第二节 水的电离和溶液的酸碱性全节教案Word文档格式.docx
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了解pH在工农业生产和科学研究中的重要作用。
2、过程与方法:
(1)经历对水的离子积常数的分析,加深对弱电解质电离平衡的认识,了解一般与特殊的辩证关系。
(2)经历对溶液中H+和OH-浓度的变化对酸碱性的影响分析,体会对立统一与由量变到质变的辩证思想。
(3)通过亲手操作酸碱滴定实验与误差分析,体会操作原理对具体操作步骤和方法的指导作用,训练思维的有序性和严谨性。
3、情感态度与价值观:
(1)了解化学定量分析的方法,体验化学在科学研究中作用和地位,提高学生的科学素质。
(2)通过酸碱溶液中离子浓度对溶液性质的影响,培养学生辩证唯物主义的世界观和方法论。
四、教学重点和难点:
本节教学重点:
溶液的酸碱性与其定量表示方法,酸碱滴定的原理与操作
本节教学难点:
溶液的酸碱性的定量表示方法,酸碱滴定的操作
五、课时安排:
3课时
六、教学过程:
第一课时
【引入】
由复习强电解质盐酸的电离和弱电解质醋酸的电离入手,提出问题——水是如何电离的?
如何用实验证明水的电离过程?
精确的纯水导电实验
[设计意图]从运用已学知识分析、推导新知识入手,减少学生的陌生感,做好知识的铺垫。
一.水的电离与水的离子积常数
[教师]精确的纯水导电实验说明什么?
[学生]水是一种极弱的电解质,电离方程式可表示为:
H2O+H2O
H3O++OH-或H2O
H++OH-
[教师]请用公式表述水的电离常数
[学生]
[分析]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Kww表示,即为水的离子积常数,简称水的离子积。
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
[探究]影响水的电离平衡的因素
[教师]情景1:
观察下表的数据
t(℃)
90
100
Kw/10-14
0.134
0.292
0.681
1.01
2.92
5.47
38.0
55.0
1)从以上数据中发现什么递变规律?
2)以上数据说明温度与水的电离程度之间存在什么关系?
[学生小结]在H2O
H++OH-中,
升高温度,水的电离程度______,水的电离平衡向____移动,Kw_____。
降低温度,水的电离程度______,水的电离平衡向____移动,Kw_____
[PPT小结]温度越高,Kw越大。
Kw在一定温度下是个常数。
升高温度,促进水的电离。
水的电离是一个吸热过程。
[教师]水的离子积Kw=[H+][OH-]=1×
10-14不仅适用于纯水,也适用于稀的电解质水溶液。
[教师]情景2:
比较下列情况下,C(H+)和C(OH—)的值或变化趋势。
纯水
加入少量盐酸
加入少量NaOH
C(H+)
C(OH—)
C(H+)与C(OH—)大小比较
[学生小结]:
对于电离平衡 H2O
H++OH-中
c(H+)
c(OH-)
c(H+)与c(OH-)大小比较
Kw
酸碱性
水的电离平衡
蒸
馏
水
蒸馏水
加酸后
加碱后
[设计意图]加深对水的离子积常数Kw的认识与理解,为Kw在酸碱溶液中的应用做好准备。
[教师]情景3:
有哪些方法可以抑制水的电离?
[学生]加酸、加碱、降温。
[教师小结]酸、碱由于电离产生的H+或OH-对水的电离平衡起抑制作用,使水的电离程度减小,而某些盐溶液中由于Ac-、NH4+等“弱离子”因结合水电离出的H+或OH-能促进水的电离平衡(下一节介绍),使水的电离程度增大,但无论哪种情况,只要温度不变,KW就不变。
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。
[教师]情景4:
请计算
(1)常温下,浓度为1×
10-5mol/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1×
10-5mol/L的NaOH溶液中,由水电离产生的c(OH-)是多少?
(3)在常温下,由水电离产生的c(H+)=1×
10-9mol/L的溶液,则该溶液的酸碱性如何?
[引申]判断溶液酸碱性强弱的依据是什么?
[学生小结]溶液的酸碱性
酸性溶液:
c(H+)______c(OH—),c(H+)______1.0×
碱性溶液:
c(H+)______c(OH—),c(H+)______1.0×
中性溶液:
二.c(H+)和c(OH-)与溶液酸碱性、pH的关系
[教师]溶液的酸碱性如何表示?
