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第三章教案

第二章化学反应速率和化学平衡

第一节弱电解质的电离平衡

一、教学目的

1.知识与技能

(1)掌握强电解质与弱电解质的概念;

(2)了解弱电解质的电离平衡以及浓度等条件对电离平衡的影响

2.过程与方法

(1)从结构和组成上理解强、弱电解质的概念和判断

(2)从化学平衡移动的角度理解电离平衡和移动的结果比较

3.情感态度价值观:

通过本节课的学习,意识到整个自然界实际就是各类物种相互依存、各种变化相互制约的复杂的平衡体系

二、教学重点:

强、弱电解质的概念和弱电解质的电离平衡

三、教学难点:

弱电解质的电离平衡

四、教学方法:

实验法、比较法等

五、教学过程

一.强、弱电解质

(实验3-1):

根据实验现象,探索下列问题:

(小组讨论)

(1)上述反应的实质是什么?

影响反应速率的因素是什么?

(2)当酸溶液的物质的量浓度相等时,pH值是否相等,即c(H+)是否相等?

(结论)强电解质与弱电解质的概念:

强电解质:

弱电解质:

(设问)强弱电解质与结构的关系?

(分析与讨论):

(小组讨论)

1.NaCl、NaOH是由什么键构成的什么化合物?

在水溶液里它们以什么形式存在?

2.HCl是由什么键构成的什么化合物?

在水溶液里HCl以什么形式存在?

3.CH3COOH、NH3·H2O是由什么键构成的什么化合物?

在水溶液里它们以什么形式存在?

(归纳):

活泼金属的氧化物

强电解质大多数盐离子键—离子化合物

电解质

弱电解质弱酸

(部分电离)弱碱极性键——共价化合物

(讨论):

CaCO3、Fe(OH)3的溶解度都很小,CaCO3属于强电解质,而Fe(OH)3属于弱电解质;CH3COOH、HCl的溶解度都很大,HCl属于强电解质,而CH3COOH属于弱电解质。

电解质的强弱与其溶解性有何关系?

怎样区分强弱电解质?

练习:

下列电解质中,NaCl、NaOH,NH3·H2O、CH3COOH,BaSO4,AgCl,Na2O,K2O,H2O

_______________________________________是强电解质

_______________________________________是弱电解质

二.弱电解质的电离

电离

CH3COOH

CH3COO—+H+

结合

(思考与讨论):

(小组讨论)

(1)开始时,V电离和V结合怎样变化?

(2)当V电离=V结合时,可逆过程达到一种什么样的状态

(3)关于上述电离平衡,什么条件的改变会使平衡向电离的方向移动?

V(电离)V(电离)=V(结合)电离平衡状态

V(结合)

1.电离平衡:

在一定条件(如温度,压强)下,当电解质分子离解成离子的速率和离子结合成分子的速率相等时,电离过程就达到了平衡状态,这种状态叫做电离平衡状态。

2.电离平衡的特征:

逆:

弱电解质的电离是可逆的

等:

V电离=V结合=0

动:

v离子化=v分子化≠0的动态平衡

定:

条件不变,溶液中各分子、离子的浓度不变,溶液里既有离子又有分子

变:

条件改变,平衡移动

(讨论):

在醋酸溶液中存在怎样的电离平衡?

向其中分别加入适量的盐酸、NaOH溶液、CH3COONa溶液、水、加热对平衡有什么影响?

3.弱电解质电离平衡的移动

(1)弱电解质的电离平衡符合勒夏特列原理

(2)影响弱电解质电离平衡的因素有:

(学生总结)

1温度:

升高温度有利于电离(因为电离过程是吸热的)

2浓度:

溶液稀释有利于电离

3同离子反应:

加入与弱电解质具有相同离子的强电解质,将抑制电离。

④加入能与弱电解质电离产生的某种离子反应的物质时,可以使电离平衡向电离方向移动

 

(练习):

3.0.1mol/L的CH3COOH溶液中CH3COOH

CH3COO—+H+对于该平衡,下列叙述正确的是()

A.加水时,平衡向逆反应方向移动

B.加入少量NaOH固体,平衡向正反应方向移动

C.加入少量0.1mol/L盐酸,溶液中c(H+)减小

D.加入少量CH3COONa固体,平衡向正反应方向移动

4.电离方程式的书写

CH3COOH

CH3COO—+H+

NH3·H2O

NH4++OH—

H2O

H++OH—(简单介绍,后面深入学习)

