322《pH的计算及应用》word教案 人教版选修4文档格式.docx

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⇒步骤7：

教师通过【例2】和教材P47～48页讲解研析对“探究2”的注意事项进行总结，中和滴定的原理、步骤及误差分析。

⇒步骤8：

在老师指导下由学生自主完成【变式训练2】和【当堂双基达标】中的1、2、4三题，验证学生对探究点的理解掌握情况。

⇒步骤9：

先让学生自主总结本课时学习的主要知识，然后对照【课堂小结】以明确掌握已学的内容，并课下完成【课后知能检测】。

课　标　解　读

重　点　难　点

1.掌握溶液中pH的简单计算。

2.掌握酸碱中和滴定原理及其操作方法与误差分析。

1.溶液稀释时pH的变化规律。

（难点）

2.各类混合液pH的计算。

（重点）

3.根据酸、碱中和滴定的原理分析滴定过程中的误差。

（重难点）

（对应学生用书第46页）

单一溶液pH计算

1.计算方法

据pH＝－lgc（H＋），求pH的关键是求溶液中的c（H＋）。

2．强酸和强碱溶液的pH计算

（1）强酸溶液（以cmol·

L－1的HnA溶液为例）

c（H＋）＝ncmol·

L－1

pH＝－lgc（H＋）＝－lg_nc。

（2）强碱溶液（以cmol·

L－1的B（OH）n溶液为例）

c（OH－）＝ncmol·

c（H＋）＝

，pH＝－lgc（H＋）＝－lg

1．若上述酸、碱都为弱酸、弱碱，其pH还相同吗？

【提示】　弱酸，pH>

－lgnc　弱碱，pH<

－lg

。

酸碱中和滴定

1.概念：

用已知浓度的酸（或碱）来测定未知浓度的碱（或酸）的实验方法。

2．原理：

n（H＋）＝n（OH－）

即：

mc酸·

V酸＝nc碱·

V碱（m、n代表酸和碱的元数）

3．仪器及其使用

（1）仪器

（2）滴定管的使用

①检查仪器：

使用前检查滴定管活塞是否漏水。

②润洗仪器：

在加入反应液之前，洁净的滴定管要用所要盛装的溶液润洗2～3遍。

③加入反应液：

分别将试剂加入到相应滴定管中，使液面位于滴定管“0”刻度线上方处。

④调节起始读数：

在滴定管下放一烧杯，调节活塞，使滴定管尖嘴部分充满液体，然后调节滴定管液面在0或0刻度线以下，准确读取数值并记录。

4．操作（以标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例）

（1）准备工作

①滴定管的检漏。

②洗涤：

分别取酸式滴定管和碱式滴定管各一支，用蒸馏水洗涤2～3次，再用标准酸液和待测碱液各润洗2～3次，润洗液必须从滴定管下端排出。

③装液：

向碱式滴定管中装入待测NaOH溶液，排气泡，调整液面至0或0刻度以下，记录读数，放出一定体积NaOH溶液于洗净的锥形瓶中，以同样步骤将标准盐酸注入酸式滴定管，调整液面并记录。

