[教学目标]
1.知识目标
(1)理解水的电离、水的电离平衡和水的离子积。 (2)使学生了解溶液的酸碱性和pH的关系。 2.能力和方法目标
(1)通过水的离子积的计算,提高有关的计算能力,加深对水的电离平衡的认识。 (2)通过水的电离平衡分析,提高运用电离平衡基本规律分析问题的解决问题的能力。 3.情感和价值观目标
+-(1)通过水的电离平衡过程中H、OH关系的分析,理解矛盾的对立统一的辩证关系。
(2)由水的电离体会自然界统一的和谐美以及“此消彼长”的动态美。
+
[教学重点和难点]水的离子积。c(H)、pH与溶液的酸碱性的关系。 [教学过程]
[引入]过渡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: 一、水的电离 1.水的电离
+— +—
H2O + H2O H3O + OH 简写为:H2O H + OH [讨论]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,存在电离平衡和电离常数。 写出水的电离常数的表达式。
c(H)c(OH)+—K= 变形得:c(H)·c(OH)=K·c(H2O)
c(H2O)[分析]1L纯水的物质的量是55·6mol,经实验测得25C时,发生电离的水只有1×10mol,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。 2·水的离子积
+—
Kw = c(H)·c(OH)
0+—-7
由于25C时,c(H)= c(OH)= 1×10mol/L
0+—-14
所以25C时,Kw = c(H)·c(OH)=1×10
当温度升高时,Kw如何变化?(电离过程是吸热过程)
0+—-12
100C时,Kw = c(H)·c(OH)=1×10
注:温度升高时Kw增大,所以说Kw时要强调温度。
[思考]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
+ — -14
里,H浓度和OH浓 度的乘积总是一个常数——1×10,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? 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: 电解对水电 溶 液 中 溶 液 中 1 / 6
c(H)与 c(H)· 溶液++0
-7
质 溶液 离平衡 c(H) 的影响 (mol/L) =10>10-7 +c(OH) c(OH) c(OH) 酸碱(mol/L) 比 较 性 =10 -7 ———纯水 加HCl, +盐酸 c(H)增大,平衡左移 加NaOH, —氢氧c(OH)化钠 增大,平衡左移 相 等 10 -14中性 酸性 -7 <10 -7 +-14c(H)> 10 —c(OH) +-14c(H)< 10 —c(OH) <10-7 >10 -7 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,c(H+)与c(OH—)此增彼长,且Kw = c(H+)·c(OH—)不变。
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+)}
看课本P63 图3-7,计算四种溶液的pH,总结溶液的酸碱性与pH的关系。 (2)溶液的酸碱性与pH的关系:
中性溶液c(H+)= 1×10-7mol/L pH=7 酸性溶液c(H+)> 1×10-7mol/L pH<7 碱性溶液c(H+)< 1×10-7mol/L pH>7
(3)适应范围:稀溶液,0~14之间。2·溶液的pH: 作业
课本P65 一、二、1,3
第二节 水的电离和溶液的pH(第2课时)
教学目标]
1.掌握pH相同的强酸与弱酸的几个规律。
2 / 6
2.熟练掌握有关pH的计算。 [教学重点和难点] pH的计算 [教学过程]
+—
[复习]溶液的酸碱性与c(H)、c(OH)及pH的关系? [新授]学生思考、填空、总结规律。 3. 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。
4. pH的有关计算: 计算方法: (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
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pH
②用水稀释到原来体积的100倍
4
③再继续稀释至10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:
+-2
(1)① c(H)=0·005mol/L×2=0·01 mol/L , pH=-lg10=2
+-4-4
② c(H)=0·01mol/L÷100=10 mol/L , pH=-lg10=4 ③ pH=7(强调酸稀释后不会变成碱!)
1031052(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
1041022c(OH—)==5×10-3 1014 c(H+)=5103=2×10-12
3 / 6
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。
1021042所以反应后c(OH—)==5×10-3 1014 c(H+)=5103=2×10-12 pH=-lg(2×10-12)=12-lg2=11·7
溶液呈碱性时,稀释过程中,溶液中OH—的物质的量不变(因溶液中OH—主要来自碱,水电离OH—的量可以忽略不计,而H+只来自水的电离),故c(OH—)减小,所以c(H+)增大,因此计算时,必须抓住OH—去计算,切莫用H+去计算。
作业:1.课本P65 二、2 2.练习册
练习:
0+-13
1.在25C某稀溶液中,由水电离产生的c(H)=10mol/L,下列有关溶液的叙述正确的是 ( )
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
0
2.25C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?
0
3·在80C时,纯水的pH小于7,为什么?