注:

多元弱酸分步电离,多元弱碱一步电离(中学阶段)

如H2CO3

H++HCO3-

HCO3-

H++CO32-

Fe(OH)3

Fe3++3OH-

(课堂练习)

1、请写出Na2SO4、HClO、NH3·H2O、H2CO3、Fe(OH)3在水溶液中的电离方程式。

2、1mol/L的盐酸、醋酸、硫酸各1L,分别加入足量的铁。

开始反应时产生氢气的速率__________________,

最终收集到的氢气的物质的量_________________。

pH都为1的盐酸、醋酸、硫酸各1L,分别加入足量的铁。

开始反应时产生氢气的速率__________________,

最终收集到的氢气的物质的量________________

三.电离常数(以自学为主)

与化学平衡常数相似,在弱电解质溶液中也存在着电离平衡常数,叫做电离常数。

只与温度有关。

电离常数能用来计算弱酸溶液中的H+的浓度及比较弱酸酸性相对强弱。

例如:

醋酸,碳酸和硼酸298K时的电离常数分别是1.75×10-5,4.4×10-7(第一步电离)和5.8×10-10

由此可知,+醋酸,碳酸和硼酸的酸性依次减弱。

1.一元弱酸和弱碱的电离平衡常数

如:

CH3COOH

CH3COO—+H+

Ka=

写出NH3·H2O的电离平衡常数

NH3·H2O

NH4++OH—

Kb=

注:

K越大,离子浓度越大,表示该弱电解质越易电离。

所以可以用Ka或Kb的大小判断弱酸或弱碱的相对强弱。

K只与温度有关,不随浓度改变而改变。

2.多元弱酸(碱)分步电离,酸(碱)性主要由第一步电离决定。

如H3PO4的电离:

H3PO4

H++H2PO4-K1

H2PO4-

H++HPO42-K2

HPO42-

H++PO43-K3

注:

K1>K2>K3

K越大,离子浓度越大,表示该弱电解质越易电离。

多元弱酸(碱)分步电离,酸(碱)性主要由第一步电离决定。

(板书设计):

第一节弱电解质的电离平衡

1.强电解质、弱电解质的概念:

强电解质:

在水溶液里或熔融状态下能全部电离的电解质。

(如:

强酸、强碱和大多数盐)

弱电解质:

在水溶液里只有部分电离的电解质。

(如:

弱酸、弱碱等)

区别:

是否完全电离

2.弱电解质的电离

①电离平衡状态:

②特点:

动、等、定、变

③影响电离平衡的因素:

浓度、温度、加水等

4电离平衡方程式的书写:

强电解质在溶液中完全电离,用“=”

弱电解质在溶液中部分电离,用“

多元弱酸的电离应分步完成电离方程式,多元弱碱则一步完成电离方程式。

3.电离常数(选学内容)

(小结):

1.强电解质、弱电解质的区别

2.弱电解质的电离

①电离平衡状态

②特点

③影响电离平衡的因素

④电离平衡方程式的书写

3.电离常数

(布置作业):

1.课本P461、2、3

2.《名师一号》第一节弱电解质的电离平衡

 

 

 

第二节水的电离和溶液的pH

第一课时

一、教学目的:

1、使学生了解水的电离和水的离子积

2、生了解溶液的酸碱性与pH的关系

3、通过水的离子积和溶液酸碱性等内容的教学,对学生进行矛盾的对立统一、事物间的相互关系和相互制约等辨证唯物主义观点的教育

二、教学重点:

水的离子积,溶液酸碱性和溶液pH值的关系

三、教学难点:

水的离子积

四、教学过程:

(引入):

水是不是电解质?

研究电解质溶液时往往涉及溶液的酸碱性,而酸碱性与水的电离有密切的关系。

那么水是如何电离的呢?

精确的实验证明,水是一种极弱的电解质,它能微弱地电离,生成H3O+和OH—:

(板书):

一、水的电离

1、水的电离:

H2O+H2O

H3O++OH—简写为:

H2O

H++OH—

实验测定:

25℃[H+]=[OH-]=1

mol/L100℃[H+]=[OH-]=1

mol/L

水的电离与其它弱电解质的电离有何异同?