（2）滴定操作：

在锥形瓶的待测溶液中滴加2～3滴酚酞试液，开始滴定。

左手控制活塞，右手摇动锥形瓶，两眼注视锥形瓶内溶液颜色变化。

①滴定速率：

先快后慢，逐滴加入，不能成股流下。

②终点的判断：

当滴入最后一滴，刚好使指示剂变色，且半分钟内不褪色，即到终点，读数并记录。

（3）数据处理：

为减小误差，滴定时，要求重复实验2～3次，求平均值。

2．

（1）若量程为50mL的滴定管，从中放出25mL液体，滴定管中还剩25mL液体吗？

（2）酸式滴定管必须盛酸溶液，碱式滴定管必须盛碱溶液，两者能交换盛装吗？

【提示】　

（1）>

25mL。

（2）不能换装，因为酸式滴定管有磨砂的玻璃活塞，容易被碱液腐蚀。

碱式滴定管有橡胶管，容易被酸性溶液腐蚀。

（对应学生用书第47页）

pH的计算及溶液稀释pH的变化

【问题导思】　

①pH＝10的NaOH溶液与pH＝12的NaOH溶液等体积混合，混合后的c（H＋）＝

对吗？

【提示】　不对，溶液呈碱性，应先求c（OH－），再求c（H＋）＝

②将pH＝5的盐酸溶液稀释1000倍，pH＝8吗？

【提示】　不对，pH不可能超越7（或酸性不能稀释后变成碱性）。

③将同pH的盐酸和醋酸溶液稀释同样倍数后，pH还相同吗？

【提示】　不相同，醋酸pH小。

1．单一溶液pH的计算

（1）强酸溶液：

据其物质的量浓度计算出c（H＋），再通过pH＝－lgc（H＋）求pH。

（2）强碱溶液：

据其物质的量浓度计算出c（OH－），再利用Kw转化为c（H＋）求pH。

2．强酸强碱溶液混合后pH的计算

溶液类型

相关计算

两种强

酸混合

→c（H＋）混＝

→pH

碱混合

→c（OH－）混＝

→c（H＋）

＝

强酸强碱混合

恰好完

全反应

显中性

pH＝7

酸过量

先求c（H＋）混＝

碱过量

先求c（OH－）混＝

→

c（H＋）混＝

3.稀释后溶液pH的变化规律

（1）对于强酸溶液（pH＝a）每稀释10n倍，pH增大n个单位，即pH＝a＋n（a＋n<

7）。

（2）对于强碱溶液（pH＝b）每稀释10n倍，pH减小n个单位，即pH＝b－n（b－n>

（3）对于弱酸溶液（pH＝a）每稀释10n倍，pH的范围是：

a<

a＋n（即对于pH相同的强酸与弱酸稀释相同倍数，强酸pH变化的程度大）。

（4）对于弱碱溶液（pH＝b）每稀释10n倍，pH的范围是：

b－n<

b（即对于pH相同的强碱与弱碱稀释相同倍数，强碱pH变化的程度大）。

1．弱酸、弱碱在稀释过程中有浓度的变化，又有电离平衡的移动，不能求得具体数值，只能确定其pH的范围。

2．酸、碱无限稀释，pH无限接近于7，但不能超过7。

　求下列溶液的pH：

（1）某H2SO4溶液的浓度是0.005mol·

L－1，

①此溶液的pH为________。

②用水稀释到原来体积的100倍，pH为________。

③再继续稀释104倍，pH为________。

（2）pH＝3的盐酸与pH＝5的硫酸等体积混合，pH为________。

（3）pH＝10和pH＝12的两种NaOH溶液等体积混合，pH为________。

（4）pH＝12的NaOH溶液和pH＝4的HCl溶液等体积混合，pH为________。

【解析】　

（1）①c（H＋）＝0.005mol·

L－1×

2＝0.01mol·

L－1，pH＝－lg10－2＝2。

②c（H＋）＝0.01mol·

L－1÷

100＝10－4mol·

L－1，pH＝－lg10－4＝4。

③pH接近7（酸无限稀释后不会变成碱）。

mol·

L－1＝5×

10－4mol·

L－1，pH＝－lg（5×

10－4）＝4－lg5＝3.3（强调10－3是10－5的100倍，所以10－5可以忽略不计。

）

（3）c（OH－）＝

10－3mol·

L－1，c（H＋）＝

L－1＝2×

10－12mol·

L－1。

pH＝－lg（2×

10－12）＝12－lg2＝11.7。

（4）NaOH溶液中c（OH－）＝10－2mol·

L－1；

HCl溶液中c（H＋）＝10－4mol·

L－1，二者等体积反应，碱过量，反应后溶液呈碱性。

所以反应后c（OH－）＝

L－1，pH＝－lg（2×

【答案】　

（1）①2　②4　③接近7　

（2）3.3　（3）11.7　（4）11.7

