高二水的电离和溶液的酸碱性教学案.docx
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高二水的电离和溶液的酸碱性教学案
水的电离与溶液的酸碱性教学案
【课标要求】
知道水的离子积常数。
师生活动
汇报交流,成果展示
创设情景,导入新课
材料:
公安部消防局公布09年前3季度全国火灾情况统计电气火灾所占比重呈加大趋势,从引发火灾的原因看,电线短路、超负荷、电器设备故障等电气原因引发火灾4万起,占总数的30.1%,比去年提高1.3个百分点。
思考:
电器着火能否用水来扑灭?
为什么?
自主讨究,合作学习
思考与交流:
水能导电吗?
若能导电你估计导电性强弱怎样?
为什么?
请设计实验证明?
一.水的电离
你能写出水的电离方程式吗?
,H+在水中实际以H3O+存在,则电离方程式也可写成。
思考并讨论:
水的电离过程吸热还是放热?
为什么?
醋酸呢?
氨水呢?
二.水的离子积
思考与交流:
水的电离是可逆过程,你能写出水的电离平衡常数表达式吗?
该常数受什么因素影响?
思考并讨论:
1L水的物质的量是多少?
已知25℃时,1L纯水电离出的n(H+)=n(OH-)=1×10-7mol,则c(H+)×c(OH-)
=,该乘积与水的电离平衡常数有什么关系?
c(H+)×c(OH-)在一定下是个常数,叫做,符号,该数据可由实验测得也可以通过理论计算求得。
计算:
25℃时0.1mol.L-1的盐酸中c(OH-)=,由水电离出的c(H+)=,0.1mol.L-1的氢氧化钠中c(H+)=,由水电离出的c(OH-)=。
观察下表并讨论不同温度下水的离子积常数
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?
(2)以上数据说明温度与水的电离程度之间存在什么关系?
为什么?
三.影响水的电离平衡的因素
思考并讨论:
水的电离平衡受哪些因素的影响?
怎样影响?
小试身手:
纯水
加入少
量盐酸
加入少量NaOH
加热
c(H+)
c(OH-)
c(H+)与c(OH-)
大小比较
溶液的酸碱性
四.溶液的酸碱性
根据以上结果可以得知:
酸性溶液c(H+)c(OH-)c(H+)1×10-7mol.L-1
中性溶液c(H+)c(OH-)1×10-7mol.L-1
碱性溶液c(H+)c(OH-)c(H+)1×10-7mol.L-1
思考并讨论:
如何判断溶液的酸碱性?
思考并讨论:
某溶液中c(H+)=1×10-7mol.L-1,溶液是否呈中性?
为什么?
1.水是 电解质。
2.弱电解质的的电离是
热过程,有利于弱电解质的电离。
3.KW=,该常数室温下该数值为。
4、在纯水中加入酸或碱会
水的电离,升高温度会水的电离。
5.c(H+)>c(OH-)溶液呈
性,c(H+)=c(OH-)溶液呈
性,c(H+)<c(OH-)溶液呈性。
归纳总结,成果汇总:
1、水是一种极弱的电解质,弱电解质的电离过程因断裂化学键是吸热过程。
2、KW=c(H+)×c(OH-)叫做水的离子积,该常数只受温度的影响,与其他因素无关常温下数值为1×10-14mol.L-1。
3、纯水中加入酸碱会抑制水的电离,升温会促进水的电离。
4、溶液的酸碱性需根据c(H+)和c(OH-)的相对大小来确定,c(H+)>c(OH-)溶液呈酸性,c(H+)=c(OH-)溶液呈中性,c(H+)<c(OH-)溶液呈碱性。
课堂反馈,巩固落实
1.室温下,在pH=12的某碱溶液中,由水电离的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
2.将纯水加热至较高温度,下列叙述正确的是()
A.水的离子积变大、呈酸性B.水的离子积不变、呈中性
C.水的离子积变小、呈碱性D.水的离子积变大、呈中性
3.水的电离过程为H2OH++OH-,在不同温度下其离子积为KW25℃=1×10-14,KW35℃=2.1×10-14。
则下列叙述正确的是:
()
A、c(H+)随着温度的升高而降低B、在35℃时,纯水中c(H+)>c(OH-)
C、水的电离常数K25℃>K35℃D、水的电离是一个吸热过程
4.
