林德恒化学反应原理第三章第一节水溶液.docx

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林德恒化学反应原理第三章第一节水溶液

选修《化学反应原理》第三章第1节水溶液

教材分析

本节教材内容涉及水溶液化学研究的第一步——研究溶剂水自身的行为，在此基础上扩展到单一电解质溶质在溶液中的存在形态。

一．设计思路

要认识物质在水溶液中的行为，首先从认识溶剂水开始。

经过对《化学1（必修）》的学习，学生已经知道水是由水分子组成的。

本节就在这一基础上通过介绍水的自身电离，帮助学生全面地认识纯水中存在的微粒，使他们理解水的离子积常数概念。

本节教材设计的重要内容是将溶液的酸碱性提高到由溶液中H+和OH-浓度定量联系起来，并依据水的离子积常数分析溶液的酸碱度。

为了分析溶液的酸碱度，弄清水溶液中各种离子（尤其是H+和OH-）的来源及数量关系式本节内容的关键。

这是本节教材甚至本章教材编写贯穿始终的线索，相应地也是教师教学中应该紧紧抓住的纲。

这种分析对于深刻理解物质在水溶液中的种种行为都是基础。

因此，本节内容对于学生学习本章整体内容具有奠基的作用。

为了帮助学生分析水溶液中各种离子的来源及数量关系，在他们已经对强、弱电解质有了初步认识的基础上，本节设计了第三个方面的内容——电解质在溶液中的存在状态，使学生能在更深入的层面上，从更宽广的视角来认识物质在水溶液中的行为，以进入后面三节的学习。