求溶液pH的方法

先判断

溶液的

酸碱性酸性→c（H＋）→pH＝－lgc（H＋）碱性→c（OH－）→c（H＋）＝

→pH＝－lgc（H＋）　　　　　　　　

1．常温下，下列关于溶液稀释的说法中，正确的是（　　）

A．pH＝3的醋酸溶液稀释100倍，pH＝5

B．pH＝4的H2SO4溶液加水稀释100倍，溶液中由水电离产生的c（H＋）＝1×

10－6mol/L

C．将1L0.1mol/L的Ba（OH）2溶液稀释为2L，pH＝13

D．pH＝8的NaOH溶液稀释100倍，其pH＝6

【解析】　A项，pH＝3的醋酸溶液在稀释过程中电离平衡正向移动，稀释100倍后，3<

pH＜5；

B项，pH＝4的H2SO4溶液稀释100倍后，溶液中的c（H＋）＝10－6mol/L，溶液中的c（OH－）＝

mol/L＝10－8mol/L，水电离出的c（OH－）＝10－8mol/L，故水电离出的c（H＋）＝水电离出的c（OH－）＝10－8mol/L；

C项，1L0.1mol/LBa（OH）2溶液稀释到2L时，c（OH－）＝

mol/L＝0.1mol/L，c（H＋）＝10－13mol/L，pH＝13；

D项，NaOH溶液是碱溶液，无论怎样稀释，pH在常温下都不可能成为6，只能无限接近7。

故选C。

【答案】　C

【教师备课资源】

　在25℃时，若10体积的某一元强酸溶液与1体积的某一元强碱溶液混合后溶液呈中性，则混合之前，该强酸的pH与强碱的pH之间应满足的关系是________。

【解析】　设强酸溶液为10L，则强碱溶液为1L，两种溶液混合后呈中性，所以10c（H＋）酸＝c（OH－）碱。

方法一：

根据碱溶液中水的离子积可得：

10c（H＋）酸＝

，则c（H＋）酸·

c（H＋）碱＝

＝10－15，取负对数得：

pH酸＋pH碱＝15。

方法二：

因为10c（H＋）酸＝

，所以－lg[10c（H＋）酸]＝－lg

，则pH酸－1＝14－pH碱，pH酸＋pH碱＝15。

方法三：

pH酸＝a，则c（H＋）酸＝10－a，pH碱＝b，则c（H＋）碱＝10－b，c（OH－）碱＝10b－14，根据题意：

10×

10－a＝1×

10b－14,101－a＝10b－14，则1－a＝b－14，所以a＋b＝15，即pH酸＋pH碱＝15。

【答案】　pH酸＋pH碱＝15

酸碱中和滴定误差分析

①中和滴定的误差分析原理是什么？

【提示】　根据c待＝

分析

②中和滴定的指示剂常用哪些？

【提示】　甲基橙、酚酞、一般不用石蕊

③滴定中滴定管要用所盛溶液润洗，锥形瓶也要提前润洗吗？

【提示】　不用。

1．误差分析原理

中和滴定实验中，产生误差的途径主要有操作不当、读数不准等，分析误差要根据计算式分析，c待测＝

，c标准、V待测均为定值，c待测的大小取决于V标准的大小。

V标准大，则c待测偏大；

反之，偏小。

2．常见误差分析

可能情况

操作及读数

导致c（待）＝

仪器的洗

涤或润洗

未用标准液润洗滴定管

偏高

未用待测液润洗移液管或所用的滴定管

偏低

用待测液润洗锥形瓶

洗涤后锥形瓶未干燥

无影响

滴定时溅

落液体

标准液漏滴在锥形瓶外一滴

待测液溅出锥形瓶外一滴

将移液管下部的残留液吹入锥形瓶

尖嘴处

气泡处

理不当

滴前有气泡，滴后无气泡

滴前无气泡，滴后有气泡

读数不

正确

滴前仰视，滴后平视

滴前平视，滴后仰视

滴前仰视，滴后俯视

达终点后，滴定管尖嘴处悬一滴标准液

1．上述中和滴定误差分析时，标准液是放在滴定管中，待测液放在锥形瓶中。

若把位置反放，则出现的误差相反。

2．滴定管与量筒因最小刻度的位置相反，故仰视、俯视读数时出现的误差相反。

　在中和滴定操作过程中，有以下各项因操作不当引起的实验误差，用“偏高”“偏低”或“无影响”等填空：

（1）滴定管用蒸馏水洗净后，未用已知浓度的标准溶液润洗，使滴定结果________；

（2）锥形瓶用蒸馏水洗净后，又用待测溶液润洗，使滴定结果________；

（3）滴定管（装标准溶液）在滴定前尖嘴处有气泡，滴定终点时无气泡，使滴定结果________；

（4）滴定前平视，滴定终点时俯视，使滴定结果________________________________________________________________________；