不同点:

水是“自身”作用下发生的极微弱的电离。

相同点:

均是部分电离,存在电离平衡

(提问):

请学生计算水的浓度,1L纯水的物质的量是55·6mol,经实验测得250C时,发生电离的水只有1×10-7mol,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表示,即为水的离子积常数,简称水的离子积。

(板书)2、水的离子积-----Kw=c(H+)·c(OH—)

由于250C时,c(H+)=c(OH—)=1×10-7mol/L

所以250C时,Kw=c(H+)·c(OH—)=1×10-14(定值)(省去单位)

(提问):

当温度升高时,Kw如何变化?

影响Kw的因素是什么?

(电离过程是吸热过程)

1000C时,Kw=c(H+)·c(OH—)=1×10-12

影响因素:

温度越高,Kw越大,水的电离度越大。

对于中性水,尽管Kw,电离度增大,但仍是中性水,[H+]=[OH-].

注:

温度升高时Kw增大,所以说Kw时要强调温度。

练习:

影响因素

条件改变

平衡移动

溶液中的c(H+)

溶液中的c(OH-)

Kw

温度

升高温度

向右

增大

增大

变大

降低温度

向左

减小

减小

变小

酸碱性

加入酸

向左

增大

减小

不变

加入碱

向左

减小

增大

不变

(过渡):

在常温时,由于水的电离平衡的存在,不仅是纯水,就是在酸性或碱性的稀溶液里,H+浓度和OH—浓度的乘积总是一个常数——1×10-14,请考虑一下,当纯水中加入盐酸或氢氧化钠时,c(H+)和c(OH—)如何变化?

(板书):

二、溶液的酸碱性和pH(常温下):

1、溶液的酸碱性与c(H+)和c(OH—)的关系:

投影显示空表,教师引导填写,然后推出结论。

电解质

溶液

对水电离平衡的影响

溶液中

c(H+)

(mol/L)

溶液中

c(OH—)

(mol/L)

c(H+)与

c(OH—)比较

c(H+)·

c(OH—)

溶液酸碱性

纯水

=10-7

=10-7

相等

10-14

中性

盐酸

加HCl,c(H+)增大,平衡左移

>10-7

<10-7

c(H+)>c(OH—)

10-14

酸性

氢氧化钠

加NaOHc(OH—)增大,平衡左移

<10-7

>10-7

c(H+)

10-14

碱性

中性溶液c(H+)=c(OH—)=1×10-7mol/L

酸性溶液c(H+)>c(OH—),c(H+)>1×10-7mol/L

碱性溶液c(H+)

注:

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,但不能大量共存。

溶液的酸、碱性主要在于c(H+)与c(OH—)的相对大小。

c(H+)与c(OH—)此增彼长,且Kw=c(H+)·c(OH—)不变。

(讲述):

酸性溶液中c(H+)越大,酸性越强,碱性溶液中c(OH—)越大,碱性越强。

我们经常用到一些c(H+)很小的溶液,如c(H+)=1×10-7mol/L的溶液,用这样的量来表示溶液的酸碱性的强弱很不方便。

为此,化学上常采用pH来表示溶液酸碱性的强弱。

2、溶液的pH:

(1)定义:

pH=-lg{c(H+)}

(2)适应范围:

稀溶液,0~14之间。

有关溶液的pH值的几个注意问题:

①pH值是溶液酸碱性的量度。

常温下,pH=7溶液呈中性;pH值减小,溶液的酸性增强;pH值增大,溶液的碱性增强。

②pH值范围在0-14之间。

pH=0的溶液并非没有H+,而是C(H+)=1mol/L;pH=14的溶液并非没有OH-,而是C(OH-)=1mol/L。

pH改变一个单位,C(H+)就改变10倍,即pH每增大一个单位,C(H+)就减小到原来的1/10;pH每减小一个单位,C(H+)就增大到原来的10倍。

③当C(H+)>1mol/L时,pH值为负数,当C(OH-)>1mol/L时,pH>14。

对于C(H+)或C(OH-)大于1mol/L的溶液,用pH值表示不方便,所以pH值仅适用于C(H+)或C(OH)小于等于1mol/L的稀溶液。

④也可用pOH来表示溶液的酸碱性,pOH=-lgC(OH--),因为C(H+)·C(OH-)=10-14,若两边均取负对数,得pH+pOH=14。

⑤可用 pH试纸来测定溶液的pH值。

方法:

