鲁科版化学选修4第三章第1节 物质在水溶液中的行为教案.docx
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鲁科版化学选修4第三章第1节物质在水溶液中的行为教案
第3章物质在水溶液中的行为
第1节水溶液
知识与技能：
使学生理解水的电离以及水的离子积常数的含义，并能应用水的离子积常数进行相关计算；认识溶液的酸、碱度与H+、OH—浓度，以及与pH的关系，会进行有关pH的简单计算；知道强、弱电解质的区别，理解弱电解质电离平衡的含义，并掌握其表示方法。
过程与方法：
使学生了解从单一物质到多种物质、分清主次矛盾的研究思路，初步学会对复杂体系研究的一般方法。
情感态度与价值观：
通过认识调控溶液的酸碱度、pH在工农业生产中的重要作用，使学生体会化学对人类生产、生活的作用。
教学重点：
水的电离过程和Kw的含义的理解，有关pH、Kw的简单计算。
教学难点：
水的电离过程和Kw的含义的理解，有关pH、Kw的简单计算。
课时安排：
共两课时
教学内容：
第一课时
【引入】通过必修课程的学习，我们知道：
在水中加入可溶性的电解质所形成的溶液可以导电。
那么，纯水能导电吗？
为了解决这个问题，有人曾经用经过很多次纯化处理的纯水来进行导电实验，最终发现它仍然导电，这是为什么呢？
【学生】思考，预习。
【教师】这是因为纯水中存在自由移动的离子，是由水分子电离产生的。
【板书】一、水的电离
H2O
H++OH—△H＞0
【教师】这个电离是一个可逆过程，在一定条件下可以达到电离平衡，平衡常数可以表示为：
【板书】K=
【教师】由这个式子可以知道：
【副板书】K[H2O]=[H+][OH—]
【教师】在一定温度下，K和[H2O]都是常数，其乘积必然还是常数，因此[H+][OH—]也是常数。
把这个常数写成Kw。
【板书】1、Kw=[H+][OH—]
水的离子积常数（水的离子积）
25℃，Kw=1.0×10—14mol—2•L—2
【练习】1、求纯水的近似浓度，若平均每n个水分子中有1个发生电离则n值是_________。
（令水的密度是1g/cm3）
答案：
55.56mol／Ln=55.56×107
【说明】水的离子积很小，说明水的电离程度很小，其主要存在形态还是水分子。
【教师】同学们注意，Kw的值的大小只与温度有关。
因为水的电离是中和反应的逆反应，
故其是吸热的，即：
T，Kw。
【板书】2、Kw只与温度有关，T，Kw
【练习】2、说明下列操作，使水的电离程度是增大了，还是减小了，还是不变？
（1）温度升高
（2）向水中加入酸（3）向水中加入碱（4）向水中投入钠
【教师】因为水中存在水的电离，故只要是水溶液都存在H+和OH—，下面我们看看水溶液中[H+]和[OH—]的计算。
【例题】计算下列溶液中[H+]和[OH—]（室温）
（1）1×10—3mol/LHCl
HCl===H++Cl—H2O
H++OH—
10—310—310—3xx
有:
x（10—3+x）=1.0×10—14
（2）0.05mol/LBa（OH）2溶液
Ba（OH）2===Ba2++2OH—H2O
H++OH—
0.050.050.10xx
有:
x（0.1+x）=1.0×10—14
【小结】水溶液中有关Kw的计算
1、抓住溶液中[H+]、[OH—]的计算关系:
Kw=[H+][OH—]
2、酸溶液:
[H+]=[H+]酸+[H+]H2O≈[H+]酸
3、碱溶液:
[OH—]=[OH—]碱+[OH—]H2O≈[OH—]碱
【提问】若由水电离出的H+的浓度为10—9mol—1•L—1，则该溶液是酸性还是碱性？
