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高中化学《水的电离和溶液的pH》教案范本
高二化学 3.2《水的电离和溶液的pH》大纲人教版
［复习提问］常温下，溶液中的c(H+)和c(OH－)有什么关系？
［生］乘积等于1×10－14
［师］溶液的酸碱性由什么决定？
［生］由H+和OH－浓度的相对大小决定。
［引入新课］既然溶液中H+和OH－浓度的乘积为一常数，那么只要我们知道溶液中的H+或OH－浓度，就会知道溶液显酸性还是显碱性，如某溶液中H+浓度为1×10－9molL－1，我们一看就知道该溶液显碱性，但对于很稀的溶液，离子浓度小，用H+或OH－浓度来表示其酸碱性很不方便，因此，在化学上常用pH来表示溶液的酸碱性，我们这节课就学习pH的有关计算。
［板书］2.溶液的pH
［师］我们已经知道，pH=7时溶液呈中性，pH＞7溶液显碱性，pH＜7溶液显酸性，那么pH与溶液中H+浓度有何关系呢？规定，溶液的pH等于H+浓度的负对数。
［板书］pH=－lg{c(H+)}
［讲述并板书］若某溶液c(H+)=m×10－nmolL－1，那么，该溶液的pH=n－lgm
［师］请同学们根据pH的计算方法填写下表。
［投影］
c(H+) molL－1 100 10－1 10－2 10－3 10－4 10－5 10－6 10－7 10－8 10－9 10－10 10－11 10－12 10－13 10－14
PH
酸碱性
［学生填完后，指定学生汇报结果，最后得出下列结论］
c(H+) molL－1 100 10－1 10－2 10－3 10－4 10－5 10－6 10－7 10－8 10－9 10－10 10－11 10－12 10－13 10－14
PH 0[ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
酸碱性
—————酸性减弱 中性—————碱性增强
［问］在上表中，c(H+)=10－3molL－1的溶液中c(OH－)等于多少？
［生］10－11molL－1
［师］你是怎样求出来的？
［生］用水的离子积除以c(H+)。
［师］请同学们做以下练习。
［投影］1.求0.05 molL－1的H2SO4溶液的pH。
2.求0.5 molL－1的Ba(OH)2溶液的H+浓度及pH
［指定两个学生板演］
答案：1.pH=1 2.c(H+)= =10－14（molL－1），pH=14
［师］如果我们已知某溶液的pH，怎样求该溶液的H+或OH－浓度呢？下面我们看一道题。
［投影］［例］：计算pH=2的H2SO4溶液中浓度及溶液中OH－浓度。
［问］根据pH的计算公式，可推出由pH计算溶液H+浓度的公式吗？
［学生回答教师板书］c(H+)=10－pH
［师］下面我们来算一下这道题。
［副板书］解：c(H+)=10－2molL－1
［以下师生边分析边板书］
因为1 mol H2SO4电离出2 mol H+，所以c(H2SO4)= c(H+)=0.5×10－2molL－1=5×10－3molL－1
因为c(OH－)= ，所以c(OH－)=
［师］请同学们自己完成以下练习：
［投影］求pH=9的NaOH溶液中的c(OH－)及由水电离出的c(OH－)水。
答案c(OH－)=10－5 molL－1 c(OH－)水=10－9 molL－1
［问题探究］已知100℃时，纯水的离子积为1×10－12，此时纯水的pH等于多少？呈酸性吗？为什么？
［学生讨论得出答案］此时纯水中的但并不呈酸性，而是中性，。因为此时水中的c(H+)=c(OH－)=10－6 molL－1，和H+和OH－的浓度相等，所以水仍是中性的
［师］那么请同学们计算一下，100℃时，pH=7的溶液是酸性还是碱性的？
［生］因为100℃时，pH=6的溶液是中性的，pH>6的溶液中, c(OH－)> c(OH+),因而pH=7的溶液碱性的.