第二节 水的电离和溶液的pH(第3课时)
[教学目标]掌握水的电离的概念和电离平衡的移动规律,培养学生应用水的电离平衡进行计算的能力。
[教学重点]水的电离平衡及影响平衡的因素;有关电离度、水的离子积常数的计算。 [教学难点]水的离子积,有关PH计算。 [教学过程] 复习]:1.水分子的空间构型为______型,H—O键的键角为________水是____
4 / 6
分子(填“极性”或“非极性”)。
2、水的主要物理性质:____________________________。 一:水的电离
1水是一种极弱的电解质,存在电离平衡:______________________,简写成:____________________。
+-2:在25℃时,纯水中H和OH的浓度各等于_____mol/L。
+-则:Kw=[H][OH]=____。此常数不仅适用于纯水,也适用于酸性或碱性的稀溶液。
+-
3:水的电离:H2O+H2O H3O+OH
+-
简写: H2O H+OH
+-
K= c(H)c(OH) c(H2O)
+-
已知纯水的物质的量浓度为55.6mol/L,c(H)·c(OH)=55.6×Kw
+-
Kw= c(H)·c(OH)。(说明水的浓度几乎不变) 4:水的离子积
通常把Kw叫做水的离子积常数,简称水的离子积,只与温度有关。
+--7
已知在25℃时,水中的H浓度与OH浓度均为1×10mol/L,所以在25℃时,Kw= c+--7-7-14(H)·c(OH)=1×10×1×10=1×10。
5:影响水的电离的因素
加入酸或碱,抑制水的电离,Kw不变; 加入某些盐,促进水的电离,Kw不变;
升高温度,电离过程是一个吸热过程,促进水的电离,水的离子积增大,在100℃时,
-12
KW=1×10。
新课的延伸:
+-7
c(H)=1×10mol/L,溶液一定呈中性吗?
+-
说明:溶液或纯水呈中性,是因为溶液中 c(H)=c(OH)。
+-
纯水中溶液H、OH浓度的计算方法:
+-
c(H)=c(OH)=Kw。
25℃时水的离子积常数值; 水的离子积常数与温度的关系;
-+
往纯水中加入稀盐酸和NaOH溶液后,c(OH)、c(H)如何变化?从平衡移动原理加以解释。
二:溶液的酸碱性和PH
讲述:常温时,由于水的电离平衡的存在,不仅纯水,而且在酸性或碱性的稀溶液中,
+-+--14
均存在H、OH,且c(H)·c(OH)=1×10。
1、溶液的酸碱性
+--7
分析:中性溶液中,c(H)=c(OH)=1×10mol/L;
+-+-7
酸性溶液中,c(H)>c(OH),c(H)>1×10mol/L; 碱性溶液中,c(H+)<c(OH-),c(H+)<1×10-7mol/L。
+-+-
强调:①含水的稀溶液中,H与OH共存,H与OH的相对多少决定溶液的酸碱性,但
5 / 6
二者浓度的积必为常数;
②碱性溶液中的c(H)=Kw/c(OH) ;同理,酸性溶液中的c(OH)=Kw/
+
-
-
c(H)。
+-7+-
说明:当我们表示很稀的溶液时,如,c(H)=1×10mol/L,用c(H)或c(OH)表示溶液的酸碱性很不方便。
2、溶液的PH
+
化学上常用c(H)的负常用对数表示溶液酸碱性的强弱:
+
PH=lg{c(H)} 计算:
+-7+-7
纯水中,c(H)= 1×10mol/L , PH=lg{c(H)}=lg 1×10=7;
-2+-2
1×10mol/LHCl溶液,PH=lg{c(H)}=lg1×10=2;
-2+-12+
1×10mol/LNaOH溶液,c(H)=1×10mol/L,PH=lg{c(H)}=12;
-5+
3×10mol/LHCl溶液,PH=lg{c(H)}=5-lg3。
+-n
强调:①c(H)=m×10mol/L,PH=n-lgm。 ②溶液酸碱性与PH值的关系
+-7
中性溶液中,c(H)=1×10mol/L,PH=7; 酸性溶液中, c(H+)>1×10-7mol/L,,溶液酸性越强,溶液的PH值越小; 碱性溶液中, c(H+)<1×10-7mol/L,PH>7,溶液碱性越强,溶液的PH值越大。
+
③c(H)、PH、溶液酸碱性的关系 c(H+) PH 酸碱性 ++
100 0 101 -1 1010 10 10 10 10 10 10 10 0 -2-3-4-5-6-7-8-9-1101 -1102 -1103 -1104 -12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 中性 酸性增强 碱性增强 +-为了方便,PH值的范围:0~14, c(H)或c(OH)大于1mol/L的溶液,直接用溶液浓度表示溶液酸碱性。
新课的延伸:
“P”的含义:负常用对数的意思,引入“POH”:
-
POH=lg{c(OH)},
+-
pH+POH= lg{c(H)}+lg{c(OH)}
+-
= PH=lg{c(H)}·{c(OH)}
=lg Kw =14
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