【答案】抑制了电离，酸碱性都有可能。
【过渡】纯水的导电能力非常弱，但是向其中加入电解质形成溶液以后，导电能力增强，那么，不同的电解质溶液的导电能力是否相同呢？
我们看课本P74《观察•思考》。
【学生】不同。
【提问】那么溶液的导电性与哪些因素有关呢？
【学生】影响溶液导电性的因素：
离子的浓度和离子本身所带的电荷。
【追问】那么浓度同是0.5mol—1•L—1的盐酸、NaCl溶液、氨水和CH3COOH溶液，氨水和CH3COOH溶液的导电性弱说明了什么问题？
【学生】自由移动的离子的浓度小。
【追问】为什么小？
【学生】只有一小部分发生了电离。
【教师】对，这说明不同电解质在水溶液中的电离程度是不一样的。
【板书】二、电解质在水溶液中的存在形态
1、强弱电解质
强电解质：
在稀的水溶液中完全电离的电解质
常见的强电解质：
强酸、强碱和绝大部分的盐，金属氧化物
弱电解质：
在稀的水溶液中部分电离的电解质
常见的弱电解质：
弱酸、弱碱和水
【注意】强弱电解质的划分与物质的溶解性没有关系
【练习】3、下列电解质中，哪些是强电解质？
哪些是弱电解质？
①NaCl②NaOH③NH3·H2O④CH3COOH⑤BaSO4⑥AgCl⑦Na2O⑧K2O⑨H2O
【教师】表示电离的式子叫电离方程式，下面我们看看电解质的电离方程式。
【板书】2、电离方程式
（1）强电解质：
用“===”
如：
H2SO4===H++SO42—
BaSO4===Ba2++SO42—
（2）弱电解质：
用“
”
如：
HF
H++F—
CH3COOH
CH3COO—+H+
NH3•H2O
NH4++OH—
【教师】弱电解质溶液中存在电离平衡，例如：
在CH3COOH溶液中，达到电离平衡时，H+和CH3COO—很少，大部分仍以CH3COOH分子的形态存在。
【讲解】（3）多元弱酸和多元弱碱的电离方程式（以第一步为主）
【例题】H2CO3
H++HCO3—HCO3—
H++CO32—
H2SO3
H++HSO3—HSO3—
H++SO32—
H3PO4
H++H2PO4—H2PO42—
H++HPO42—
HPO42—
H++PO43—
Cu（OH）2
Cu2++2OH—
Al（OH）3:
两性按两种方法电离
酸式电离：
Al（OH）3+H2O
[Al（OH）4]—+H+
碱式电离：
Al（OH）3
Al3++3OH—
【注意】1、强酸的酸式盐在熔化和溶解条件下的电离方程式不同
熔化：
NaHSO4===Na++HSO4—
溶解：
NaHSO4===Na++H++SO42—
2、弱酸的酸式盐受热易分解，一般没有熔化状态，在溶解中电离时强中有弱
溶液中：
NaHCO3===Na++HCO3—HCO3—
H++CO32—
【教师】大家要注意：
电解质溶于水后形成的离子或分子并不是单独存在的，而是与水分子相互吸引、相互结合（因为水是极性分子，存在偶极矩），以“水合离子”或“水合分子”的形态存在。
这种溶质分子或离子与溶剂相互吸引的作用叫做溶剂化作用。
可以看看课本P75图3—1—4。
【作业】P785
【板书设计】第3章物质在水溶液中的行为
第1节水溶液
一、水的电离
H2O
H++OH—△H＞ 0
以表示为：
K=
1、Kw=[H+][OH—]
水的离子积常数（水的离子积）
25℃，Kw=1.0×10—14mol—2•L—2
2、Kw只与温度有关，T，Kw
二、电解质在水溶液中的存在形态
1、强弱电解质
强电解质：
在稀的水溶液中完全电离的电解质
常见的强电解质：
强酸、强碱和绝大部分的盐，金属氧化物
