水的离子积和溶液的PH值

水的离子积和溶液的PH值一、 教学目标知识与技能1、 水的电离平衡和水的离子积。2、 水的电离平衡的特点以及影响因素的讨论3、 溶液的酸碱性和pH的关系。4、 各种溶液PH的计算，以及有关溶液混合时PH的计算。过程与方法培养学生的归纳思维能力及知识的综合应用能力。通过酸、碱对水的电离平衡的影响的讨论，培养学生运用所学的电离理论，独立分析问题、解决问题的能力。通过pH的教学，培养学生的计算能力，并对学生进行科学方法教育。情感、态度、价值观对学生进行对立统一及事物间相互联系与相互制约的辩证唯物主义观点的教育。二、 教材分析本节的第一部分重点介绍水的电离和水的离子积常数，是对上一节电离平衡的具体应用，同时又为接下来学习溶液酸碱性作必要的准备。一开始，教材根据水有微弱导电性的实验结论，说明水是极弱的电解质，突出了化学研究以实验事实为依据的原则。然后，应用电离平衡理论，用电离平衡常数推导出水的离子积常数，使水的离子积常数的概念有了充分的理论依据，也反映了两个常数之间的内在联系，便于学生理解温度、浓度等外界条件对水的离子积常数的影响。本节的第二部分为溶液的酸碱性和pH。教材首先指出常温下即便是在稀溶液中，水的离子积仍然是一个常数，由此进一步说明c(H+)和c(OH-)的相对大小是决定溶液的酸碱性的根本原因。在具体分析了溶液的酸碱性和c(H+)、c(OH-)的关系之后，结合实际说明了引入pH的必要性，这也为后面讨论pH的范围埋下了伏笔。在给出了pH的表达式之后，教材随即介绍了pH的简单计算，并在分析计算结果的基础上讨论了溶液的酸碱性和pH的关系，最后强调了pH的应用范围。从教材编排的看，整节内容环环相扣、层层递进，成为一个前后紧密联系的整体。教材还安排了“资料”和“阅读”，这不仅可以丰富学生的知识，更有利于培养学生理论联系实际的良好学习习惯。还应注意的是，根据新的国家标准，教材将“pH值”改称为“pH”。教学中要以教材为准，不可读错。三、教法建议迁移电离平衡理论学习水的电离。可以提出这样的问题“实验证明水也有极弱的导电性，试分析水导电的原因”，以问题引发学生的思考，由学生自己根据所学的电离理论得出“水是极弱的电解质，纯水中存在水的电离平衡”的结论。对于学生层次较高的班级，利用化学平衡常数推导水的离子积常数，可以在教师指导下由学生独立完成；对于学生层次较低的班级，可以以教师为主进行推导。推导水的离子积常数，目的在于使学生认识水的离子积常数与水的电离平衡常数之间的联系，更好地理解水的离子积常数只随温度变化而变化的原因。教学中切不可把重点放在使学生掌握水的离子积常数的推导方法上。可以利用电脑动画，演示水的电离过程，增强直观性，加深学生对知识的理解，并激发学生兴趣，巩固所学知识。讨论溶液的酸碱性时，应先让学生分析酸、碱对水的电离平衡的影响，分析水中加入酸或碱后c(H+)和c(OH-)的变化。再根据KW=K・c(H20)，说明对于稀溶液而言，c(H20)也可看作常数。因此，只要温度一定，无论是纯水还是稀溶液在KW都为常数，或者说c(H+)和c(OH-)的乘积都是定值。进而得出水溶液的酸碱性是由c(H+)和c(OH-)的相对大小所决定的结论，并具体说明二者之间的关系。关于pH的教学可以分以下几步进行。先说明引入pH的意义，再给出计算式，介绍有关pH的简单计算，最后总结溶液的酸碱性和pH的关系，并强调pH的使用范围。对于学生层次较高的班级，可以让学生通过讨论来确定pH的使用范围。可安排学生课下阅读课后的“资料”和“阅读”材料，开阔视野，增长知识教学过程第一课时：重点：水的电离、水的电离平衡常数、水的离子积水的电离平衡特点及影响因素难点：外加试剂对水的电离平衡的影响因素溶液中的氢离子和氢氧根离子浓度与由水电离出的氢离子和氢氧根离子浓度的关系。［引入新课］在初中我们学习了溶液的酸、碱度可用pH值表示，这是为什么呢？为什么可以用pH表示溶液的酸性，也可以表示溶液的碱性？唯物辩证法的宇宙观认为：“每一事物的运动都和它周围的其他事物相互联系着和相互影响着。”物质的酸碱性是通过水溶液表现出来的，所以，为了从本质上认识溶液的酸碱性，就要了解水的电离情况。