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陕西省石泉县高中化学 第三章 水溶液中的离子平衡 3.2 水的电离和溶液的酸碱性教案 新人教版选修4.doc

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1、13.2水的电离和溶液的酸碱性课标依据1知道水的离子积常数,能进行溶液 pH的简单计算。2初步掌握测定溶液 pH的方法,知道溶液 pH的调控在工农业生产和科学研究中的重要应用。教材分析本节教材在弱电解质电离平衡的基础上,将水看成一种反应物浓度不变的弱电解质,从一般到特殊认识水的电离平衡的特征(水的电离平衡和离子积),逐步认识水溶液中离子浓度的特点(溶液的酸碱性),从定性到定量的研究其酸碱性(溶液 pH的简单计算),最后考虑其应用(中和滴定实验和应用)。在方法上遵循从一般到特殊,从定性到定量,从简单到复杂的认识观。学情分析学生已经知道了化学平衡常数的含义及应用;能够熟练应用改变外界条件平衡移动的

2、一般规律;系统的掌握了水的电离、溶液的酸碱性等知识。具备提出问题,分析问题和解决问题的能力,适合开展实验探究、类比迁移、讨论合作的学习方式。知识与能力:1 知道水是一种弱电解质,外界条件会影响其电离平衡的移动2 知道水的离子积常数不仅适用与纯水,也适用于稀的电解质溶液。 3 了解测定溶液 pH的方法有 pH试纸测量(广泛 pH试纸和精密 pH试纸) 、pH计测量和酸碱滴定测量,了解各种方法的优缺点及适用条件。 4 掌握酸碱中和滴定的原理和操作方法,并能进行误差分析。 5 能进行溶液 pH的简单计算;了解 pH在工农业生产和科学研究中的重要作用。三维学目标过程与方法:1、经历对水的离子积常数的分

3、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,体会对立统一及由量变到质变的辩证思想。3、通过亲手操作酸碱滴定实验及误差分析,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。2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。教学重点:溶液的酸碱性及其定量表示方法,酸碱滴定的原理及操作教学重难点教学难点:溶液的酸碱性的定量表示方法,酸碱滴定的操作教法与学法实验探究法、比

4、较法 教学资源 多媒体课件师生活动 设计意图 批注 教学过程设计第一课时【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-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。 3教师请用公式表述水的电离常数学生 )OH(cK2电 离分析1L 纯水的物质的量是 556mol,经实验测得 250C时,发生电离的水只有 110-7mol,二

5、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 Kw w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 )= 110-7mol/L所以 250C时,Kw = c(H +)c(OH )=110-14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()0 10 20 25 40 50 90 100Kw/10-140.1340.2920.6811.012.925.4738.055.01) 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

6、电离程度之间存在什么关系?学生小结在 H 2O 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_,水的电通过探究,讨论得到影响水的电离平衡的影响因素,完成教学目标 34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-=110-14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NaOHC(H+)C(OH)C(H+) 与 C(OH)大小比较

7、学生小结:对于电离平衡 H 2O 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水加酸蒸馏水加碱教师情景 3:有哪些方法可以抑制水的电离?学生 加酸、加碱、降温。5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 、NH 4 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,K W就不变。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。任何电解质溶液中,H +与 OH总

8、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)常温下,浓度为110-5 mol/L的盐酸溶液中,由水电离产生的的盐酸溶液中,由水电离产生的c(H+)是多(是多( 2)常温下,浓度为)常温下,浓度为 110-5 mol/L的的 NaOH溶液中,由水电离产生的溶液中,由水电离产生的 c(OH-)是多少?是多少?( 3)在常温下,由水电离产生的)在常温下,由水电离产生的 c(H+) =110-9 mol/L的溶液,则该溶液的酸碱性如何?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

9、性酸性溶液: c (H+) _ c (OH), c (H+) _ 1.010-7mol/L碱性溶液: c (H+) _ c (OH) , c (H+) _ 1.010-7mol/L中性溶液: c (H+) _ c (OH) , c (H+) _ 1.010-7mol/L二 c(H+) 和 c(OH-) 与溶液酸碱性、pH 的关系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。6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。p

10、H表示 c(H+)的负对数,pHlgH 中性溶液 c(H )110 7 mol/L pH7酸性溶液 c(H )110 7 mol/L pH7碱性溶液 c(H )110 7 mol/L pH7小结pH 的适应范围:稀溶液,014 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及其变色范围:指示剂 变色范围的 pH石蕊 5 红色 58 紫色 8 蓝色甲基橙 3.1红色 3.14.4 橙色 4.4黄色酚酞 8 无色 810 浅红 10

11、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:事先不能用水湿润 pH试纸;只能读取整数值或范围精确测定:pH 计7三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=lg c(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?练习 21mLpH=3的 HCl溶液,其 c(H+)是多少?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

12、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(NH3H2O)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8pH值计算 2 强酸的稀释练习 31mLpH

13、=3的 HCl溶液加水稀释到 100mL后,溶液的 pH是多少?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?【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

14、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:强调 c(H+)=n (H+)/V(aq) , pH=lg c(H+),强调 pH值计算公式的变式: c(H+)=10-pH91、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