［总结］从这个问题我们可以看出，只有在常温下，才能说pH=7的溶液显中性，温度改变时，中性溶液的pH可能大于7，也可能小于7。
［师］下面我们看一看溶液在稀释时pH有何变化。
［板书］①溶液稀释后pH的计算
［投影］1.常温下，取0.1 mL 0.5 molL－1的硫酸，稀释成100 mL的溶液，求稀释后溶液的pH。
［师］请同学们先求一下稀释前溶液的pH。
［学生计算后回答］pH=0。
［师］稀释后H+的物质的量是否改变？
［生］不变。
［师］请同学们算一下稀释后溶液的pH。
［一个学生板演］
c(H+)= =1×10－3 molL－1
pH=－lg1×10－3=3
［师］碱稀释后如何求溶液的pH呢？下面我们再做一道题。
［投影］2.pH=13的NaOH溶液稀释1000倍，求稀释后溶液的pH。
［师］pH=13的NaOH溶液中c(H+)和c(OH－)分别为多少？
［生］c(H+)为10－13 molL－1，c(OH－)为10－1 molL－1。
［师］NaOH溶液中的H+来源于什么？OH－主要来源于什么？
［生］H+来自水的电离，而OH－主要来自NaOH的电离。
［讲述］NaOH溶液稀释时，由于水的电离平衡发生移动，所以溶液中H+的物质的量也有很大变化，但由NaOH电离出的OH－的物质的量是不变的，所以稀释时溶液中OH－的物质的量几乎不变（由水电离出的OH－可忽略不计）。在计算碱溶液稀释后的pH时，必须先求出稀释后溶液中的OH－浓度，再求出H+，然后再求溶液的pH。下面我们做一下第2题。［以下边分析边板书］
解：pH=13的NaOH溶液中c(OH－)= =10－1 molL－1，稀释1000倍后，c(OH－)= =10－4 molL－1，所以c(H+)= =10－10molL－1
pH=－lg10－10=10
［投影练习］
1.常温下，将0.05 mL 1 molL－1的盐酸滴加到50 mL纯水中，求此溶液的pH。
2.pH=10的NaOH加水稀释至原来的100倍，求稀释后溶液的pH。
答案：1.pH=3 2.pH=8
［师］如将pH为5的HCl溶液稀释1000倍，溶液的pH为多少？
［生甲］pH=8
［生乙］pH接近于7但比7小。
［师］酸稀释后可能变成碱吗？
［生］不能。
［师］所以甲的回答是错误的。［讲述］在上述的几道题中，实际上我们都忽略了水的电离。但当溶液很稀，由溶质电离出的H+或OH-浓度接近10-7 molL－1时，水的电离是不能忽略的，忽略水的电离，会引起很大误差。下面我们共同计算pH=5的HCl溶液稀释1000倍后的pH.
［副板书］
解：设pH=5的HCl取1体积，水取999体积。
则稀释后：c(H+)= ≈1.1×10－7molL－1
pH=7－lg1.1＜7
［师］同学们从以上的几道例题可以找出溶液稀释时pH的计算规律吗？
［学生讨论后回答，教师总结并板书］
a.pH=n的强酸稀释10m倍，稀释后pH=n+m；
b.pH=n的强碱稀释10m倍，稀释后pH=n－m；
c.若按上述公式算出的pH改变了溶液本身的性质，则稀释后pH一定接近7，酸略小于7，碱略大于7。
［师］下面我们再讨论溶液混合时pH的计算方法。
［板书］②溶液混合后pH的计算
［投影］1.将pH=8和pH=10的两种NaOH溶液等体积混合后，溶液中c(H+)最接近（ ）
A. ×(10－8+10－10) molL－1
B.(10－8+10－10) molL－1
C.(1×10－4+5×10－10) molL－1
D.2×10－10 molL－1
［分析］两种性质相同的溶液混合后，所得溶液的浓度可根据溶质和溶液体积分别相加后，再重新求解，要求碱溶液的pH，必须先求混合液OH－浓度。
［副板书］解：因为pH=8，所以c(H+)=10－8 molL－1
则c(OH－)= =10－6 molL－1
又因为pH=10,所以c(H+)=10－10 molL－1
则c(OH－)= =10－4 molL－1
等体积混合后：
c(OH－)= ≈ ×10－4 molL－所以c(H+)= =2×10－10 molL－1
所以答案为D。
［投影］2.常温下，pH=4的HCl和pH=10的NaOH等体积混合，求混合液的pH。
［启发学生思考］酸的c(H+)和碱的c(OH－)分别为多少？盐酸和NaOH以等物质的量反应后生成什么？