、水的电离［实验演示］用灵敏电流计测定纯水的导电性。现象：灵敏电流计指针有微弱的偏转。说明：水能导电，但极微弱。分析原因：纯水导电的原因是什么？结论：水是一种极弱的电解质，它能微弱地电离，生成H30+和0HH2O+H2O====H30++0H-通常简写为：H20====H++OH-水总是电离出等量的H+和0H-,从实验可知，在25°C时，1L纯水中只有1x10-7molH20电离，即纯水中［H+］=［OH-］=1xlO-7mol.L-1讨论：在酸碱溶液中，水电离出来的［H+］和［0H―］是否相等？根据电离平衡常数的定义有：K=c(H+)・c(OH-)/c(H20)则：c(H+)・c(0H-)=K・c(H2O)在25C时，由于电离的水很少，故c(H2O)=55.6mol・L-1为一常数，K也为一常数。常数乘常数必然为一个新的常数，用KW表示，因此有：c(H+)・c(OH-)=KWKW为水的离子积常数，简称为水的离子积。在25C时，水中H+浓度和OH-浓度都是1x10-7mol・L-1，所以KW=c(H+)・c(OH-)=1xl0-7x1x10-7=1x10-14，此时的［H+］和［OH-］是溶液中的总量。Kw的应用：根据溶液中的［H+］，求溶液中的［OH-］，反之亦然。Kw的大小只与温度有关25C时，Kw=1x10-14,100C时，Kw=1x10-12引伸：其他体系中也存在着类似的关系。为什么酸溶液中还有OH-?碱溶液中还有H+?它们的浓度是如何求出来的？小结：①在酸溶液中，H+浓度近似看成是酸电离出来的H+浓度，则OH-来自于水的电离。且25°C时，溶液中c(H+)・c(OH-)=1x10-14②在碱溶液中，OH-浓度近似看成是碱电离出来的OH-浓度浓度，而H+则是来自于水的电离。且25C时，c(H+)・c(OH-)=1x10-14、水的电离平衡特点及影响因素：1、 温度对水电离的影响想一想水的电离是吸热？还是放热？当温度升高，水的离子积是： (升高，降低或不变)当温度降低，水的离子积是： (“增大”，“减小”或“不变”)［结论］水的电离是个吸热过程，故温度升高，水的离子积增大°25C时，KW=1x10-14 ;100C时，KW=1x10-12。注意：水的离子积只随温度的改变而改变问题与讨论、在水中加入盐酸后，水的电离平衡是否移动？离子积是否发生改变？、在水中加入强碱后，水的电离平衡是否移动？离子积是否发生改变？、在酸碱溶液中，水电离出来的［H+］和［OH―］是否相等？、100C时，水的离子积为10—12，求［H+］为多少？2、 外加试剂对水电离的影响水的离子积是水电离平衡时的性质，它不仅适用于纯水，也适用于任何酸、碱、盐稀溶液。即任何物质的水溶液中，25C时，KW=c(H+)・c(OH-)=1x10-14讨论3:直接增大［H+］在H2OH++OH-平衡中加入(酸或强酸的酸式盐或中强酸的酸式盐),增大［H+］，则平衡向—移动，a水，水的电离被，由于水的电离平衡仍然存在，Kw，则［OH-］必然会。说明：(1)NaHSO4相当于一元强酸。NaH2PO4、NaHSO3溶液也显酸性。除NaH2PO4、NaHS03外，其它弱酸的酸式盐不显酸性。讨论4:直接增大［OH-］在H2OH++OH-平衡中，加入—，增大［OH-］，则平衡向—移动，a水 ，水的电离被 ，由于水的电离平衡仍然存在，Kw ，则［H+］必然会 。小结:(1)在纯水中分别加入等量的H+和OH-时，能同等程度地抑制水的电离，并使水电离出的［H+］和［OH-］均小于10-7mol丄-1。如果一个溶液中水的电离度小于纯水，即水的电离被抑制，表明既可以是加入酸或某些酸式盐，也可以是加入碱，则该溶液既可以显酸性也可以显碱性。问题与讨论求1mol/L盐酸溶液中水电离出来的［H+］为多少？在酸溶液中水电离出来的［H+］和酸电离出来的［H+］什么关系？练习1、 (1)常温下，浓度为1xl0-5mol/l的盐酸溶液中，由水电离产生的C(H+)是多少？(2常温下浓度为1x10-5mol/l的NaOH溶液中，由水电离产生的C(OH-)是多少？