水电离出的c(H+)
水电离出的c(OH-)
酸电离出的c(H+)
碱电离出的c(OH-)
纯水
0.1mol/L盐酸
0.1mol/LNaOH
一、简单PH计算
计算方法:
c(酸)
c(H+)―→pHc(碱)
c(OH-)
c(H+)―→pH
例1:
计算25℃时0.01mol/LHCl溶液的pH?
解:
c(HCl)=c(H+)=0.01mol/LpH=-lgc(H+)=-lg0.01=2
〖练习1〗求室温时的PH
(1)0.05mol/LH2SO4
(2)0.0005mol/LCa(OH)2
(3)0.001mol/LCH3COOH(已知电离度为1%)(4)0.01mol/L氨水(已知电离度为10%)
二、稀释后溶液的pH的计算及变化规律
〖练习2〗
(1)室温:
1L0.002mol/L的盐酸溶液加水稀释到2L,求稀释后溶液的pH?
(2)0.1L0.01mol/L的Ba(OH)2溶液加水稀释到2L,求稀释后溶液的pH?
〖练习3〗:
(1)pH=1的HCl溶液加水稀释10倍后,pH=;稀释102倍后,pH=
稀释106倍,pH;稀释10n倍后,pH;
(2)pH=1的CH3COOH溶液加水稀释102倍后,pH3(“=”、“<”或“>”)
稀释10n倍后,pH1+n;
(3)pH=12的NaOH溶液加水稀释10倍后,pH=;稀释102倍后,pH=
稀释106倍,pH;稀释10n倍后,pH;
(4)pH=12的氨水溶液加水稀释102倍后,pH10
稀释10n倍后,pH;
酸碱溶液稀释的变化规律:
1.pH=a的强酸稀释10n倍,pH就增大个单位,即pH=且7(“<”或“>”)
pH=a的弱酸稀释10n倍,<pH<;
2.pH=b的强碱稀释10n倍,pH就减小个单位,即pH=且7(“<”或“>”)
pH=b的弱碱稀释10n倍,<pH<;
用图示表示:
3.对于pH相同的强酸和弱酸稀释相同倍数,强酸pH变化程度比弱酸大(强碱和弱碱类似)。
三.酸碱混合溶液pH的(一般稀溶液密度相近,体积可简单加和)
计算方法:
(1)强酸1+强酸2:
C(H+)=、
例题1:
25℃,pH=2与pH=5的盐酸等体积混合后,pH为多少?
解:
c(H+)1=0.01mol/L,c(H+)2=10—5mol/L=0.00001mol/L
c(H+)混=
pH=-lgc(H+)=
练习4:
25℃,pH=2与pH=4的盐酸等体积混合后,pH为多少?
(2)强碱1+强碱2:
C(OH-)=
例题2:
25℃,pH=9与pH=13的NaOH等体积混合后,pH为多少?
解:
c(OH—)1=10—5mol/L,c(OH—)2=10—1mol/L
c(OH-)混=
c(H+)混=
pH=-lgc(H+)=
练习5:
25℃,pH=8与pH=12的NaOH等体积混合后,pH为多少?
(3)强酸1+强碱2:
完全中和:
C(H+)=C(OH-)=1
mol/L
酸过量:
c(H+)混=
碱过量:
c(OH-)混=
例题3:
25℃,100ml0.6mol/L的盐酸与等体积0.4mol/LNaOH混合后,求pH
例题4:
室温下,等体积混合0.1mol·L-1的盐酸和0.06mol·L-1的Ba(OH)2溶液后,溶液的pH?
