高三复习教案水的电离与溶液的pH教案.docx
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高三复习教案水的电离与溶液的pH教案
高三复习教案水的电离与溶液的pH教案
一、教学目标
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。
科学思想:
学会多层面、多角度的分析和看待问题,对学生进行矛盾的对立统一、事物间的相互联系和相互制约等辩证唯物主义观点的教育;要善于抓住矛盾的主要方面去讨论问题,形成尊重事实、尊重科学的学风。
科学品质:
能够应用电离及平衡移动的理论,解决一些具体的问题。
训练学生分析问题和解决问题的综合能力。
引导学生进行一些简单的实验设计,逐步培养学生的创造性,从而全面提高学生的科学素质。
科学方法:
比较和分类、分析和综合等逻辑方法。
二、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。
三、教学过程设计
第一课时
教师活动
学生活动
设计意图
【引言】
水是生物生存的基本物质,也是我们非常熟悉的一种物质。
经过我们学习化学,对水的认识已经更全面、更深入。
请同学们从微观的角度,从量的方面谈一谈对纯水的认识。
回答:
1.每个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成。
相对分子质量为18。
2.分子的空间构型为折线形,H—O键的键角为104.5°。
3.水是一种极弱的电解质,存在电离平衡:
4.在25℃时,纯水中H+和OH-的浓度各等于1×10-7mol·L-1。
则Kw=
通过启发、联想、描述,激活学生的思维,使学生迅速进入学习状态。
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
[H+][OH-]=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。
教师活动
学生活动
设计意图
氢氟酸均能电离出H+;但与它们是完全电离还是部分电离无关。
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
【随堂检测】
1.在常温下,pH等于4的盐酸和碘化铵溶液,水的电高度分别为α1和α2,则α1与α2的比值是____。
2.常温下,某一元弱酸HA的溶液中,HA的电离度为α,溶液的pH=2-lgα,则该HA溶液的物质的量浓度为____。
3.设某pH的H2SO4溶液中水的电离度为α1,相同pH的Al2(SO4)3溶液中:
(1)水的电离度为α2,则α1____α2(填大于、小于、等于)。
(2)若H2SO4和Al2(SO4)3两溶液的pH均为3,那么H2SO4溶液中由水电离出的[H+]是Al2(SO4)3溶液中水电离出的[H+]的____倍。
(3)若某pH的H2SO4溶液中水电离出的[H+]=1.0×10-amol·L-1。
而相同pH的Al2(SO4)3溶液中水电离出的[H+]=1.0×10-bmol·L-1,(已知a、b均为小于14的正整数),那么a和b之间满足的数量关系是(用一个等式和一个不等式表示)____;____。
通过有关水的电离平衡移动、电高度和溶液pH的综合计算,培养学生运用知识的综合能力。
【作业】
通过今天的练习,我们已经知道了在酸性溶液中水的电离平衡要发生移动,但移动的方向因所加物质的不同而不同。
那么,在碱性溶液中,水的电离平衡又将发生怎样的移动?
请在深刻理解今天所讲例题的基础上,仿照以上三道例题,参考某些资料,编写三道碱及强碱弱酸盐对水的电离平衡产生影响的计算题,在下节课上进行交流。
通过编写简单的例题,训练学生举一反三的能力;并培养抽象思维的能力和表达能力。
附:
随堂检测答案
1.10-6
2.0.01mol·L-1
3.
(1)小于
(2)10-8倍 (3)a+b=14 a>b
第二课时
教师活动
学生活动
设计意图
【检查】
上节课我们布置了作业,要求同学们编写习题。
今天,我们比一比谁编写的习题条件充分、过程合理、设计巧妙;同时通过这些习题,来完成关于碱性溶液计算的讨论。
分组讨论:
经过同学之间的交流和补充,拿出较为完整、正确的习题;并讨论、比较优劣。
提高学生分析问题及进行知识迁移的能力;促进思维能力和创造能力的发展;以利于自学能力的提高。
【板书】
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。
记录:
明确本节课要学的重点内容。
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-]。
明确目的,把握重点。
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。
教师活动
学生活动
设计意图
液的pH是否一定小于7?