15、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110mL0.100mol/L HCl溶液与10mL0.100mol/L NaOH溶液反应后,溶液的 pH值是多少?220mL0.100mol/L HCl溶液与10mL0.100mol/L NaOH溶液反应后,溶液的 pH值是多少?310mL0.100mol/L HCl溶液与10mL0.200mol/L NaOH溶液反应后,溶液的 pH值是多少?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、实验仪器及试剂:仪器:酸式滴定管、碱式滴

16、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:原则:终点时,指示剂的颜色变化明显;变色范围越窄越好,对溶液的酸碱性变化较灵敏。常见指示剂变色范围甲基橙:(红)3.1橙 色4.4(黄)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。强调 c(H+)降低为原先的1/10倍,pH 上升一个单位引入碱溶液的计算,强调可利用 Kw常数计算溶液的 c(H+),且 pH=lg c(H+);或求pOH。10酚 酞:(无)8.2粉红色10.0(红)石 蕊:(红)5.0紫 色8.0(蓝)练习向 20.00mL 0.100mol/L HCl

17、中滴加0.100mol/L NaOH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)/mL0.0010.0015.0018.0019.0019.9620.0020.0421.00pH1.01.21.82.32.63.97 10.011.4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。练习以下哪一条曲线符合上述实验中过程的pH-V(NaOH)曲线pHV(NaOH)0720mL 20mL7pHV(NaOH)0pHV(NaOH )0720mL图 A 图 B图 C11学生图 D引申进行酸碱中和滴定时,

18、当滴定接近终点时,应注意哪些实验操作?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、实验步骤检漏:检查两滴定管是否漏水、堵塞和活塞转动是否灵活;洗涤润洗:用水洗净后,各用少量待装液润洗滴定管 23 次;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。赶气泡:酸式:快速放液;碱式:橡皮管向上翘起。调读数:调节滴定管中液面高度,在“01”ml之间,并记下读数。取液:从碱式滴定管中放出 25.00ml氢氧化钠溶液于锥形瓶中;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。滴

19、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。记读数:当看到加一滴盐酸时,锥形瓶中溶液让学生理解与把握酸碱中和的定量关系,巩固 pH值的计算。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。图 D12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。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

20、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 的影响开始滴定时滴定管尖嘴处留有气泡偏 读数开始时仰视,终止时俯视 偏 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偏 洗净的酸管未用标准液润洗 偏 洗净的锥瓶用待测碱润洗 偏 不小心将标准液滴至锥瓶外 偏 不小心将待测碱液溅至锥瓶外 偏 滴定前向锥形瓶中加入 10 mL蒸馏水,其余操作正常【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?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。将知识进行归纳整理,应用实验解决实际问题。13问题 2怎样检查滴定管是否漏液?如何

21、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?教师小结当堂检测有效练习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

22、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(NH3H2O)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6、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?板书设计三、有关溶液 pH的计算(一)强酸、强碱自相或互相混合(体积变化忽略不计)(1)酸 I+酸 II H+ = IIVHn)()(14(2)碱

23、I+碱 II OH- = IIVOHn)()((3)酸 I+碱 II完全中和:H + = OH- = 1 70mol/L酸过量: H += IIVOHn)()(碱过量:OH - = II)()(二)溶液酸碱性 pH计算经验规律(1)两强酸等体积混合 混合后的 pH=小的+0.3(2)两强碱等体积混合 混合后的 pH=大的0.3(3)当按所给反应物质的量之比计算时,酸碱不论强弱,谁大谁过剩,溶液呈谁性。(4)酸碱等体积混合pH = 2 某酸与 pH = 12 某碱混合 pH难定pH = 4 某酸与pH = 10 NaOH 混合 pH7pH = 4 H2SO4与 pH = 10 某碱混合 pH70

24、.01mol/L pH = 2 一元酸与 0.1mol/L pH = 12一元碱混合 pH = 7(5) pH 减小一个单位,H+扩大为原来的 10倍。 PH增大 2个单位,H+减为原来的 1/100(6)稀释规律:分别加水稀释 m倍时,溶液的物质的量的浓度均变为原来的 1/m , 强酸中 c(H +)变为原来的 1/m ,但弱酸中 c(H +)减小 小于 m倍,故稀释后弱酸酸性强于强酸。教学反思第一课时:溶液的酸碱性涉及的内容较多,其中有酸、碱的电离的问题、还有盐的水解问题,学生往往抓不住问题的本质而产生混淆。该内容是复习中的一个重点和难点。第二课时:溶液的酸碱性尽管复杂多变,但都和水的电离有关,水的电离是溶液酸碱性的基础、母体和载体。离开了水的电离谈溶液的酸碱性,就变成了“无水之源” 。抓住了水的电离,不管外加物质对水的电离平衡的如何影响,但水电离的氢离子一定等于氢氧根离子,这就抓住了问题的本质。这是突破这一难点的重要策略。15第三课时:从教学实际中我体会到,教学要精心设计,多方面准备,灵活实施,才会真正落实教学的有效性。今后我将以有效课堂教学设计为突破口,不断提高课堂教学的有效性。备注

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