(3)常温下，某溶液中由水电离产生的C(H+)=10-9mol/l，则此溶液有可能是( )A、HCl B、NaCl C、NaHSO4D、NH4Cl结论：在常温下，由水电离产生的c(H+)=1x10-9mol/1的溶液，则该溶液可能是酸性也可能是碱性。2、 常温的某无色溶液中，由水的电离产生的C(H+)=1x10-12mol/l，则下列各组离子肯定能共存的是()A、Cu2+NO3-SO42-Fe3+B、Cl-S2-Na+K+C、SO32-NH4+K+Mg2+D、Cl-Na+NO3-SO42-第二课时：教学重点：1、 溶液的酸碱性与C(H+)、C(OH-)的关系2、 溶液PH的定义3、 溶液PH与C(H+)、C(OH-)的关系教学难点：1、 溶液PH的测定方法2、 溶液PH的简单计算3、 水的电离平衡与溶液PH的关系教学过程：引言：、溶液的酸碱性和pH由于水的电离是一种平衡，不仅是纯水，就是酸性或碱性溶液里，H+、OH-都存在。在纯水和中性溶液中，c(H+)=c(OH-);酸性溶液可以认为是向中性溶液加入了大量H+,这样破坏了水的电离平衡，使得c(H+)>c(OH-);碱性溶液可以认为是向中性溶液中加入了大量OH-,使水的电离平衡受到了破坏，这样使得c(OH-)>c(H+)。即在溶液中c(H+)越大，酸性越强；c(H+)越小，酸性越弱。1、溶液的酸碱性和溶液中c(H+)、c(OH-)的关系。无论是酸溶液中还是碱溶液中都同时存在H+和OH—!而且在一定温度下是定值！常温下，溶液的酸碱性跟H+和OH—浓度的关系：中性溶液 [H+]=[OH—]=1xlO—7mol/L酸性溶液 [H+]>[OH—]>1xl0—7mol/L碱性溶液 [H+]v[OH—]<1xl0—7mol/L分析与思考：(1)、中性溶液中[H+]—定等于1xl0—7mol/L、当溶液[OH—]=1x10—6mol/L时，溶液一定显碱性，当溶液中[H+]=1x10—6mol/L时，溶液一定显酸性，对吗？为什么？、当溶液中[H+]与[OH—]是怎样的关系时，能确定溶液一定显酸性、中性或碱性。、如果[H+]不等于[OH―]则溶液一定呈现酸碱性。(5)、如果[H+]/[OH―]的值越大则酸性越强。、电离度越大的酸溶液则酸性越强。、对水升高温度电离度增大，酸性增强。2、 溶液的PH和溶液中c(H+)、c(OH-)的关系。引论：在溶液中用氢离子或氢氧根离子浓度来表示酸碱性强弱很不方便，为此，化学上常用pH来表示溶液酸、碱性的强弱：pH=-lg{c(H+)}pOH=-lg[OH—]例如，常温时纯水中c(H+)=10-7故pH=-lg10-7=7PH+pOH=14常温下溶液的pH和溶液的酸碱性以及溶液中c(H+)、c(OH-)的什么关系在中性溶液中[H+]=[OH—]=1xlO—7mol/LpH=7在酸性溶液中[H+]>[OH—]>1xl0—7mol/LpH<7在碱性溶液中[H+]<[OH—]<1xl0—7mol/LpH>7溶液的酸性越强，其pH越小；溶液的碱性越强，其pH越大。分析与思考：关于溶液的pH值一一正误判断、一定条件下pH值越大，溶液的酸性越强。、用pH值表示任何溶液的酸碱性都很方便。、强酸溶液的pH值一定大。、pH值等于6是一个弱酸体系。、pH值有可能等于负值。、pH值相同的强酸和弱酸中[H+]相同摩尔浓度相同。3、 pH测定方法测定方法：酸碱指示剂法、pH试纸法、pH计法等。酸碱指示剂一般是弱的有机酸或弱的有机碱，他们的颜色变化是在一定的pH值范围内发生的。我们把指示剂发生颜色变化的pH值范围叫做指示剂的变色范围。pH 1234567891011121314甲基 红色橙黄色

