高二化学水的电离和溶液的pH4教案

§3—2水的电离和溶液的pH4教学目标1．使学生了解水的电离和水的离子积。2．使学生了解溶液的酸碱性和pH的关系。3．使学生掌握纯水及溶液中离子浓度及溶液pH、离子积常数的有关计算及换算。4．培养学生对知识的迁移能力及分析问题、解决问题的能力，并对学生进行对立统一等辩证唯物主义观点的教育。教学重点    水的离子积、 c(H+) 、pH与溶液酸碱性的关系。教学难点    水的离子积，有关pH的简单计算。教学方法    采用类比、推理法，以讲、练结合为主。教具准备    投影仪、电脑教学过程第二课时[复习提问]常温下，溶液中的 c(H+) 和c(OH—)有什么关系?      乘积等于1×10—14[师]溶液的酸碱性由什么决定?                   由H+和OH—浓度的相对大小决定[引入新课]既然溶液中H+和OH—浓度的乘积为一常数，那么只要我们知道溶液中的H+或OH—浓度，就会知道溶液显酸性还是显碱性，如某溶液中H+浓度为1×10—9 mol·L—1 ，我们一看就知道该溶液显碱性，但对于很稀的溶液，离子浓度小，用H+或OH—浓度来表示其酸碱性很不方便，因此，在化学上常用pH来表示溶液的酸碱性，我们这节课就学习pH的有关计算。[板书]  2．溶液的pH[师]我们已经知道，常温下pH=7时溶液呈中性，pH＞7溶液显碱性，pH＜7溶液显酸性，那么pH与溶液中H+浓度有何关系呢?规定溶液的pH等于H+浓度的负对数。[板书] pH＝— lg＜ {c(H+) }[讲述并板书]若某溶液c(H+) = m×10— n mol·L—1 ，那么，该溶液的pH=n —lgm[师]请同学们根据pH的计算方法填写下表。[投影] c(H+)mol·L—1 100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 10-13 10-14    pH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14    酸碱性 ——————酸性减弱——————→中性——————碱性增强——————→  [问]在上表中 c(H+) ＝10—3 mol·L—1 的溶液中，c(OH—)等于多少?    10—11 mol·L—1 [师]你是怎样求出来的?                                 用水的离子积除以c(H+)[师]请同学们做以下练习。[投影] 1．求0．05 mol·L—1  H2SO4溶液的pH。                       PH = 12．求0．5 mol·L—1 的Ba(OH)2溶液的H+浓度及pH。c(H+) = ，pH = 14[指定两个学生板演][师]如果我们已知某溶液的pH，怎样求该溶液的H+或OH—浓度呢?下面我们看一道题。[投影][例]计算pH = 2的H2SO4 溶液的浓度及溶液中OH—浓度。[问]根据pH的计算公式，可推出由pH计算溶液H+浓度的公式吗?[学生回答教师板书]  c(H+) =10—PH[师]下面我们来算一下这道题。[副板书]  解： c(H+) =10—2  mol·L—1 [以下师生边分析边板书]因为1mol H2SO4电离出2molH+，所以 c(H2SO4) =  ＝c(H+) = 0．5×10—2  mol·L—1 =5×10—3  mol·L—1。因为c(OH—)＝ ，所以c(OH—) =   mol·L—1 [师]请同学们自己完成以下练习：[投影]求pH＝9的NaOH溶液中的c(OH—)及由水电离出的c(OH—)。。答案：c(OH—)＝10—5  mol·L—1，c(OH—)水＝c(H+)水 = c(H+) = 10—9  mol·L—1[问题探究]已知100℃时，纯水的离子积为1×10—12，此时纯水的pH等于多少?呈酸性吗?为什么?[学生讨论得出答案]  此时纯水中的pH等于6，但并不呈酸性，而是中性。因为此时水中的c(OH—)＝c(H+) =10—6 mol·L—1，H+和OH—的浓度相等，所以水仍是中性的。[师]那么请同学们计算一下．100℃时，pH = 7的溶液是显酸性还是碱性的? 因为100℃时，pH = 6的溶液是中性的，pH＞6的溶液中，c(OH—)＞c(H+)，因而pH = 7的溶液是碱性的。[总结]从这个问题我们可以看出，只有在常温下，才能说pH＝7的溶液显中性，温度改变时，中性溶液的pH可能大于7，也可能小于7。[师]下面我们看一看溶液在稀释时pH有何变化。[板书] ①溶液稀释后pH的计算[投影]1．常温下，取0．1mL 0．5 mol·L—1 的硫酸，稀释成100mL的溶液，求稀释后溶液的pH。[师]请同学们先求一下稀释前溶液的pH。               (学生计算后回答)  pH＝0[师]稀释后H+的物质的量是否改变?                                  不变[师]请同学们算一下稀释后溶液的pH。 c(H+) =  ，  PH = — lg1×10—3 = 3[师]碱稀释后如何求溶液的pH呢?下面我们再做一道题。[投影]2，PH  = 13的NaOH溶液稀释1000倍，求稀释后溶液的PH。