本节设计了借助水的离子积常数的简单计算和pH简单计算，是为学生进行定量研究进行的基础训练。

知识技能：

掌握水是一种极弱的电解质，存在一电离平衡；正确判断和计算有关纯水及水溶液中各种量的计算及换算，如离子浓度、电离度、离子积常数、溶液的pH等。

能力培养：

培养学生对知识的迁移能力，通过训练使学生能做到举一反三，达到触类旁通的效果，不断提高学生抽象思维和逻辑思维的能力。

重点、难点

水的电离平衡及影响平衡的因素；有关电离度、溶液的pH、[H+]和[OH-]浓度、水的离子积常数的计算。

二．教学过程 

教师活动

学生活动

设计意图 

【引入】

下面我们以水为中心，利用必要的信息和我们已有的知识，通过推理和计算从更多的方面来获取关于水的新知识。

【板书】

1．有关纯水的计算

会写水的电离，并能从电离式看出由水产生的H+和OH-是相等的，并能表示水的离子积的书写。

H2O=H++OH-

[H+]=1×10-7mol·L-1

[OH-]=1×10-7mol·L-1

[H+][OH-]=Kw=1×10-14

思考：

把以往所学知识中与水有关的内容尽量多的调动出来，为进一步的学习做好必要的准备。

记录：

明确本节课要学的重点问题。

明确要讨论的问题，使学生的思维过程有序，重点突出。

例1（投影）

从纯水的导电实验可以测得，在25℃（常温）时，纯水中H+和OH-的浓度各等于1×10-7mol·L-1。

请利用上述条件，求25℃时，纯水的电离度和纯水的pH。

【提问】

（1）以上计算结果适用于什么条件之下？

（2）在计算过程中，我们是否使用了水的密度？

所用数据是否精确。

（3）你认为该题在审题时要注意哪些问题？

请给出关键词。

计算：

根据电离度的定义，利用已知条件有：

=1.8×10-7％

pH=-lg[H+]=lg10-7=7

讨论：

（1）适用于常温的条件下。

（2）使用了水的密度，认为近似为1g·cm-3。

忽略了温度对水的密度的影响。

（3）纯水、25℃。

回忆归纳知识，经过推论和计算，得出新结论，训练学生对知识的迁移能力。

培养思维的精确性和严密性，提高思维品质。

例2（投影）

经测定100℃时纯水的pH=6，求此时，纯水中[H+]和[OH-]各为多少？

Kw和α如何发生变化？

计算：

pH=6，

[H+]=1×10-6mol·L-1

[OH-]=1×10-6mol·L-1

Kw=1×10-12

α=1.8×10-6％

通过变换已知条件，检查学生对知识的掌握情况，及时反馈问题，巩固所学知识。

教师活动

学生活动

设计意图 

【提问】

（1）温度使水的电离平衡如何发生移动？

为什么？

（2）平衡移动的结果使Kw和α增大还是减小？

讨论：

（1）升高温度，水的电离平衡向右移动。

因为电离过程吸热。

（2）平衡移动的结果使Kw和α均增大。

通过讨论，使学生不但知其然，而且知其所以然。

例3（投影）

25℃时，重水（D2O）的离子积为1.6×10-15，也可用pH一样的定义来规定其酸碱度：

pD=-lg[D+]。

（1）写出重水的电离方程式。

（2）求25℃时，重水中各种离子的物质的量浓度。

（3）求25℃时，重水的pD。

讨论：

（2）已知：

[D+][OD-]=1.6×10-15

所以重水中：

[D+]=[OD-]=4×10-8mol·L-1

（3）25℃时

pD=lg[D+]=-lg（4×10-8）=7.4

检查对pH概念的理解，训练对信息的转换处理能力和自学能力。

【提问】

（1）如某D2O溶液的pD为7，则该溶液显酸性、碱性还是中性？

（2）欲使某D2O溶液的pD为5，可通过加入哪类物质来达到目的。

【引导】

下面我们就来讨论有关酸性溶液的计算。

【板书】

2．有关酸性溶液的计算

讨论：

（1）由于中性D2O的pD为7.4，所以pD为7时是酸性溶液。

（2）pD为5是酸性溶液，可通过加入DCl等酸或加入强酸弱碱盐来达到目的。

思考：

为下一步学习做好准备。

记录：

明确本节课要学习的第二个重点问题。

将例题所涉及的知识引申，以便从更深、更广的角度认识问题，并为下一步的学习做好铺垫。

合理过渡，科学引导，以启迪思维。

教师活动

学生活动

设计意图 

例4（投影）

常温下，将0.05mL1mol·L-1的盐酸滴加到50mL纯水中，求此溶液的pH。

【提问】

（1）在该溶液中，由水电离出来的[H+]是多大？

（2）由盐酸电离出来的[H+]是由水电离出来的[H+]的多少倍？

（3）由以上计算结果，你可以得出什么推论？

计算：

[H+]=

=0.001mol·L-1

pH=-lg（1×10-3）=3

讨论：

（1）约为1×10-11mol·L-1。

（2）约为108倍。

（3）当向纯水中加入酸时，水的电离平衡向左移动；此时水所电离出来的H+往往可以忽略不计，我们只需根据盐酸全部电离产生的H+的物质的量和溶液的体积，求出[H+]即可求出溶液的pH。