弱电解质：
在稀的水溶液中部分电离的电解质
常见的弱电解质：
弱酸、弱碱和水
2、电离方程式
（1）强电解质：
用“===”
如：
H2SO4===2H++SO42—
BaSO4===Ba2++SO42—
（2）弱电解质：
用“
”
如：
HF
H++F—
CH3COOH
CH3COO—+H+
NH3•H2O
NH4++OH—
（3）多元弱酸和多元弱碱的电离方程式（以第一步为主）
（4）①强酸的酸式盐在熔化和溶解条件下的电离方程式不同
熔化：
NaHSO4===Na++HSO4—
溶解：
NaHSO4===Na++H++SO42—
②弱酸的酸式盐受热易分解，一般没有熔化状态，在溶解中电离时强中有弱
溶液中：
NaHCO3===Na++HCO3—HCO3—
H++CO32—
第二课时
【复习提问】1、什么叫强电解质？
什么叫弱电解质？
2、溶液的导电性与什么因素有关？
与物质的溶解度和电解质的强弱有没有关系？
3、判断下列说法正误
（1）HCl溶液中无OH—，NaOH溶液中无H+
（2）NaCl溶液中既无H+也无OH—
（3）常温下，任何物质的水溶液中都有H+和OH—且Kw=[H+][OH—]=1.0×10—14mol—2•L—2
【引入新课】这节课我们主要看看溶液中的H+、OH—的浓度与溶液的酸碱度之间的关系。
【交流•研讨】指导学生完成课本P76的【交流•研讨】。
化合物
c/mol·L—1
[H+]/mol·L—1
[OH—]/mol·L—1
HCl
1.0×10—2
1.0×10—2
1.0×10—12
HNO3
1.0×10—3
1.0×10—3
1.0×10—11
NaOH
1.0×10—2
1.0×10—12
1.0×10—2
KOH
1.0×10—3
1.0×10—11
1.0×10—3
NaCl
1.0×10—2
1.0×10—7
1.0×10—7
讨论溶液的酸碱性与[H+][OH—]关系
【板书】三、溶液的酸碱性与pH
1、溶液的酸碱性
[H+]=[OH—]，溶液呈中性
[H+]>[OH—]，溶液呈酸性，且[H+]越大酸性越强
[H+]<[OH—]，溶液呈碱性，且[OH—]越大碱性越强
【教师】在实际应用中，人们常用pH来表示溶液的酸碱性
【板书】2、溶液酸碱性的一种表示——pH
表达式：
pH=—lg[H+]
【练习】说出下列溶液的pH值
1.0×10—2mol·L—1HClpH=2
1.0×10—3mol·L—1HNO3pH=3
1.0×10—2mol·L—1NaOHpH=12
1.0×10—3mol·L—1KOHpH=11
1.0×10—2mol·L—1NaClpH=7
【小结】常温下：
中性溶液：
[H+]=[OH—]=1.0×10—7mol·L—1；pH=7
酸性溶液：
[H+]>[OH—]，[H+]>1.0×10—7mol·L—1；pH<7
碱性溶液：
[H+]<[OH—]，[H+]<1.0×10—7mol·L—1；pH>7
【思考】已知99℃时，Kw=1.0×10—12mol2·L—2，在中性溶液中，其pH=？
【练习】1、室温，求5×10—3mol/LH2SO4溶液的pH和水电离出的[H+]与[OH—]？
2、室温，求5×10—3mol/LBa（OH）2溶液的pH和水电离出的[H+]与[OH—]
3、室温，求1×10—6mol/LHCl溶液的pH和水电离出的[H+]与[OH—]
4、室温，将1×10—3mol/LNaOH稀释，体积变为原来的10倍，求稀释后溶液的pH？
5、室温，将1×10—3mol/LNaOH稀释，体积变为原来的105倍，求稀释后溶液的pH？