（5）滴定前仰视，滴定终点时平视，使滴定结果________________________________________________________________________；

（6）过早估计终点，使滴定结果________；

（7）过晚估计终点，使滴定结果________；

（8）用含Na2O杂质的NaOH固体来配制已知浓度的标准溶液，用于滴定未知浓度的盐酸，使测得盐酸的浓度________；

（9）用含Na2CO3杂质的NaOH固体来配制已知浓度的标准溶液，用于滴定未知浓度的盐酸，使测得盐酸的浓度________；

（10）洗涤锥形瓶时，误把稀食盐水当做蒸馏水，然后用锥形瓶装待测的盐酸，用NaOH标准溶液滴定时，对测得的结果________。

【解析】　中和滴定误差分析的依据c（待测）＝

×

＝[

]×

V（标准）。

根据V（标准）的偏大或偏小判断c（待测）是偏高还是偏低。

如

（1），滴定管装液前未用标准溶液润洗，会将标准溶液冲稀，导致所耗V（标准）偏大，使测得的c（待测）偏高。

又如

（2），锥形瓶装液前用待测溶液润洗，会使锥形瓶内待测的溶质增加，导致所耗V（标准）偏大，使测得的c（待测）偏高，其余各选项可依此分析。

【答案】　

（1）偏高　

（2）偏高　（3）偏高　（4）偏低

（5）偏低　（6）偏低　（7）偏高　（8）偏低　（9）偏高

（10）无影响

中和滴定指示剂选择

滴定

种类

选用的

指示剂

达滴定终点

时颜色变化

的用量

滴定终点的

判断标准

强酸滴

定强碱

定弱碱

强碱滴

定强酸

定弱酸

甲基橙

黄色→橙色

酚酞

红色→无色

红色→橙色

无色→粉红色

2～3滴

当指示剂刚好变色，并在半分钟内颜色不再变化，即认为已

2．实验室中有一未知浓度的稀盐酸，某学生测定盐酸浓度是在实验室中进行的实验。

请完成下列填空：

（1）配制100mL0.10mol·

L－1NaOH标准溶液。

①主要操作步骤：

计算→称量→溶解→（冷却后）→________________________________________________________________________

→洗涤（并将洗涤液移入容量瓶）→________→________________________________________________________________________

→将配制好的溶液倒入试剂瓶中，贴上标签。

②称量________g氢氧化钠固体所需仪器有：

天平（带砝码、镊子）、________、________。

（2）取20.00mL待测盐酸放入锥形瓶中，并滴加2～3滴酚酞作指示剂，用自己配制的标准NaOH溶液进行滴定。

重复上述滴定操作2～3次，记录数据如下：

实验

编号

NaOH溶液的

浓度（mol/L）

滴定完成时，NaOH

溶液滴入的体积（mL）

待测盐酸的

体积（mL）

1

0.10

22.64

20.00

2

22.72

3

22.80

①滴定达到终点的标志是________________________________________________________________________。

②根据上述数据，可计算出该盐酸的浓度约为________（保留2位有效数字）。

③排去碱式滴定管中气泡的方法应采用操作（如下图所示）中的________，然后轻轻挤压玻璃球使尖嘴部分充满碱液。

④上述实验中，下列操作（其他操作正确）会造成测定结果偏高的有________。

A．滴定至终点时俯视读数

B．酸式滴定管使用前，水洗后未用待测盐酸润洗

C．锥形瓶水洗后未干燥

D．碱式滴定管尖端部分有气泡，滴定后消失

【解析】　

（1）①按配制一定物质的量浓度溶液的步骤便得出冷却溶液后，应向容量瓶转移溶液，洗涤完后应定容、摇匀。

②称量NaOH固体时要放在烧杯中称取，取用时用药匙。

（2）①滴定终点为：

当加入最后一滴NaOH溶液时，溶液由无色恰好变成浅红色，且半分钟内不褪色。

②V[NaOH（aq）]＝

mL＝22.72mL，

所以c（HCl）＝

＝0.11mol/L。

③碱式滴定管排气泡宜用丙操作，这样便于把气泡排出。

④A项，俯视读数小于实际量，结果偏低；

B项，酸式滴定管里没有用待测液润洗，盐酸浓度降低，结果偏低；

C项，锥形瓶未干燥，对实验没有影响；

D项，滴定管尖端部分有气泡，气泡占一定的体积，测定结果偏高。

【答案】　

（1）①转移　定容　摇匀

②0.4　烧杯（或表面皿）　药匙

（2）①最后一滴氢氧化钠溶液加入时，溶液由无色恰好变成浅红色，且半分钟内不褪色

②0.11mol/L　③丙　④D

（1）取体积相同（0.025L）的两份0.10mol/LNaOH溶液，把其中一份放在空气中一段时间后，溶液的pH________（填“增大”“减小”或“不变”），其原因