练习6:
25℃,pH=3盐酸和pH=11的NaOH溶液等体积混合,求溶液的pH?
25℃,pH=1盐酸和pH=13的Ba(OH)2溶液等体积混合,求溶液的pH?
练习7:
25℃,pH=3盐酸和pH=9的NaOH溶液等体积混合,求溶液的pH?
25℃,pH=5盐酸和pH=12的NaOH溶液等体积混合,求溶液的pH?
[课堂练习]
1.pH=2的A、B两种酸溶液各1mL,分别加水稀释到1000mL,其溶液的pH与溶液体积(V)的关系如图所示,则下列说法正确的是( )
A.A、B两种酸溶液物质的量浓度一定相等
B.稀释后A酸溶液的酸性比B酸溶液强
C.a=5时,A是强酸,B是弱酸
D.若A、B都是弱酸,则5>a>2
2、常温下,关于溶液的稀释下列说法正确的是( )
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
3、在25℃的条件下,将体积都为10mL、pH都等于3的醋酸和盐酸加水稀释至amL和bmL,测得稀释后溶液的pH均为5。
则稀释后溶液的体积( )
A.a=b=100mL B.a=b=1000mL
C.a>bD.a<b
4.某温度下,纯水中的c(H+)=2.0×10-7mol·L-1,则此时溶液的c(OH-)为__________mol·L-1;若温度不变,滴入稀盐酸使c(H+)=5.0×10-4mol·L-1,则溶液中c(OH-)=__________mol·L-1,由水电离产生的c(H+)=__________mol·L-1,此时温度__________(填“高于”、“低于”或“等于”)25℃。
知识点四pH的应用酸碱中和滴定
1.概念:
用已知物质的量的浓度的酸或碱(标准溶液)来测定未知物质的量浓度的碱或酸(待测溶液或未知溶液)的方法叫做酸碱中和滴定。
2.原理:
根据酸碱中和反应的实质是:
H++OH-=H2O
在滴定达到终点(即酸碱恰好反应)时:
有n(H+)=n(OH-)即c酸V酸=c碱V碱
例:
用0.1230mol/L的NaOH溶液滴定25.00mL未知浓度的硫酸溶液,滴定完成时用去NaOH溶液27.84mL。
计算待测硫酸溶液的物质的量浓度。
3.滴定的关键
①准确测定参加反应的两种溶液的体积
②准确判断完全中和反应终点
4、酸碱中和滴定指示剂的选择
⑴原则:
①终点时,指示剂的颜色变化明显、灵敏②变色范围与终点pH接近
⑵酸碱指示剂:
常用指示剂及变色范围
指示剂
甲基橙
石蕊
酚酞
变色范围pH
3.1~4.4
5.0~8.0
8.2~10.0
溶液颜色
红→橙→黄
红→紫→蓝
无色→浅红→红
滴定种类
选用的指示剂
达滴定终点时颜色变化
指示剂的用量
滴定终点的判断标准
强酸滴定强碱
甲基橙
黄色→橙色
2-3滴
当指示剂刚好变色,并在半分钟内不褪色,即认为以达到滴定终点
酚酞
红色→无色
强酸滴定弱碱
甲基橙
黄色→橙色
强碱滴定强酸
甲基橙
红色→橙色
酚酞
无色→粉红色
强碱滴定弱酸
酚酞
无色→粉红色
①强酸强碱间的滴定:
酚酞溶液、甲基橙
②强酸滴定弱碱:
由于生成强酸弱碱盐使溶液显酸性,所以选用甲基橙作指示剂
③强碱滴定弱酸:
由于生成强碱弱酸盐使溶液显碱性,所以选用酚酞作指示剂
5、中和滴定仪器的特点和使用方法