6、室温，将100mL1.0mol/L的NaOH与50mL0.55mol/L的H2SO4混合，求混合后溶液的pH？
7、pH=3的盐酸中，盐酸的浓度是mol/L，pH=3的硫酸中，硫酸的浓度是______mol/L？
【讲解并板书】3、溶液酸碱度的测定与测控溶液酸碱度的意义
（1）溶液酸碱度的测定方法（讲明操作）
①酸碱指示剂②pH试纸③pH计
（2）测控溶液酸碱度的意义
【练习】某溶液，若滴入甲基橙，溶液为黄色；若滴入石蕊为红色。
问该溶液的pH范围是多少？
答：
4.4【实验思考】用pH试纸测定0.1mol/L的盐酸的pH=_____0.1mol/L的醋酸溶液的pH=______。
【练习】1、下列溶液一定呈中性的是:
A.不含H+和OH—的溶液B.等物质的量的强酸与强碱反应得到的溶液
C.pH=7的溶液D.[H+]=[OH—]的溶液
2、室温下，下列四种溶液
A.pH=4B.c（H+）=1×10—5mol/LC.c（OH—）=1×10—11mol/LD.pH=10
其中酸性最强的是______，碱性最强的是______
3、100℃水的离子积常数Kw=1.0×10—12mol2·L—2100℃,求1×10—3mol/LNaOH溶液的pH？
pH=－lg[H+]=－lg（1×10—9）=9
【作业】P783、4
【板书设计】三、溶液的酸碱性与pH
1、溶液的酸碱性
[H+]=[OH—]，溶液呈中性
[H+]>[OH—]，溶液呈酸性，且[H+]越大酸性越强
[H+]<[OH—]，溶液呈碱性，且[OH—]越大碱性越强
2、溶液酸碱性的一种表示——pH
表达式：
pH=—lg[H+]
常温下：
中性溶液：
[H+]=[OH—]=1.0×10—7mol·L—1；pH=7
酸性溶液：
[H+]>[OH—]，[H+]>1.0×10—7mol·L—1；pH<7
碱性溶液：
[H+]<[OH—]，[H+]<1.0×10—7mol·L—1；pH>7
3、溶液酸碱度的测定与测控溶液酸碱度的意义
（1）溶液酸碱度的测定方法
①酸碱指示剂②pH试纸③pH计
（2）测控溶液酸碱度的意义
第三课时
【题１】在25℃时，1mol•L－１的盐酸溶液中，水的Kw（单位：
mol２•L－２）为（A）
A.1×10—14 B.0C.大于1×10—14 D.小于1×10—14
【解析】在一定温度下，水的离子积Kw为常数，不随水溶液中［OH－］和［H＋］的改变而改变，只要在常温下，任何稀水溶液的Kw均为1×10—14mol２•L－２。
【题２】关于溶液酸碱性的说法中，正确的是（C）
A.［H＋］很小的溶液一定呈碱性 B.pH＝７的溶液一定呈中性
C.［OH－］＝［H＋］的溶液一定呈中性
D.不能使酚酞溶液变红的溶液一定呈酸性
【解析】溶液的酸碱性最本质的判断标准是［OH－］和［H＋］的相对大小。
如果［OH－］＝［H＋］，溶液呈中性；如果［OH－］<［H＋］，溶液呈酸性；如果［OH－］>［H＋］，溶液呈碱性。
［H＋］很小的溶液，［OH－］也可能很小；pH＝７的溶液只有在常温下才是中性的；常温下，pH<８的溶液都不能使酚酞变红，可能为酸性、中性或弱碱性。
【题３】下列溶液中，肯定是酸性的是（D）
A.含H＋的溶液 B.加酚酞显无色的溶液
C.pH<７的溶液 D.［OH－］<［H＋］的溶液
【解析】溶液的酸碱性判断方法虽然有多种，但用指示剂的判断是比较粗略的，它只能测出溶液的pH所在范围。
溶液的pH与温度有关，用pH判断也不够准确。
【题４】下列说法中，正确的是（D）
A.向纯水中加入少量盐酸，Kw将增大