用洁净的干玻璃棒直接蘸取少许待测液,滴在pH试纸上(注意不能将pH试纸先用水沾湿或用湿的玻璃棒,因为这样做,实际上已将溶液稀释,导致所测定的pH不准确)将pH试纸显示的颜色随即(半分钟内)与标准比色卡对照,确定溶液的pH值(因为时间长了,试纸所显示的颜色会改变,致使测得的pH不准。

(小结):

(布置作业):

《名师一号》第二节水的电离和溶液的pH

(1)

 

第二节水的电离和溶液的pH

(2)第二课时

教学目的:

1、了解指示剂的变色范围,学会用pH试纸测定溶液的pH值

2、初步学会计算酸碱的pH值以及氢离子浓度和pH值的互算

3、掌握pH相同的强酸与弱酸的几个规律

教学重点:

有关pH的简单计算

教学难点:

熟练掌握有关pH的计算

教学过程:

复习提问:

①什么叫水的离子积?

影响水的离子积因素?

溶液的酸碱性与c(H+)、c(OH—)及pH的关系?

溶液pH的计算?

求0.1mol/L盐酸溶液中的[OH-]?

(25℃)求0.1mol/LnaOH溶液中[H+]?

②关于pH相同的酸(含强酸和弱酸)

(1)溶液中c(H+)相等(填“相等”或“不等”)。

(2)溶液中溶质的物质的量的浓度:

强酸<弱酸(填“>”或“<”)。

(3)耗碱规律:

pH和溶液体积均相同的HCl、H2SO4、CH3COOH与碱完全反应时,消耗碱物质的量最多的是CH3COOH。

(4)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(填“大于”或“小于”)m倍,故稀释后弱酸酸性强于强酸。

③pH的有关计算:

(1)求酸或碱溶液的pHa·先判断溶液的酸碱性

(2)求强酸或强碱稀释后的pHb·若为酸性,先求出c(H+)后

(3)求混合溶液的pH由pH=-lg{c(H+)}求pH

两种强酸(碱)混合若为碱性,先求c(OH—)后

强酸与强碱混合由Kw=c(H+)·c(OH—)

(4)pH+pOH=14求c(H+),再求pH

(板书):

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-]=1

mol/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①pH=2某酸与pH=12某碱混合pH难定②pH=4某酸与pH=10NaOH混合pH≤7③pH=4H2SO4与pH=10某碱混合pH≥7④0.01mol/LpH=2一元酸与0.1mol/LpH=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。

例1、求下列溶液的pH:

(1)某H2SO4溶液的浓度是0·005mol/L

求此溶液的pH

用水稀释到原来体积的100倍

再继续稀释至104倍

(2)pH=3的盐酸与pH=5的硫酸等体积混合

(3)pH=10和pH=12的两种NaOH溶液等体积混合

(4)pH=12的NaOH和pH=4的HCl等体积混合

解析:

(1)

c(H+)=0·005mol/L×2=0·01mol/L,

pH=-lg10-2=2

c(H+)=0·01mol/L÷100=10-4mol/L,

pH=-lg10-4=4

pH=7(强调酸稀释后不会变成碱!

(2)c(H+)=

=5×10-4,

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)因为溶液呈碱性c(OH—)=

=5×10-3

c(H+)=

=2×10-12

pH=-lg(2×10-12)=12-lg2=11·7

(4)NaOH中c(OH—)=10-2mol/LHCl中c(H+)=10-4mol/L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—)=

=5×10-3

c(H+)=

=2×10-12

pH=-lg(2×10-12)=12-lg2=11·7

例2、某温度下纯水的C(H+)=2.0╳10—7mol/L,则此时C(OH)为多少?

若温度不变,滴入稀H2SO4,使C(H+)=5.0╳10—4mol/L,则由水电离产生的C(H+)为多少?

答案:

例3、常温下,将pH

的NaOH与pH=10的NaOH溶液等体积混合后,溶液中氢离子浓度最接近

(D)A.

B.

C.

D.