________________________________________________________________________。

（2）用已知浓度的硫酸溶液中和上述两份NaOH溶液，若中和第—份（在空气中放置一段时间）所消耗硫酸溶液的体积为VA，另一份消耗硫酸溶液的体积为VB，则：

①以甲基橙为指示剂时，VA与VB的关系是________；

②以酚酞为指示剂时，VA与VB的关系是________________________________________________________________________。

【解析】　NaOH溶液放置于空气中，因NaOH与空气中CO2反应，使NaOH减少，故溶液的pH减小。

用H2SO4滴定Na2CO3溶液，反应分两个阶段进行：

①H＋＋CO

===HCO

（此时溶液呈弱碱性）

②2H＋＋CO

===CO2↑＋H2O（此时溶液呈弱酸性）

滴定过程按哪种反应进行，取决于选择的指示剂。

①若选用甲基橙作指示剂，因其变色范围为PH＝3.1～4.4，滴定反应按②进行，由关系式2NaOH

Na2CO32H＋,CO2知，消耗的H2SO4的量不变，故答案为VA＝VB；

②若选用酚酞作指示剂，酚酞的变色范围为pH＝8.2～10，滴定反应按①进行，消耗H2SO4的量减少，故答案为VA<

VB。

【答案】　

（1）减小　NaOH吸收空气中的酸性气体CO2，碱性减弱，pH减小

（2）①VA＝VB　②VA<

VB

（对应学生用书第50页）

1．在一支25mL的酸式滴定管中装入0.1mol/L的HCl溶液，其液面恰好在5mL刻度处，若把滴定管中的溶液全部放入烧杯中，然后以0.1mol/L的NaOH溶液进行中和，则所需NaOH溶液的体积（　　）

A．大于20mL　　　　　　B．小于20mL

C．等于20mLD．等于5mL

【解析】　若要正确解答本题，必须准确了解滴定管的刻度特征，如图所示，滴定管下部最大刻度线到活塞之间无刻度且充满溶液，因而把溶液全部放入烧杯中，其体积大于20mL，用等浓度的NaOH溶液中和，所需NaOH溶液的体积应大于20mL。

注意：

滴定管的量程小于滴定管的最大实际容量。

故正确答案为A。

【答案】　A

2．酸碱恰好完全中和时（　　）

A．酸与碱的物质的量一定相等

B．溶液呈现中性

C．酸与碱的物质的量浓度相等

D．酸所能提供的H＋与碱所能提供的OH－的物质的量相等

【解析】　根据酸碱中和反应的实质可知酸碱恰好完全中和时，酸所能提供的H＋与碱所能提供的OH－的物质的量相等。

【答案】　D

3．下列叙述正确的是（　　）

A．95℃纯水的pH<

7，说明加热可导致水呈酸性

B．pH＝3的醋酸溶液，稀释10倍后pH＝4

C．0.2mol·

L－1的盐酸，与等体积水混合后pH＝1

D．25℃与60℃时，水的pH相等

【解析】　温度升高，水的电离程度增大，c（H＋）增大，pH减小，但水仍呈中性，A错；

醋酸是弱酸，稀释10倍，3<

4，B错；

pH（25℃）>

pH（60℃），D错。

【答案】　C4．用标准盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液时，若测得的结果偏低，则产生误差的原因可能是（　　）

A．滴定时，装未知浓度的NaOH溶液的锥形瓶忘记用NaOH溶液润洗

B．酸式滴定管用蒸馏水洗后，没用盐酸润洗

C．滴定前，滴定管的尖嘴处有气泡，而在滴定后气泡消失

D．滴定前仰视读取了酸式滴定管的读数，滴定后读数正确

【解析】　选