B.25℃时，水的离子积常数Kw为１×10—14mol２•L－２
C.100℃时，纯水的［H＋］＝10—7mol•L－１
D.100℃时，pH＝７的溶液呈碱性
【解析】25℃时，水的离子积常数Kw为１×10—14mol２•L－２，其值与溶液的浓度无关。
由于水的电离是吸热过程，温度升高，有利于水的电离，使得Kw增大，则在100℃时，［H＋］的值在大于10—7mol•L－１呈中性，则100℃时，pH＝７的溶液呈碱性。
【题５】两种浓度不同的NaOH溶液，［H＋］分别为１×10—14mol•L－１和１×10—12mol•L－１，将这两种溶液等体积混合后（不考虑体积效应），所得溶液的［H＋］约为（D）
A.0.5×（10—14＋10—12）mol•L－１B.5×（10—15＋10—11）mol•L－１
C.2.0×10—12mol•L－１D.2.0×10—14mol•L－１
【解析】两溶液的OH－浓度分别为
混合液的OH－的浓度为
【题６】下列物质只能在溶于水的条件下电离的是（AB）
A.NH3·H2OB.H2SO4C.CuOD.NaOH
【解析】电离的条件有两种：
溶于水或熔化状态下，熔化条件下能电离的只有离子化合物，共价化合物只能在溶于水的条件下电离。
NH3·H2O是NH3的水合物，它只能在水中电离。
【题７】下列说法中，正确的是（C）
A.导电能力强的电解质溶液一定是强电解质溶液
B.强电解质溶液一定比弱电解质溶液的导电性强
C.强电解质的水溶液不存在溶质分子
D.0.1mol•L－１NaOH溶液比0.01mol•L－１NaOH溶液导电性强，因此前者是强电解质，后者是弱电解质
【解析】导电能力强只能说明溶液中自由移动的离子浓度较大，离子可能是强电解质提供的，也可能是浓度较大的弱电解质提供的，因此选项A不正确。
选项B中没有说明溶液的浓度，很稀的强电解质溶液中，虽然电解质全部电离，但离子浓度却很小，溶液的导电能力就弱；相反，浓度较大的弱电解质溶液，虽然电解质部分电离，但电离出的离子浓度却可能比较大，溶液的导电能力也就较强。
强电解质和弱电解质都是对电解质而言的，不是对电解质溶液而言的；另外，不能以溶液导电性的强弱来判断一种电解质是强电解质还是弱电解质，因此D不正确。
【题８】pH和体积都相等的醋酸和硫酸，分别跟足量的Na2CO3溶液反应，在相同条件下，放出二氧化碳气体的体积（B）
A.一样多 B.醋酸比硫酸多 C.硫酸比醋酸多 D.无法比较
【解析】当醋酸和硫酸的pH相同时，［H＋］相同，因醋酸是弱电解质而硫酸是强电解质，因此醋酸的浓度远大于硫酸的浓度，又由于体积相等，因此本题条件下，醋酸放出二氧化碳的体积比硫酸多。
【题９】将pH＝12的强碱溶液与pH＝３的强酸溶液混合，所得混合液的pH＝11，则强酸与强碱的体积比是（A）
A.9:
2B.9:
1C.1:
10D.2:
5
【解析】混合后pH＝11，可知碱过量，按计算公式10—12×V（碱）－10—3×V（酸）＝［V（碱）＋V（酸）］×10—3，解得V（酸）：
V（碱）＝９：
２。
【题10】水是一种极弱电解质，在常温下平均每n个水分子只有一个水分子发生电离，则n值是（ ）
A.１×10—14B.55.6×107 C.107 D.55.6
【解析】水中［H＋］＝10—7mol/L，，即每升水中有１×10—7molH＋，它是由１×10—7mol水电离产生的，而每升水中含有100g/18g·mol－１＝55.6mol水，则
55.6：
１＝n：
１，即n＝55.6×107。
【题11】下列物质中属于非电解质，但是放入水中所得溶液可以导电的是（C）