1、溶液的酸碱性可用c(H+)与c(OH-)表示。
2、c(H+)和c(OH-)都较小的稀溶液(<1mol/L),化学上常采用pH来表示溶液酸碱性的强弱。
pH表示c(H+)的负对数,pH=-lg[H+]
中性溶液c(H+)=1×
10-7mol/LpH=7
酸性溶液c(H+)>1×
10-7mol/LpH<7
碱性溶液c(H+)<1×
10-7mol/LpH>7
[小结]pH的适应范围:
稀溶液,0~14之间;
酸性溶液中c(H+)越大,酸性越强,pH越小;
碱性溶液中c(OH-)越大,c(H+)越小,pH越大,碱性越强。
[教师]如何测定pH?
pH的测定方法:
粗略测定:
(1)酸碱指示剂——甲基橙、石蕊、酚酞
常用酸碱指示剂与其变色范围:
指示剂
变色范围的pH
石蕊
<5红色
5~8紫色
>8蓝色
甲基橙
<3.1红色
3.1~4.4橙色
>4.4黄色
酚酞
<8无色
8~10浅红
>10红色
(2)pH试纸——最简单的方法。
操作:
将一小块pH试纸放在洁净的玻璃片上,用玻璃棒沾取未知液点试纸中部,然后与标准比色卡比较读数即可。
注意:
①事先不能用水湿润pH试纸;
②只能读取整数值或范围
精确测定:
pH计
三.pH的应用
第二课时
四.pH值的计算
[教师]pH是氢离子浓度的负对数(室温),pH=—lgc(H+)
pH值计算1——单一溶液
[练习1]取1mol/L的HCl溶液,其pH是多少?
取1mol/L的硫酸,其pH是多少?
[设计意图]强调c(H+)=n(H+)/V(aq),pH=—lgc(H+),
[练习2]1mLpH=3的HCl溶液,其c(H+)是多少?
[设计意图]强调pH值计算公式的变式:
c(H+)=10-pH
[巩固练习]
1.同一浓度的强酸与弱酸的pH值的比较,如0.1mol/L的盐酸与0.1mol/L的醋酸的pH值的比较
2.同一浓度的强碱与弱碱的pH值的比较,如0.1mol/L的NaOH溶液与0.1mol/L的氨水的pH值的比较
3.同一pH值的强酸(如盐酸)与弱酸(如醋酸)的浓度比较:
c(HCl)与c(HAc)的关系
4.同一pH值的强碱(如NaOH溶液)与弱碱(如氨水)的浓度比较:
c(NaOH)与c(NH3·
H2O)的关系
5.体积相同、pH相同的HCl溶液和CH3COOH溶液,与NaOH溶液中和时两者消耗NaOH的物质的量
A.相同B.中和HCl的多C.中和CH3COOH的多D.无法比较
[学生小结]强弱电解质酸溶液的浓度与氢离子浓度的比较
[设计意图]应用强弱电解质的概念于pH值的计算,有助于新旧知识的联系与应用。
pH值计算2——强酸的稀释
[练习3]1mLpH=3的HCl溶液加水稀释到100mL后,溶液的pH是多少?
[设计意图]强调c(H+)降低为原先的1/10倍,pH上升一个单位
pH值计算3——强碱的稀释
[练习4]取pH=12的NaOH溶液与水按1:
99的体积比混合后,溶液的pH值是多少?
[设计意图]引入碱溶液的计算,强调可利用Kw常数计算溶液的c(H+),且pH=—lgc(H+);
或求pOH。
【小结】稀释过程溶液pH值的变化规律:
1、强酸溶液:
稀释10n倍时,pH稀=pH原+n(但始终不能大于或等于7)
2、弱酸溶液:
稀释10n倍时,pH稀<pH原+n(但始终不能大于或等于7)
3、强碱溶液:
稀释10n倍时,pH稀=pH原-n(但始终不能小于或等于7)
4、弱碱溶液:
稀释10n倍时,pH稀>pH原-n(但始终不能小于或等于7)
pH值计算4——强酸、强碱的混合
酸I+碱II
完全中和:
c(H+)=c(OH—)=1
mol/L
酸过量:
c(H+)=
碱过量:
c(OH—)=
[练习5]取80mLNaOH溶液加入到120mL盐酸中,所得溶液的pH为2。
如果混合前NaOH溶液和盐酸的物质的量溶液浓度相同,则它们的浓度是多少?
第三课时
对于本部分内容是化学实验中为数不多的定量实验,为此采用的教学方法为实践式教学法,具体教学设计如下:
1、定义:
用已知物质的量的浓度的来测定未知浓度的的方法。
2、原理:
[教师]盐酸与NaOH溶液的酸碱中和反应的原理是什么?
两者的定量关系是什么?
[实验原理分析]c(H+)V(酸)=c(OH—)V(碱)
[练习]1.10mL0.100mol/LHCl溶液与10mL0.100mol/LNaOH溶液反应后,溶液的pH值是多少?
2.20mL0.100mol/LHCl溶液与10mL0.100mol/LNaOH溶液反应后,溶液的pH值是多少?
3.10mL0.100mol/LHCl溶液与10mL0.200mol/LNaOH溶液反应后,溶液的pH值是多少?