例4、pH=13的强碱溶液与pH=2的强酸溶液混合,所得溶液的pH=11,则强碱与强酸的体积比是

A、11:

1B、9:

1C、1:

11D、1:

9

答案:

D

例5、常温时某溶液中,测得由水电离出的C(H+)为10-11mol/L,则对此溶液的下列叙述中,正确的是(CD)

A、一定是酸溶液B、一定是碱溶液

C、可能是pH=3的酸溶液D、可能是pH=11的碱溶液

例6、将pH=5的盐酸溶液稀释1000倍后,溶液的pH为(C)

A、等于8B、等于7C、接近7又小于7D、大于7而小于8

例7、有PH相等的盐酸和醋酸(

),如何通过实验的方法证明。

解析:

经分析可知一为强酸(盐酸),强电解质,另一为弱酸(醋酸),弱电解质。

利用二者在电离过程中的区别,可用稀释相同倍数后测pH的方法进行鉴别。

答案:

取相同体积的两种酸,加水稀释10倍,用玻璃棒分别蘸取稀释后两种酸,点在PH试纸上,稍后与比色卡比较,其中PH较小的为醋酸,另一为盐酸。

 

练习:

1.在250C某稀溶液中,由水电离产生的c(H+)=10-13mol/L,下列有关溶液的叙述正确的是(CD)

A.该溶液一定呈酸性B.该溶液一定呈碱性

C.该溶液的pH可能约为1D.该溶液的pH可能约为13

2.250C时,10体积的某强酸溶液与1体积的某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什么?

(pH酸+pH碱=15)

3.在800C时,纯水的pH小于7,为什么?

(因为水的电离过程是吸热过程,所以升高温度,平衡右移,使c(H+)=c(OH—)>10—7mol/L,所以pH小于7)

4.pH=4的盐酸用水稀释100倍、1000倍、10000倍,pH值各为多少?

5.在0.01mol/LHCl中,由水电离出来的[H+]为多少?

6.某溶液中由水电离产生的[H+]=1╳10—10mol/L,则该溶液的pH值可能是?

7.某盐酸中1╳10—xmol/L,某氨水的pH为y,已知:

x+y=14,且y>11,将上述两溶液分别取等体积,充分混合后,所的溶液中各离子浓度由大到小的顺序是?

8.pH=5的强酸与pH=11的强碱溶液混合至pH=7,求酸碱的体积比?

9室温下,在pH=12的某溶液中,由水电离出来的c(OH-)为()。

(A)1.0×10-7mol·L-1(B)1.0×10-6mol·L-1(C)1.0×10-2mol·L-1(D)1.0×10-12mol·L-1

10.25℃时,某溶液中,由水电离出的c(H+)=1×10-12mol·L-1,则该溶液的pH可能是()。

(A)12(B)7(C)6(D)2

11.纯水在25℃和80℃时的氢离子浓度,前者和后者的关系是()。

(A)前者大(B)相等(C)前者小(D)不能肯定

12.某温度下,重水(D2O)的离子积常数为1.6×10-15若用定义pH一样来规定pD=-lg[D+],则在该温度下,下列叙述正确的是()。

(A)纯净的重水中,pD=7(B)1L溶解有0.01molDC1的重水溶液,其pD=2

(C)1L溶解有0.01molNaOD的重水溶液,其pD=12

(D)纯净的重水中,[D+][OD-]>1.0×10-14

13.给蒸馏水中滴入少量盐酸后,下列说法中错误的是()。

(A)[H+][OH-]乘积不变(B)pH增大了(C)[OH-]降低了(D)水电离出的[H+]增加了

14.常温下,下列溶液中酸性最弱的是()。

A)pH=4(B)[H+]=1×10-3mol·L-1(C)[OH-]=1×10-11mol·L-1(D)[H+]·[OH-]=1×10-14

15.某酸溶液的pH=3,则该酸溶液的物质的量浓度为()。

(A)一定大于0.001mol·L-1(B)一定等于0.001mol·L-1

(C)一定小于0.001mol·L-1(D)以上说法均欠妥

16.常温下,某溶液中水的电离度a=10-10/55.5(%),该溶液的pH可能是()。

(A)12(B)10(C)4(D)3

17.在室温下,等体积的酸和碱的溶液混合后,pH一定少于7的是()。

(A)pH=3的HNO3跟pH=11的KOH溶液(B)pH=3的盐酸跟pH=11的氨水

(C)pH=3硫酸跟pH=11的氢氧化钠溶液(D)pH=3的醋酸跟pH=11的氢氧化钡溶液

18.下列叙述中,正确的是()。

(A)中和10mL0.1mol·L-1醋酸与中和100mL0.01mol·L-1的醋酸所需同种碱溶液的量不同

(B)等体积pH=3的酸溶液pH=11的碱溶液相混合后,溶液的pH=7

(C)体积相等,pH相等的盐酸和硫酸溶液中,H+离子的物质的量相等

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