A.金属钠 B.乙醇 C.二氧化硫 D.胆矾
【解析】金属钠属于金属单质，既不是电解质也不是非电解质；胆矾属于电解质；乙醇和二氧化硫属于非电解质，后者溶于水与水反应得到H2SO3是电解质。
【题12】下列叙述中，正确的是（D）
A.pH＝３和pH＝４的盐酸各10mL混合，所得溶液的pH＝3.5
B.一定温度下溶液中［H＋］越大，pH值也越大，溶液的酸性就越强
C.液氯虽然不导电，但溶解于水后导电情况良好，因此，液氯也是强电解质
D.当温度不变时，在纯水中加入强碱溶液不会影响水的离子积常数
【解析】pH＝３和pH＝４的盐酸等体积混合后，混合液的H＋浓度为1/2×（10—3＋10—4）mol•L－１＝5.5×10—4mol•L－１，pH＝3.3。
一定温度下溶液的［H＋］越大，pH越小。
液氯是单质，不属于电解质，溶于水能导电是因为与水反应生成了HCl和HClO所致。
【题13】99℃时，Kw＝1.0×10－１２mol２•L－２，该温度下，将100mL0.001mol/L的NaOH溶液加水稀释至１L，则溶液的pH为 ，若加水稀释至1000L，则溶液的pH为 。
【解析】[OH－]＝0.001mol/L的NaOH溶液稀释１０倍，[OH－]＝10－４mol/L，［H＋］＝10－１２/10－４mol/L＝10－８mol/L，即pH＝８;当再稀释1000倍时，[OH－]近似为10－６mol/L，则［H＋］＝10－６mol/L即pH＝６。
【题14】当把两种水（D2O、H2O）混在一起，则混合后溶液中存在的分子为 ，存在的阳离子为 ，存在的阴离子为 。
两种水的电离方程式为 。
【解析】两种水D2O、H2O都为弱电解质，部分电离。
2D2O
OD－+D3O＋，
2H2O
OH－＋H3O＋，D3O＋＋OH－
D2O＋HDO，2DHO
H2DO＋＋OD－，2DHO
HD2O＋＋OH－．
【题15】如下图所示是某教师运用现代教育技术进行复习时放映的一个人体气体交换示意图，据图回答：
（１）甲图表示的过程称为 。
（２）健康人血液pH的范围 。
A.在８～９之间 B.在７～８之间 C.在９～10之间 D.等于７
（３）血管B内血液的pH 血管D内血液的pH（填“>”、“<”或“＝”），其原因是（用化学方程式和电离方程式说明） 。
【解析】CO2的浓度越大，化学平衡CO2＋H2O
H2CO3向右移动，H2CO3的浓度增大，H2CO3的电离平衡H2CO3
H＋＋HCO3－向右移动，H＋的浓度增大，pH减小。
【题16】在25℃时，有pH为x的盐酸和pH为y的NaOH（aq），取VxL该盐酸同该 ＋y＝１３时，Vx/Vy＝ （填数值）；
（３）若x＋y>１４时，Vx/Vy＝ （填表达式），且VxVy（填“>”、“<”或“＝”）。
（题中x≤6,y≥8）
【解析】酸碱恰好中和时，10－x·Vx＝10y－１４·Vy，Vx/Vy＝10x＋y－１４，当x＋y＝14时，x＋y－14＝０，Vx/Vy＝１；当x＋y＝13时，x＋y－14＝－１，Vx/Vy＝1/10；当x＋y>14时，Vx/Vy>1。
第四课时
【题１】溶液的pH定义为pH＝－lg[H＋]，pOH定义为pOH＝－lg[OH－]，Kw表示25℃时水的离子积常数，则弱酸性溶液中[H＋]可表示为（B）
A..Kw/pOHmol·L－１B.10pOH－１４ mol·L－１
C.10１４－pOH mol·L－１D.10－pOH mol·L－１
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