[设计意图]让学生理解与把握酸碱中和的定量关系,巩固pH值的计算。
3、实验的关键:
(1)准确测量参加反应的两种溶液的体积。
(2)准确中和反应是否恰好完全反应。
4、实验仪器与试剂:
仪器:
酸式滴定管、碱式滴定管、锥形瓶、铁架台、滴定管夹、烧杯、白纸、pH计。
试剂:
标准液、待测液、指示剂。
5、指示剂的选择:
⑴原则:
①终点时,指示剂的颜色变化明显;
②变色范围越窄越好,对溶液的酸碱性变化较灵敏。
⑵常见指示剂变色范围
甲基橙:
(红)-3.1~橙色~4.4-(黄)
酚酞:
(无)-8.2~粉红色~10.0-(红)
石蕊:
(红)-5.0~紫色~8.0-(蓝)
[练习]向20.00mL0.100mol/LHCl中滴加0.100mol/LNaOH溶液过程中,溶液的pH值变化如下,你发现了什么现象与规律,而在实际的中和滴定中,我们需要注意哪些方面?
V(NaOH)/mL
0.00
10.00
15.00
18.00
19.00
19.96
20.00
20.04
21.00
pH
1.0
1.2
1.8
2.3
2.6
3.9
7
10.0
11.4
[引导学生小结]在接近pH=7时,很少量的酸或碱的加入,就会引起溶液pH突变。
[设计意图]通过数据建立滴定曲线,明白在接近终点时pH的变化,知道指示剂选择对滴定结果的影响。
[练习]以下哪一条曲线符合上述实验中过程的pH-V(NaOH)曲线
图A
图B
[学生]图D
[引申]进行酸碱中和滴定时,当滴定接近终点时,应注意哪些实验操作?
[设计意图]让学生善于根据图中数据体会酸碱中和过程中pH值的变化趋势与变化快慢。
[视频介绍]pH计、酸碱滴定管的使用
[学生实验]实验测定酸碱反应曲线
按照课本P50实践活动进行,教师讲解实验注意问题。
6、实验步骤
⑴检漏:
检查两滴定管是否漏水、堵塞和活塞转动是否灵活;
⑵洗涤润洗:
用水洗净后,各用少量待装液润洗滴定管2-3次;
⑶装液:
用倾倒法将盐酸、氢氧化钠溶液注入酸、碱滴定管中,使液面高于刻度2-3cm。
⑷赶气泡:
①酸式:
快速放液;
②碱式:
橡皮管向上翘起。
⑸调读数:
调节滴定管中液面高度,在“0-1”ml之间,并记下读数。
⑹取液:
①从碱式滴定管中放出25.00ml氢氧化钠溶液于锥形瓶中;
②滴入2滴酚酞试液,将锥形瓶置于酸式滴定管下方,并在瓶底衬一张白纸。
⑺滴定:
左手控制酸式滴定管活塞,右手拿住锥形瓶瓶颈,边滴入盐酸,边不断顺时针方向摇动,眼睛要始终注视锥形瓶溶液的颜色变化。
⑻记读数:
当看到加一滴盐酸时,锥形瓶中溶液红色突变无色时,停止滴定,准确记下盐酸读数,并准确求得滴定用去的盐酸体积。
⑼算:
整理数据进行计算。
【学生】书写实验记录,并对实验结果进行分析。
[设计意图]通过学生的实践活动,对中和滴定的操作和实验数据的处理有初步了解,为下一步教学活动做知识准备。
7、误差分析
下面是用标准酸滴定待测碱而引起的结果变化情况,在实验时若出现下列情况,对实验结果有什么影响?
实验操作情况
对c碱的影响
①开始滴定时滴定管尖嘴处留有气泡
偏
②读数开始时仰视,终止时俯视
③到滴定终点时尚有一滴酸挂在滴定管尖嘴外而未滴入锥瓶
④洗净的酸管未用标准液润洗
⑤洗净的锥瓶用待测碱润洗
⑥不小心将标准液滴至锥瓶外
⑦不小心将待测碱液溅至锥瓶外
⑧滴定前向锥形瓶中加入10mL蒸馏水,其余操作正常
[设计意图]将知识进行归纳整理,应用实验解决实际问题。
【巩固练习】
[问题1]滴定管的种类有几种?
使用时要注意哪些问题?
为什么?
[问题2]怎样检查滴定管是否漏液?
如何排净滴定管中的气泡?
如何润洗滴定管?
怎样读取数据?
[问题3]在实验室进行实验时,为什么要把初始液面调至“0”或“0”刻度以下?
将一个量程为25mL的滴定管中液面在“0”刻度的溶液全部放入量筒中,溶液的体积为:
(A)大于25mL(B)等于25mL(C)小于25mL,为什么?
[教师小结]
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