为什么?
【提问】
(1)当酸中的[H+]等于碱中的[OH-],且酸与碱等体积混合时,如酸与碱的强弱不同,为什么会导致混合液的pH不同?
(2)pH=3的酸溶液与0.001mol·L-1的酸溶液有什么不同?
试加以比较。
(3)请指出该题在审题时的关键词。
如是弱酸、强碱,则pH<7;
(2)一定不小于7。
当确定了酸是盐酸即为强酸时,则混合液的pH只能有两种情况:
等于7或大于7。
讨论:
(1)因为强酸、强碱在水中全部电离,而弱酸、弱碱只有部分电离。
所以当[H+]=[OH-]时,酸与碱的浓度不一定相等。
(2)pH=3的酸溶液,如是一元强酸,则酸的浓度等于0.001mol·L-1;
如是多元强酸,则酸的浓度小于0.001mol·L-1;
如是弱酸,则酸的浓度远远大于0.001mol·L-1。
(3)常温、pH、酸、碱、等
经过对比、举例,进一步检查学生对问题实质的理解和把握,为深入学习打好基础。
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。
教师活动
学生活动
设计意图
例10 (投影)
在一定温度下,将pH=3的硫酸与pH=9的氨水等体积混合,恰好完全反应,求在该温度下氨水的电离度。
【提问】
(1)上题中计算的依据是什么?
(2)你认为哪里容易出错?
计算:
氨水中[OH-]=
10-5mol·L-1
氨水的浓度=
10-3mol·L-1
讨论:
(1)抓住电离度的概念,找出起始和达到电离平衡时已电离的氨水的浓度,即可求出氨水的电离度。
(2)尽管硫酸是二元酸,由于所给条件是已知[H+],所以氨水的起始浓度只与[H+]有关,而与酸是几元酸无关;但与酸的强弱有关。
利用所给数据,求出氨水在该温度下的电离度,把理论与实际的应用联系起来,为顺利解决下面的实验题做好准备。
师生共同分析解题思路、方法,找出题中易错、易失误的地方,以训练学生思维的精细和到位。
例11(投影)
现有一瓶已准确测得pH=14.0的NaOH溶液和一瓶尚未测得浓度,但浓度在0.1~0.5mol·L-1的稀醋酸,欲测定该稀醋酸的电离度的近似值:
(1)最少要获得哪些数据?
(2)请设计该实验的主要步骤。
(3)列出求该稀醋酸的电离度的计算式。
讨论:
(1)测出稀醋酸的pH并求出该醋酸的物质的量浓度。
(2)用pH计或pH试纸测定该醋酸溶液的pH;用pH=14即1.0mol·L-1的NaOH溶液,以酚酞为指示剂滴定该醋酸,求得醋酸的物质的量浓度。
训练学生根据试题的要求,具有设计简单实验方案的能力。
强调思维的有序性、整体性和创造性。
【随堂检测】
1.用一定浓度的盐酸标准溶液分别中和相同体积和相同pH的两种碱溶液:
A(一元强碱),B(一元弱碱,它的电离度为1%),则所需盐酸的体积比(中和A比中和B)是____。
2.pH等于13的强碱溶液与pH等于2的强酸溶液混合,所得混
有关溶液pH与氢离子浓度、氢氧根离子浓度的综合计算。
要求学生对知
教师活动
学生活动
设计意图
合液的pH等于11,则强碱与强酸的体积比是____。
3.25℃时,有pH为x的盐酸和pH为y的NaOH溶液,取VxL该酸与该碱恰好中和需VyL碱液。
问:
且Vx____Vy(填“=”、<”或“>”)(题中x≤6,y≥8)。
识在理解的基础上,进行抽象、计算、推理,解决实际的化学问题。
附1:
随堂检测答案
1.1∶100
2.1∶9
附2:
投影片