石蕊酚酞红色无色石蕊酚酞红色无色紫色蓝色浅红色红色4、pH的简单计算例题1:在259时，0.01mol/L盐酸溶液，PH等于多少？例题2、在259时,0.01mol/L醋酸溶液,PH如何计算？其数值与0.01mol/L盐酸溶液的PH相等吗？为什么？［总结提高］关键:抓住氢离子进行计算！例题3:在259时，的氢氧化钠溶液，等于多少？例题4、在259时,0.01mol/L氨水溶液,PH如何计算？其数值与0.01mol/L氢氧化钠溶液的PH相等吗？为什么？［总结提高］关键:抓住氢氧根离子进行计算！小结：相同温度下，相同浓度的弱酸PH大于强酸。相同浓度的弱碱PH小于强碱。讨论：PH相同的弱酸和强酸溶液，物质的量浓度相同吗？哪种溶液的浓度大？PH相同的弱碱和强碱溶液，物质的量浓度相同吗？哪种溶液的浓度大？达标检测：1、 259的下列溶液中，碱性最强的是：A.pH=11的溶液 B.c(OH-)=0.12mol/L的溶液C.1L中含有4gNaOH的溶液D.c(H+)=1x10-10mol/L的溶液2•相同物质的量浓度的下列溶液中pH最大的是()KOH(B)Ba(OH)2(C)HCl(D)H2SO43．下列说法正确的是()酸溶于水后能促进水的电离，碱溶于水后能抑制水的电离。强酸溶于水后能抑制水的电离，弱酸溶于水后能促进水的电离。任何条件下，只要c(H+)>c(OH-)，溶液就一定显酸性。任何条件下，只要pH>7，溶液就一定显碱性。4．某无色溶液中加入甲基橙呈现黄色，加入酚酞仍为无色，加入石蕊呈现红色，则该无色溶液的pH应为()(A)3.1~5 (B)4.4~5 (C)5~8 (D)4.4~85、 (1)加热稀NaOH溶液(忽略溶液的蒸发)，则NaOH溶液的PH加热前与加热后相比()⑵加热稀H2SO4溶液(忽略溶液的蒸发)，则H2SO4溶液的PH加热前与加热后相比()A、前者大 B、后者大C、相等 D、不能肯定6、 纯水在109和509的PH，前者与后者的关系是( )A、前者大B、后者大C、相等D、不能确定第三课时教学重点：1、 关于溶液PH的有关计算2、 各种溶液混合时PH变化的计算规律3、 强弱电解质稀释时PH变化的规律教学难点：1、 相同PH的强酸(强碱)和弱酸(弱碱)中和时所需强碱(强酸)的量的分析2、 等体积PH不同的强酸混合后溶液PH的计算3、 强酸和强碱混合后溶液PH的计算教学过程引言：正所谓“学海无涯”。我们正像一群群鱼儿在茫茫的知识之海中跳跃、嬉戏，在知识之海中出生、成长、生活。我们离不开这维持学习思维生活的“题海的海水”，如果跳出这个“海洋”，到“陆地”上去生活，我们的思维增长就会被无情的“太阳”晒死。1、pH值计算1——酸的稀释例题：在259时，pH值等于5的盐酸溶液稀释到原来的10倍，pH值等于多少？稀释到1000倍后，pH值等于多少？解：pH=-lg[H+]=-lg(10一5+9x10—7)/10=-lg10—6=6pH=-lg[H+]=-lg(10—5+999x10—7)/1000=-lg1.1xl0一7=7-lg1.1=6.96 关键：抓住氢离子进行计算！练习：在259时，pH值等于4的盐酸溶液稀释到原来的10倍，pH值等于多少？稀释到1000倍后，pH值等于多少？稀释到10n倍后PH值等于多少？在259时，pH值等于5的醋酸溶液稀释到原来的10倍，pH值取值范围？稀释到1000倍后，pH值取值范围？稀释到10n倍后PH值的取值范围？小结：①强酸的稀释相当于对原酸溶液中c(H+)的稀释弱酸的稀释需要考虑稀释增大了弱酸的电离度强酸、弱酸的稀释规律PH=a的强酸、弱酸加水稀释10n的PH为：强酸：PH=a+n(注意：a+n<7)弱酸：a<PH<a+n(注意：a+n<7)2、pH值计算2一一碱的稀释例题：在259时，pH值等于9的强碱溶液稀释到原来的10倍，pH值等于多少？稀释到1000倍后，pH值等于多少？解：OH—=(10—5x1+9x10—7)/10=10—6pH=-lg[H+]=-lgKW/[OH—]=-lg10—8=8OH—=(10—5x1+999x10—7)/1000=1.1x10—7pOH=-lg[OH—]=6.96pH=14-6.96=7.04关键：抓住氢氧根离子离子进行计算！练习：在259时，pH值等于9的强碱溶液稀释到原来的10倍pH值等于多少？稀释到1000倍后，pH值等于多少？稀释10n倍后，溶液PH值等于多少？在259时，pH值等于10的氨水溶液稀释到原来的10倍，pH值的取值范围？稀释到1000倍后，pH值的取值范围？