.01mol·L-1 的醋酸所需同种碱溶液的量不同 (B)等体积pH=3的酸溶液pH=11的碱溶液相混合后,溶液的pH=7 (C)体积相等, pH相等的盐酸和硫酸溶液中, H+离子的物质的量相等 (D)pH=3的甲酸溶液的[H+]与pH=11的氨水溶液的[OH- ]相等 11.今有a·盐酸 b·硫酸 c·醋酸三种酸: (1)在同体积,同pH的三种酸中,分别加入足量的碳酸钠粉末, 在相同条件下产生CO2的体积由大到小的顺序是_________________。 (2)在同体积、同浓度的三种酸中,分别加入足量的碳酸钠粉末,在相同条件下产生CO2的体积由大到小的顺序是_________________。 (3)物质的量浓度为0.1 mol·L-1的三种酸溶液的pH由大到小的顺序是___________;如果取等体积的0.1 mol·L-1的三种酸溶液,用0.1 mol·L-1的NaOH溶液中和,当恰好完全反应时,消耗NaOH溶液的体积由大到小的顺序是______________(以上均用酸的序号填写)。 12.在25℃时, 有pH=a的盐酸和pH=b的苛性钠溶液,现取VamL盐酸用该苛性钠溶液中和,需VbmL苛性钠溶液。若a+b=13,则Va/Vb=____________。 13.将pH=3的弱酸溶液稀释100倍,该溶液的pH范围为:__________________。 课堂练习1答案:1CD,2AD,3C,4B,5BD,6D,7D,8AC,9D,10CD。11.(1)c>b=a 。(2)b>a=c。(3)c>a>b 。 b>c=a 。12.1:10。13.3查看更多