[师]pH = 13的NaOH溶液中c(H+)和c(OH—)分别为多少?c(H+)为10—13 mol·L—1 ，c(OH—)为10—1 mol·L—1[师]NaOH溶液中的H+来源于什么?OH—主要来源于什么?H+来自水的电离，而OH—主要来自NaOH的电离[讲述]NaOH溶液稀释时，由于水的电离平衡发生移动，所以溶液中H+的物质的量也有很大变化，但由NaOH电离出的OH—的物质的量是不变的。所以稀释时溶液中OH—的物质的量几乎不变(由水电离出的OH—可忽略不计)。在计算碱溶液稀释后的pH时，必须先求出稀释后溶液中的OH—浓度，再求出H+，然后再求溶液的pH。下面我们做一下第2题。[以下边分析边板书]解：pH = 13的NaOH溶液中c(OH—) =   mol·L—1 ，稀释1000倍后，c(OH—)＝ mol·L—1，所以c(H+)= =  mol·L—1，pH＝ — lg10—10 = 10。[投影练习]1．常温下，将0．05mL 1 mol·L—1 的盐酸滴加到50mL纯水中，求此溶液的pH。2．PH = 10的NaOH加水稀释至原来的100倍，求稀释后溶液的pH。答案：1．pH＝3      2．pH＝8。[师]如将pH = 5的HCI溶液稀释1000倍，溶液的pH为多少?[生甲]pH＝8。      [生乙]pH接近于7但比7小。[师]酸稀释后可能变成碱吗?                                    不能[师]所以甲的回答是错误的。[讲述]在上述的几道题中，实际上我们都忽略了水的电离。但当溶液很稀，由溶质电离出的H+或OH—浓度接近10—7 mol·L—1 时，水的电离是不能忽略的，忽略水的电离，会引起很大误差。下面我们共同计算pH = 5的HCI溶液稀释1000倍后的pH。[副板书]解：设pH = 5的HCI取1体积，水取999体积。则稀释后c(H+) = ≈1．1×10—7 mol·L—1 pH ＝7— lg1．1＜7。[师]同学们从以上的几道例题可以找出溶液稀释时pH的计算规律吗?[学生讨论后回答，教师总结并板书]a．pH＝n的强酸稀释10m倍，稀释后pH＝n + m；b．pH＝n的强碱稀释10m倍，稀释后pH＝n — m； c．若按上述公式算出的pH改变了溶液本身的性质，则稀释后pH一定接近7，酸略小于7，碱略大于7。[师]下面我们再讨论溶液混合时pH的计算方法。[板书] ②溶液混合后pH的计算[投影]1．将pH＝8和pH = 10的两种NaOH溶液等体积混合后，溶液中c(H+)最接近(   )A． ×(10—8 + 10—10) mol·L—1      B．(10—8 + 10—10) mol·L—1C．(1×10—4 + 5×10—10) mol·L—1    D．2×10—10 mol·L—1分析：两种性质相同的溶液混合后，所得溶液的浓度可根据溶质和溶液体积分别相加后，再重新求解，要求碱溶液的pH，必须先求混合液OH—浓度。[副板书]解：因为pH = 8，所以c(H+)＝10—8 mol·L—1 ，则c(OH—) =  = 10—6 mol·L—1 ，又因为pH＝10，所以c(H+)=10—8mol·L—1，则c(OH—) = =10—4mol·L—1。等体积混合后，c(OH—)= ≈ ×10—4 mol·L—1，所以c(H+)＝  mol·L—1 ，所以答案为D。[投影]2．常温下，pH＝4的HCl和pH＝10的NaOH等体积混合，求混合液的pH。[启发学生思考]酸的c(H+)和碱的c(OH—)分别为多少?盐酸和NaOH以等物质的量反应后生成什么?[结论]混合液pH = 7。[师]请同学们讨论一下pH＝5的盐酸和pH＝10的NaOH等体积混合溶液显什么性?pH＝3的盐酸与pH=10的NaOH等体积混合后溶液显什么性?你从中可找到什么规律?[学生讨论后回答，教师总结并板书]强酸和强碱等体积混合 [讲述]我们这节课主要学习了pH的计算方法，从pH的取值范围我们可以看出，当H+或OH—浓度大于1 mol·L—1 时，用pH表示溶液酸碱性并不简便，此时pH会出现负值，因此，对于c(H+)或c(OH—)大于1 mol·L—1 的溶液，直接用H+或OH—浓度来表示溶液的酸碱性。我们这节课学习的溶液的pH与生产、生活有着密切的联系，是综合科目考试的热点。下面请同学们讨论以下两题：[投影]1．人体血液的pH保持在7．35～7．45，适量的CO2可维持这个pH变化范围，可用以下化学方程式表示：H2O + CO2 H2CO3  H+ + HCO3—，又知人体呼出的气体中CO2体积分数约5％。下列说法正确的是………………………(  AC )A．太快而且太深的呼吸可以导致碱中毒(pH过高)D．太快而且太深的呼吸可导致酸中毒(pH过低)C太浅的呼吸可导致酸中毒(pH过低)D．太浅的呼吸可导致碱中毒(pH过高)2．生物上经常提到缓冲溶液，向缓冲溶液中加少量酸或少量碱，pH几乎不变。举例说明生物上常见的缓冲溶液加酸或加碱时pH几乎不变的原因。答案：常见的缓冲溶液：①Na2CO3与NaHCO3 ②NaH2PO4与Na2HPO4 ③NH4Cl与NH3·H2O 等。以NH4Cl与NH3·H2O为例说明：在NH4Cl与NH3·H2O的混合溶液中，NH4Cl＝NH4+ + CI—，NH3·H2O?NH4+ + OH—，加酸时NH3·H2O电离出的OH—中和了加进去的H+，使NH3·H2O电离平衡正向移动，溶液pH几乎不变。加碱时，溶液中的NH4+、与OH—结合，生成NH3·H2O，使溶液pH几乎不变。[布置作业]课本习题二、三2