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

3.2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。三维学目标知识与能力：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。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。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。 教学重难点教学重点：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、比较法教学资源多媒体课件 教学过程设计 师生活动设计意图 批注 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-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556mol，经实验测得250C时，发生电离的水只有110-7mol，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()0102025405090100Kw/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-=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水加酸加碱教师情景3：有哪些方法可以抑制水的电离？学生 加酸、加碱、降温。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。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110-5 mol/L的盐酸溶液中，由水电离产生的c(H+)是多（2）常温下，浓度为110-5 mol/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+) =110-9 mol/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+) _ 1.010-7mol/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，pHlgH 中性溶液c（H）1107mol/L pH7酸性溶液c（H）1107mol/L pH7碱性溶液c（H）1107mol/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pH值计算2 强酸的稀释练习31mLpH=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II完全中和：c（H+） = c（OH） = 1mol/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）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)/mL0.0010.0015.0018.0019.0019.9620.0020.0421.00pH1.01.21.82.32.63.9710.011.4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。20mL7pHV（NaOH）0V（NaOH）0720mLpH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BpHV（NaOH）0720mL图C图D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？ 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？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。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3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。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-pH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。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。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。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+ = (2)碱I+碱II OH- = （3）酸I+碱II完全中和：H+ = OH- = 1mol/L酸过量： H+= 碱过量：OH- = (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pH70.01mol/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。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