稀释10n倍后，溶液PH值的取值范围？小结：①强碱的稀释相当于对原酸溶液中c(OH-)的稀释②弱碱的稀释需要考虑稀释，增大了弱碱的电离度③强碱、弱碱的稀释规律PH=b的强碱、弱碱加水稀释10n的PH为：强碱：PH=b-n(注意：b-n>7)弱碱：b-n<PH<n(注意：b-n>7)酸、碱溶液无限稀释时，PH能无限接近7。且酸不能大于7,碱不能小于7。即溶液稀释，酸、碱性不变3、 pH值计算3——强酸与强酸混合例题：在259时，pH值等于1的盐酸溶液1L和pH值等于4的硫酸溶液1000L混合pH值等于多少？解:pH=-lg[H+]=-lg(1x10—1+1000x10—4)/(1+1000)=-lg2x10—4=4-lg2=3.7例题：在259时，pH值等于1的盐酸溶液和pH值等于4的硫酸溶液等体积混合pH值等于多少？解:pH=-lg[H+]=-lg(1x10—1+1x10—4)/(1+1)=-lg5x10—2=2-lg5=1.3pH混=pH小+0.3练习：在259时，pH值等于1硫酸溶液与PH值等于3盐酸溶液等体积混合。求混合后溶液的pH值等于多少？在259时，pH值等于5硫酸溶液与PH值等于6盐酸溶液等体积混合。求混合后溶液的pH值等于多少？4、 pH值计算4——强碱与强碱混合例题：在259时，pH值等于9和pH值等于11的两种氢氧化钠溶液等体积混合pH值等于多少？解：[OH—]=(1x10—5+1x10—3)/(1+1)pOH=-lg[OH—]pOH=-lg5x10-4=4-lg5=3.3pH=14-pOH=10.7pH混=pH大-0.3练习：在259时，PH等于11氢氧化钠溶液与pH值等于8的氢氧化钡溶液等体积混合。求混合后溶液的pH值等于多少？在259时，PH等于11氢氧化钠溶液与pH值等于10的氢氧化钡溶液等体积混合。求混合后溶液的pH值等于多少？5、pH值计算5——强酸与强碱混合例题：在259时，100mlO.6mol/L的盐酸与等体积0.4mol/L的氢氧化钠溶液混合后,溶液的pH值等于多少？解：NaOH+HCl=NaCl+H2O0.04 0.06pH=-lg[H+]=-lg0.02/（0.1+0.1）=-lg10—1=1例题：在259时，100mlO.4mol/L的盐酸与等体积0.6mol/L的氢氧化钠溶液混合后,溶液的pH值等于多少？解：NaOH+HCl=NaCl+H2O0.06 0.04pOH=-lg[OH—]pOH=-lg0.02/（0.1+0.1）=1 pH=14-pOH小结：强酸与强碱间混合的计算方法：先判断过量若恰好完全反应，溶液呈中性，PH=7若酸过量，则应先算出剩余H+浓度，再计算PH（注意:混合后溶液体积的改变）若碱过量，则应先算出剩余OH-浓度，再计算POH，最后计算PH（注意:混合后溶液体积的改变）若强酸和强碱溶液的PH之和等于14，则两者等体积混合后，PH=7,若强酸和强碱溶液的PH之和大于14，则两者等体积混合后，PH>7，若强酸和强碱溶液的PH之和小于14，则两者等体积混合后，PH<7,讨论：在259时，PH值等于5的盐酸与PH值等于9的氨水溶液等体积混合后，溶液的pH值等于多少？在259时，PH值等于5的醋酸与PH值等于9的氢氧化钠溶液等体积混合后，溶液的pH值等于多少？讨论：将PH=4的盐酸溶液与PH=10的某碱溶液等体积混和，所得溶液的PH值是()TOC\o"1-5"\h\zA、=7 Bs＞7C.＜7 D、＞7讨论：将PH=6的某酸溶液与PH=8的氢氧化钡溶液等体积混和，所得溶液的PH值是()A、=7 B、＞7C、＜7 D、＞7注意：关于pH值的计算的一般规律1、 酸性溶液：按C-CH+ipH2、 碱性溶液：按CtCOH-tCH+—pH3、 强酸、强碱溶液的稀释后的溶液：对于酸溶液中的CH+,每稀释10n倍,pH增大n个单位，但增大后不超过7，酸仍为酸！对于碱溶液中的COH-，每稀释10n倍，pH减少n个单位，但减少后不小于7，碱仍为碱！PH值相同的强酸与弱酸(或强碱与弱碱)，稀释相同的倍数，pH变化为强酸变化大，弱酸变化小。极稀溶液中的pH值的计算，应考虑水