⑴需用的仪器及用途
酸(碱)式滴定管:
用来滴定和准确量取液体体积;锥形瓶:
反应器。
铁架台、滴定管夹、烧杯、(白纸)
⑵酸(碱)式滴定管
①结构特点:
a.酸式玻璃活塞盛酸性溶液、强氧化性试剂
碱式橡皮管玻璃球盛碱性溶液
b.零刻度在上方,最大刻度在下,最小刻度0.1mL,精确度0.01mL
②规格:
25ml50ml等
③用途:
中和滴定(精确测定);精确量取溶液的体积(两次读数差)
④使用注意:
a.先检查是否漏水,再用蒸馏水洗涤,最后用待盛溶液润洗。
b.酸式滴定管:
中指内扣,防活塞拉出
c.碱式滴定管:
拇指和食指挤压玻璃球上部的橡皮
4、中和滴定的基本操作和步骤
操作过程:
(1)查漏
(2) 洗涤
(3) 润洗(4) 灌液
(5) 赶气泡(6) 调节液面
(7) 滴定(8)数据记录
(9) 复滴(10) 计算
⑴准备
①查漏:
检查两滴定管是否漏水、堵塞和活塞转动是否灵活;
②洗涤:
滴定管先用水洗净后,再用少量待装液润洗2-3次;
锥形瓶:
只用蒸馏水洗,也不必干燥
③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
④赶气泡:
酸式:
快速放液
碱式:
橡皮管向上翘起
⑤调液面:
调节滴定管中液面在0或0刻度以下
⑵滴定:
①往锥形瓶中加入2~3滴指示剂。
②操作要求:
左手控制滴定管的活塞,右手振荡锥形瓶,眼睛注意观察锥形瓶中的溶液颜色的变化。
应读到小数点后两位
③终点:
指示剂变色,且在半分钟内不恢复。
滴定操作:
左手:
控制活塞
右手:
振荡锥形瓶
眼看:
锥形瓶中溶液颜色变化
滴定终点:
当滴入最后一滴时,指示剂的颜色突然改变,且30秒内不立即褪去或反滴一滴待测液颜色又复原,再读数。
重复滴淀操作2到3次,取平均值。
⑶读数:
视线应液面凹面最低点水平相切。
滴定管读数时,要精确到0.01mL。
按上述要求重复滴定2~3次。
⑷计算:
求平均值
操作注意事项
(1)滴速:
先快后慢,当接近终点时,应一滴一摇。
(2)终点:
最后一滴恰好使指示剂颜色发生明显的改变且半分钟内不变色,读出V(标)记录。
(3)在滴定过程中,左手控制活塞或玻璃小球,右手摇动锥形瓶,两眼注视锥形瓶内溶液颜色的变化。
注意.酸碱中和滴定中应注意哪些问题?
①准确量取待测液25.00ml于锥形瓶中,滴入2~3滴酚酞,振荡。
②把锥形瓶放在酸式滴定管下面,在瓶底垫一张白纸,小心滴入酸液,边滴边摇动锥形瓶,直至滴入一滴酸液,溶液由红色变为无色,并在半分钟内不褪去为止。
③记录滴定后液面刻度。
④重复上述操作一至两次。
指示剂变色时即“达到了滴定的终点”,通常与理论终点存在着一定的误差(允许误差),通常认为此时即达到了反应的终点——即“恰好中和”。
5、误差分析⑴分析原理:
(标准酸滴定未知碱)
滴定过程中任何错误操作都可能导致C标、V标、V测的误差,但在实际操作中认为C(标)是已知的,V(测)是固定的,所以一切的误差都归结为V(标)的影响,
V(标)偏大则C(测)偏大,V(标)偏小则C(测)偏小。
1.用已知物质的量浓度的盐酸滴定未知物质的量浓度的碱溶液(取一定量的NaOH溶液于锥形瓶中,滴2滴甲基橙作指示剂),试说明下列情况会使测定结果偏高、偏低还是无影响?