［结论］混合液pH=7。
［师］请同学们讨论一下pH=5的盐酸和pH=10的NaOH等体积混合溶液显什么性？
pH=3的盐酸与pH=10的NaOH等体积混合后溶液显什么性？你从中可找到什么规律？
［学生讨论后回答，教师总结并板书］
强酸和强碱等体积混合
［讲述］我们这节课主要学习了pH的计算方法，从pH的取值范围我们可以看出，当H+或OH－浓度大于1 molL－1时，用pH表示溶液酸碱性并不简便，此时pH会出现负值，因此，对于c(H+)或c(OH－)大于1 molL－1的溶液，直接用H+或OH－浓度来表示溶液的酸碱性。
我们这节课学习的溶液的pH与生产、生活有着密切的联系，是综合科目考试的热点，下面请同学们讨论以下两题：
［投影］1.人体血液的pH保持在7.35~7.45，适量的CO2可维持这个pH变化范围，可用以下化学方程式表示：H2O+CO2 H2CO3 H++HCO 。又知人体呼出的气体中CO2体积分数约5%。下列说法正确的是（ ）
A.太快而且太深的呼吸可以导致碱中毒。（pH过高）
B.太快而且太深的呼吸可导致酸中毒。（pH过低）
C.太浅的呼吸可导致酸中毒。（pH过低）
D.太浅的呼吸可导致碱中毒。（pH过高）
答案：AC
2.生物上经常提到缓冲溶液，向缓冲溶液中加少量酸或少量碱，pH几乎不变。举例说明生物上常见的缓冲溶液加酸或加碱时pH几乎不变的原因。
答案：常见的缓冲溶液：①Na2CO3与NaHCO3 ②NaH2PO4与Na2HPO4 ③NH4Cl与NH3H2O等。
以NH4Cl与NH3H2O为例说明：在NH4Cl与NH3H2O的混合溶液中，NH4Cl====NH +Cl－，NH3H2O NH +OH－，加酸时NH3H2O电离出的OH－中和了加进去的H+，使NH3H2O电离平衡正向移动，溶液pH几乎不变。加碱时，溶液中的NH 与OH－结合，生成NH3H2O，使溶液pH几乎不变。
［布置作业］课本习题二 三、2
●板书设计
2.溶液的pH
pH=－lg{c(H+)}
若c(H+)=m×10－nmolL－1，则pH=n－lgm
①溶液稀释后pH的计算
a.pH=n的强酸稀释10m倍，稀释后pH=n+m；
b.pH=n的强碱稀释10m倍，稀释后pH=n－m；
c.若按上述公式算出的pH改变了溶液本身的性质，则稀释后pH一定接近7，酸略小于7，碱略大于7。
②溶液混合后pH的计算
强酸、强碱等体积混合
●教学说明
本节的重点是溶液pH的计算，但在给出pH的计算公式之后，求出H+浓度，再代入公式求pH学生是很容易掌握的。本节课在教学中通过典型例题和练习，在使学生掌握pH的简单计算的同时理解以下几个问题：①pH≠7 的溶液不一定不是中性的；②要计算碱的混合液的pH，必须先求OH－浓度，再求H+浓度，最后再求pH；③溶液稀释，混合时pH的计算规律。从而使学生从更深更广的角度认识pH。
参考练习
1．某溶液在25℃时由水电离出的H+的浓度为1×10-12 molL－1，下列说法正确的是（ ）
A.HCO 、HS-、HPO 等离子在该溶液中不能大量共存
B.该溶液的pH可能为2
C.向该溶液中加入铝片后，一定能生成H2
D.若该溶液中的溶质只有一种，它一定是酸或者是碱
解答提示：“由水分子电离出的H+浓度为1×10-12 molL－1，这是水的电离平衡被抑制的结果。抑制水电离的物质，可能是NaOH等碱，也可能是HCl等非强氧化性酸，还可能是HNO3这样的强氧化性酸，另外也可能是NaHSO4这样的盐。”
答案：AB
2．25℃，NaOH溶液pH为a，某酸溶液pH为b，a + b=14, a≥11，将两种溶液按等体积混合，下列说法中正确的是（ ）
A.混合溶液的pH必定为7
B.混合溶液pH≤7
C.向混合溶液中加入Cl2溶液，可能生成Mg（OH）2沉淀
D.混合溶液中可能有两种溶液
解答提示：酸溶液中的酸可能是强酸，也可能是弱酸
答案：BD[
3．在25℃时，若10体积的强酸溶液与1体积的强碱溶液混合后溶液呈中性，则混合之前，该强酸溶液的pH与强碱溶液的pH之和应满足的关系是（ ）
答案：pH酸+ pH碱=15
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