第三章-第二节-水电离及溶液酸碱性学案.doc

第二节 水的电离和溶液的酸碱性学案
学习目标：
1、知道水的离子积常数Kw及其与温度的关系。
2、了解溶液的pH、溶液中氢离子浓度和氢氧根离子浓度大小、溶液酸碱性三者之间的关系。
3、知道pH与c(H+)的定量关系，能进行溶液pH的简单计算。
4、初步掌握测定溶液pH的方法。
5、了解酸碱中和滴定的原理；学会使用滴定管，能利用中和滴定法测定强酸或强碱溶液的浓度；了解酸碱中和过程中溶液pH的变化规律。
6、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。
教学过程：
一、复习回顾：
1、分析HCl在水中的电离过程，写出电离方程式。
HCl是 电解质，在水溶液中 电离。
2、分析CH3COOH在水中的电离过程，写出电离方程式。
CH3COOH是 电解质，在水溶液中 电离。
二、水的电离
探究1水的电离 水是一种____________(填“强电解质”、“弱电解质”或“非电解质”)
设计实验：如何用实验证明？
实验目的

实验方案

实验现象

实验结论

实验证明常温下，1L水中（物质的量为1000/18mol）电离出来的H+浓度只有1×10－7mol/L
【交流讨论】
（1）写出水电离的方程式：_____________________________________________________

（2）请用公式表述水的电离常数：________________________________
探究2 水的离子积
水的离子积常数Kw=________________
25℃时，Kw=___________________
【交流讨论】观察下表的数据
t(℃)
0
10
20
25
40
50
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？
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_____。
（2）水的电离是吸热还是放热？________
说明：根据Kw = K·c(H2O) ，说明对于稀溶液而言，c(H2O)也可看作常数。因此，只要温度一定，无论是纯水还是稀溶液Kw都为常数，或者说c(H+) 和c(OH－)的乘积都是定值。
探究3影响水电离的因素：

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

【归纳总结】：促进水电离的因素是：__________________
抑制水电离的因素是_____________________
【思维拓展】：有同学设想通过向水中加酸来彻底、完全的消除水中的OH-，你认为他的想法能否成功？请分析说明。
请计算（1）常温下，浓度为1×10-5 mol/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1×10-5 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+) =1×10-9 mol/L的溶液，则该溶液的酸碱性如何？

【高考链接】
（08上海）常温下，某溶液中由水电离出来的c(H＋)＝1.0×10-13 mol/L ，该溶液可能是( )
①二氧化硫 　　②氯化铵水溶液 ③硝酸钠水溶液 ④氢氧化钠水溶液
A．①④ B．①② C．②③ D．③④
三、c(H+) 和 c(OH-) 与溶液酸碱性、pH的关系
１、溶液酸碱性的表示法
（1）c(H+) 和 c(OH-)
（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＝
探究4溶液的酸碱性:
比较下列情况下，c(H+)和c(OH-)的值或变化趋势（增加或减少）

纯水
加少量盐酸
加少量氢氧化钠
c(H+)

c(OH-)

c(H+)和c(OH-)大小比较
c(H+)=c(OH-)

酸碱性

思考：判断溶液酸碱性的标准是什么？
【规律总结】：常温下：
酸性溶液：c (H+) ______ c (OH—)， c (H+) ______ 1.0×10-7mol/L pH 7
碱性溶液：c (H+) ______ c (OH—) ，c (H+) ______ 1.0×10-7mol/L pH 7
中性溶液：c (H+) ______ c (OH—) ，c (H+) ______ 1.0×10-7mol/L pH 7
思考：pH=7的溶液一定是酸性溶液吗？
2、c(H+)与pH、溶液酸碱性的关系：
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 ，pH越 ；
碱性溶液中c（OH－）越大，c（H＋）越 ，pH越 ，碱性越 。
3、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
酸色
碱色
石蕊

甲基橙

酚酞

（2）pH试纸 ——最简单的方法。
操作：
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
四．pH值的计算
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2]1mLpH=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(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

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？

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：
2、弱酸溶液：
3、强碱溶液：
4、弱碱溶液：
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？

【高考链接】
(2004年青海) 若1体积硫酸恰好与10体积pH=11的氢氧化钠溶液完全反应，则二者物质的量浓度之比应为 ( )
A．10:1 B．5:1 C．1:1 D．1:10
五、中和滴定
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：
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？
公式： = (一元强酸和一元强碱)
[练习]
1．10mL0.100mol/L HCl溶液与10mL0.100mol/L NaOH溶液反应后，溶液的pH值是多少？
2．20mL0.100mol/L HCl溶液与10mL0.100mol/L NaOH溶液反应后，溶液的pH值是多少？
3．10mL0.100mol/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:
准确测量参加反应的两种溶液的体积。
准确判断中和反应是否恰好完全反应。
4、实验仪器及试剂:
仪器:
试剂：
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：（ ）－3.1～ ～4.4－（ ）
酚 酞：（ ）－8.2～ ～10.0－( )
石 蕊：（ ）－5.0～ ～8.0－（ ）
[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)/mL
0.00
10.00
15.00
18.00
19.00
19.96
20.00
20.04
21.00
pH
1
1.2
1.8
2.3
2.6
3.9
7
10.0
11.4
[学生小结]
20mL
7
pH
V（NaOH）
0
pH
[练习]以下哪一条曲线符合上述实验中过程的pH-V(NaOH)曲线（ ）
V（NaOH）
0
7
20mL

图A
图B

pH
V（NaOH）
0
7
20mL
20mL
7
pH
V（NaOH）
0

图D
图C

[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？
【注意】
（1）甲基橙和酚酞的变色范围较小：4.4～3.1=1.3, 10.0～8.2=1.8 对溶液的酸碱性变化较灵敏。
（2）溶液使指示剂改变颜色，发生化学变化。指示剂滴加太多将消耗一部分酸碱溶液（一般为1～2滴）。
（3）终点判断：(滴入最后一滴，溶液变色后，半分钟内不复原)

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。
7、误差分析
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
偏
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
偏
④洗净的酸管未用标准液润洗
偏
⑤洗净的锥瓶用待测碱润洗
偏
⑥不小心将标准液滴至锥瓶外
偏
⑦不小心将待测碱液溅至锥瓶外
偏
⑧滴定前向锥形瓶中加入10 mL蒸馏水，其余操作正常