复习有关酸性溶液pH的计算方法。

训练学生多层面、多角度的看待问题，能够发现事物间的联系与制约的关系，要善于抓住矛盾的主要方面去研究和解决问题。

例5 投影

在25℃时，0.1mol·L-1氢氟酸的pH是多少？

查表知：

25℃，0.1mol·L-1的氢氟酸电离度为8％。

【提问】

（1）例5与例4有什么不同？

（2）对水的电离平衡的影响是否相同？

（3）由此你可以得出什么结论？

【引导】

想一想：

如果向溶液中加入的物质不是酸而是盐，同样使溶液为酸性，此时应加什么样的盐？

对水的电离平衡将产生什么影响？

计算：

[H+]=c·α

=0.1mol·L-1×8％

=8×10-3mol·L-1

pH=-lg（8×10-3）=2.1

讨论：

（1）电解质有强弱之分，在弱电解质溶液中，离子浓度的大小不但与起始浓度有关，还与该浓度下的电离度有关。

所以，两道例题在计算溶液的pH时有很大差异。

（2）加入强酸与弱酸都将抑制水的电离，水的电离平衡都将向左移动。

（3）能使水的电离平衡向左移动的原因是：

盐酸与

复习有关弱电解质溶液pH的计算；比较强酸与弱酸对水的电离平衡的影响。

通过及时的归纳、比较、寻找异同点，培养和训练学生分析和综合、比较和论证的能力，以逐步掌握科学的

学习方法。

例6 （投影）

常温下，pH=5的氯化铵溶液中[OH-]及由水电离出来的[H+]、[OH-]各为多大？

【提问】

（1）在这道题中，水所电离出来的H+能否忽略？

为什么？

（2）在题中所给条件下，水的电离平衡是否发生了移动？

向哪个方向移动？

为什么？

【小结】

比较例4、例5和例6三道题中的异同点。

 【引导】

想一想：

当溶液为碱性溶液时，与以上三道例题有何不同？

有没有相似之处呢？

讨论：

（1）由pH=5；[H+]=10-5mol·L-1，则

=1×10-9mol·L-1。

（2）由于溶液中的H+全部来自水的电离，所以由水电离出的[H+]为1×10-5mol·L-1，[OH-]为1×10-9mol·L-1。

讨论：

（1）不能忽略。

否则无法解释该溶液为什么“pH=5”。

（2）由于加入强酸弱碱

盐，盐所电离出来的弱碱阳离子将与水所电离出来的OH-结合，破坏水的电离平衡，使水的电离平衡向右移动。

讨论：

同：

均为酸性溶液，其溶液的pH小于7；水的电离平衡均发生了移动。

异：

加酸（无论强酸、弱酸）时水的电离平衡向左移动，水所电离出来的H+可以忽略；而加盐时（酸式盐或碱式盐除外）水的电离平衡向右移动，水所电离出的H+不能忽略。

换个角度，引导学生更全面、深入地研究有关酸性溶液中的各种问题。

进一步培养学生分析和解决问题的能力；要善于找出解答问题的关键，训练思维的广阔性和整体性。

及时概括总结所学知识，以准确、完整的掌握其内涵和外延。

在此基础上，提出新问题，引发更深层次的思考，以便从更高的角度把握问题的实质。

教师活动

学生活动

设计意图 

3．有关碱性溶液的计算

【引导】

首先，在分组讨论的基础上请各小组派代表发言，拿出本组的最佳方案。

【评价】

该题要点：

（1）条件--常温。

（2）溶质--强碱。

如NaOH、KOH

（3）浓度--较小。

（4）单位--注意使用国际单位制。

【提问】

与酸性溶液时相比，本题有哪些不同之处？

请加以对比。

发言：

（只要合理，形式不限）

题1：

常温下，在1×10-4mol·L-1（或pH=10）的NaOH溶液中，求[OH-]及由水电离出的[H+]和[OH-]。

思考：

对比同学的发言和老师的讲评，找出自己存在的问题。

发言：

积极参与评论，大胆提出自己的看法和认识。

明确：

（1）原溶液的pH小于7，现为大于7。

（2）将溶质由强酸改为强碱。

（3）由求溶液的[H+]改为求[OH-]。

了解学生讨论情况，及时讲评，及时纠正错误，及时肯定成绩。

营造宽松、和谐的学习气氛。

培养学生科学的学习方法和热爱科学的情感。

帮助学生理清思路，掌握方法，难中求易。

教师活动

学生活动

设计意图 

【引导】

通过以上的发言和讨论，我们已明确所用方法和思路，在此基础上，相信第二道题的改编会更加顺利和成功！

【提问】

（1）改编此题时的要点有哪些？

（2）与酸性溶液时相比，本题有哪些不同之处？

请加以对比。

【引导】

下面，我们继续讨论第三题。

抓住改编的要点，迅速得出结果。

【小结】