1)酸式滴定管用水洗后便装液体进行滴定;——高
2)锥形瓶只用蒸馏水洗涤后仍留有少量蒸馏水;——无影响
3)锥形瓶用蒸馏水洗涤后,又用待测液润洗——高
4)锥形瓶用蒸馏水洗涤后,误用盐酸润洗;——低
5)盐酸在滴定时溅出锥形瓶外;——高
6)待测液在振荡时溅出锥形瓶外;——低
7)滴定终点时,滴定管仰视读数;——高
8)滴定终点时,滴定管俯视读数;——低
9)记录起始体积时,仰视读数,终点时平视——低
10)记录起始体积时,仰视读数,终点时俯视;——低
11)滴加盐酸,橙色不足半分钟即褪色;——低
12)滴加盐酸,溶液变为红色;——高
13)滴定前,酸式滴定管有气泡,滴定后消失;——高
14)滴定前,酸式滴定管无气泡,滴定后产生气泡;——低
15)滴定后滴定管尖嘴处悬有一滴液体;——高
16)移液管用蒸馏水洗净后,就用来吸取待测液;——低
17)碱式滴定管水洗后,就用来量取待测液;——低
18)在配制待测氢氧化钠溶液过程中,称取一定质量的氢氧化钠时,内含少量的氢氧化钾,用标准盐酸溶液进行滴定。
——低
19)滴定前仰视,滴定后俯视,——低
20)滴定前俯视,滴定后仰视,——高
思考:
滴定管和量筒读数时有什么区别?
滴定管的“0”刻度在上面,越往下刻度值越大,而量筒无零刻度,并且越往上刻度越大;记录数据时滴定管一般到0.01mL,而量筒仅为0.1mL。
下列为不正确操作导致的实验结果偏差:
(考试中常出现)
(1)仪器洗涤
①酸式滴定管水洗后,未润洗(偏高);②酸式滴定管水洗后,误用待测液润洗(偏高);③碱式滴定管水洗后,未润洗(偏低);④锥形瓶水洗后,用待测液润洗(偏高)。
(2)量器读数
①滴定前俯视酸式滴定管,滴定后平视(偏高);
②滴定前仰视酸式滴定管,滴定后俯视(偏低);
③滴定完毕后,立即读数,半分钟后颜色又褪去(偏低)。
(3)操作不当
①滴定前酸式滴定管尖嘴部分有气泡,滴定结束后气泡消失(偏高);
②滴定过程中,振荡锥形瓶时,不小心将溶液溅出(偏低);
1滴定过程中,锥形瓶内加少量蒸馏水(无影响)。
【例1】用0.01mol/LH2SO4滴定0.01mol/LNaOH溶液,中和后加水至100mL。
若滴定时终点判断有误差:
①多加了1滴H2SO4;②少加了1滴H2SO4(设1滴为0.05mL)。
则①和②c(H+)之比为()
A.10B.50C.5×103D.104
【例2】有①、②、③三瓶体积相等,浓度都是1mol·L-1的盐酸溶液,将①加热蒸发至体积一半;向②中加入少量的CH3COONa固体(加入后仍显酸性);③不作任何改变,以酚酞作指示剂,用NaOH溶液滴定上述三种溶液,所耗NaOH溶液的体积为()
A.①=②>③B.③>②>①C.③=②>①D.①=②=③
【例13】以标准的盐酸溶液滴定未知的氢氧化钠为例,判断以下操作所引起的误差(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)
读数:
滴定前俯视或滴定后仰视;()
未用标准液润洗滴定管;()
用待测液润洗锥形瓶;()
滴定前滴定管尖嘴有气泡,滴定后尖嘴气泡消失;()
不小心将标准液滴在锥形瓶的外面;()
指示剂用量过多。
()
一、选择题
1.下列溶液肯定是酸性的是()
A含H+的溶液B加酚酞显无色的溶液
CpH<7的溶液D[OH-]<[H+]的溶液
2.将pH试纸用蒸馏水湿润后,去测定某溶液的pH,该溶液的pH将会
A.偏高B.偏低C.不变D.上述三种情况均有可能
3.pH相同的氨水、氢氧化钠和氢氧化钡溶液,分别用蒸馏水稀释到原来的X倍、Y倍、Z倍,稀释后三种溶液的pH同,则X、Y、Z的关系是
A.X=Y=ZB.X>Y=ZC.X<Y=ZD.X=Y<Z
4.pH=2的溶液,其H+浓度为0.01mol/L,下列四种情况的溶液:
①25℃的溶液、②100℃的溶液、③强酸溶液、④弱酸溶液,与上述符合的有
A.①③B.①②③④C.③④D.①③④
5.有甲、乙两种溶液,甲溶液的pH是乙溶液的两倍,则甲溶液中[H+]与乙溶液中[H+]的关系
A.2︰1B.100︰1C.1︰100D.无法确定
6.有两瓶pH值都等于2的酸溶液,一瓶是强酸,另一瓶是弱酸,可用来鉴别它们的一组试剂是
A.石蕊试液和水B.pH试纸和水
C.酚酞试液和水D.酚酞试液和苛性钠溶液
7.一元碱A与0.01mol/L的一元强酸等体积混合后所得溶液的pH为7。
以下说法中正确的是()
①若A为强碱,其溶液的物质的量浓度等于0.01mol/L
②若A为弱碱,其溶液的物质的量浓度大于0.01mol/L
③反应前,A溶液中c(OH)-一定是0.01mol/L
④反应后,混合溶液中阴离子的浓度大于阳离子的浓度
A.①② B.①③ C.①②③ D.①②③④
8.下列叙述正确的是()
ApH=3和pH=4的盐酸各10mL混合,所得溶液的pH=3.5
B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
9.在室温下,某溶液中由水电离出的H+浓度为1.0×10-13mol·L-1,则此溶液中一定不可能大量存在的离子组是()
A.Fe3+、NO3-、Cl-、Na+B.Ca2+、HCO3-、Cl-、K+
C.NH4+、Fe2+、SO42-、NO3-D.Cl-、SO42-、K+、Na+
10.为更好地表示溶液的酸碱性,科学家提出了酸度(AG)的概念,AG=lg
,则下列叙述正确的是()
A.中性溶液的AG=0
B.酸性溶液AG<0
C.常温下0.1mol·L-1氢氧化钠溶液的AG=12
D.常温下0.1mol·L-1盐酸溶液的AG=12
11.在25℃时,分别用pH=9、pH=10的两种氨水中和同浓度、同体积的盐酸,消耗氨水的体积分别为V1和V2,则V1和V2的关系是()
A.V1=10V2B.V1>10V2C.V1<10V2D.V2>10V1
12.在25℃时向VmLpH=a的盐酸中,滴加pH=b的NaOH(aq)10VmL时,溶液中Cl-的物质的量恰好等于Na+的物质的量,则a+b的值是
A.13B.14C.15D.不能确定
13.在一定温度下,相同pH的硫酸和硫酸铝溶液中水电离出来的c(H+)分别是1.0×10-amol·L-1和1.0×10-bmol·L-1,此温度下,水的离子积常数KW为()
A.1.0×10-14B.1.0×10-2a、C.1.0×10-(7+a)D.1.0×10-(a+b)
14.有0.006%醋酸溶液,其电离度为10%,假设溶液的密度为1g/mL,则下列结论正确的是
A.[H+]=10-3mol/LB.[OH-]=10-9mol/L
C.pH=4D.溶液中由水电离的[H+]=10-10mol/L
15.水是一种极弱的电解质,在室温下平均每n个水分子中只有1个分子发生电离,则n值是()
A.107B.5.56×108
C.1.0×10-14D.55.6
16.能使水的电离平衡向电离方向移动,而且所得溶液显酸性的是()
A.将水加热到99℃,使水的pH=6.1B.在水中滴入稀硫酸
C.在水中加入小苏打D.在水中加入氯化铝固体
二、填空题
17.水的电离可表示为2H2O
H3O++OH-。
已知,乙醇CH3CH2OH也能发生类似电离,写出该电离方程式__________________