（1）对我们以上所讲的全部内容，加以概括和小结。

（2）找出一种最为简洁的方式，把以上知识及知识间的关系表达出来。

发言：

题2：

常温下，pH=10的氨水中，[OH-]及由水电离出的[H+]和[OH-]各为多大？

水的离子积常数为多少？

水的电离平衡如何移动？

水的电离度如何变化？

明确：

（1）温度、溶液的浓度、溶质的成分、欲求的离子浓度。

（2）溶液的pH、溶质、离子浓度。

发言：

题3：

常温下，pH=9的Na2S溶液中[OH-]及由水电离出的[H+]和[OH-]各多大？

发言：

概括以上内容。

板演：

表现知识及知识间的关系。

（见附录：

投影片）

巩固所学的学习方法，做到举一反三、触类旁通。

要能逐渐对比和抽象出题目中的要点，提高审题能力和自学能力。

要对思维的敏捷性有所要求，作到快速、准确。

培养学生概括总结的能力和表达能力。

对知识的全貌及相互关系有明确而深刻的认识，以便记忆和使用该知识。

【引导】

在对酸、碱、盐的水溶液分别讨论的基础上，我们再来看一看更复杂、更综合的情况--混合溶液。

【板书】

4．有关酸与碱混合溶液的计算

思考：

（1）简单与复杂间存在什么关系？

（2）如何将所学知识综合应用？

记录：

明确要讨论的最后一个问题。

设置台阶，使学生在认识层次上更上一层楼。

指明研究方向，掌握研究方法，以突破难点。

教师活动

学生活动

设计意图 

例7 （投影）

在25℃时，若10体积某强酸溶液与1体积某强碱溶液混合后溶液呈中性，则混合之前，它们的pH之间应满足的关系是____。

【提问】

（1）如强酸与强碱等体积混合后溶液呈中性，则强酸与强碱溶液中的[H+]和[OH-]之间存在什么关系？

两溶液的pH之间有什么关系？

（2）如1体积强酸溶液与100体积强碱溶液混合后溶液呈中性，则混合之前强酸与强碱溶液中的[H+]和[OH-]间存在什么关系？

两溶液的pH之间有什么关系？

【提问】

（1）酸的浓度与酸溶液中[H+]有什么不同？

同样，碱的浓度与碱溶液中[OH-]有什么不同？

（2）上题中，如将强酸、强碱改为弱酸、弱碱行不行？

为什么？

计算：

依题意：

10[H+]=[OH-]

两边同取负对数：

-lg[H+]-lg10=lgOH-]

整理得：

pH酸+pH碱=15

讨论：

经过计算和推理，得出以下结论。

结论：

（1）[H+]酸=[OH-]碱；

pH酸+pH碱=14

（2）[H+]酸是[OH-]碱的100倍；

pH酸+pH碱=12

（1）只有一元强酸的浓度与其溶液中的[H+]相等；多元强酸的浓度小于其溶液中的[H+]；弱酸的浓度则远远大于其溶液的[H+]。

关于碱可同样讨论。

（2）由于强酸、强碱与弱酸、弱碱在电离时存在差异所以不能做此更改；否则情况将会变化。

强化计算能力，加深对溶液浓度、溶液体积、溶液的pH、离子浓度等相关量的理解。

加深理解，举一反三，强化综合应用的能力。

对题目的分析到位，为下一步的讨论做好铺垫。

例8（投影）

常温下，pH=3的酸溶液与pH=11的碱溶液等体积混合后：

（1）混合溶液的pH是否一定等于7？

为什么？

（2）若酸溶液是盐酸，则混合后溶

讨论：

（1）不一定。

由于题中没有说明所给酸碱的强弱，所以无法确定混合液的pH。

如是强酸、强碱，则pH=7；如是强酸、弱碱，则pH＞7；

对于讨论出的结果，要及时检查学生理解和掌握的情况；并逐步具备应变的能力。

例9 （投影）

某氨水的pH=x，其中水的电离度为α1；某盐酸的pH=y，其中水的电离度为α2；x+y=14，且x＞11，x、y都是正整数。

（1）将氨水、盐酸等体积混合后，所得溶液中各种离子浓度由大到小的顺序是____。

（2）若相同条件下的纯水的电离度为α3，反应后溶液中水的电离度为α4，则α1、α2、α3、α4由小到大的顺序是____。

分析：

1．题中所给已知条件是什么？

（x+y=14；两溶液等体积混合。

）

2．x+y=14说明了什么？

（说明氨水中的[OH-]与盐酸溶液中[H+]相等）

答案：

（1）[NH4+]＞[Cl-]＞[OH-]＞[H+]

（2）α1=α2=α4=α3

训练学生的审题能力，善于挖掘隐含条件，找到解决问题的突破口，并最终将问题顺利解决。

教后反思

本节内容在对于混合溶液的pH计算上是重点和难点，在教学中应该让学生充分的多训练，并从其本质去理解这个问题，才能更好的去应用这个问题。