2017-2018學(xué)年人教版選修4 第3章第2節(jié) 水的電離和溶液的酸堿性 教案

第二節(jié)水的電離和溶液的酸堿性一、教學(xué)設(shè)計最常見的溶液無疑是水溶液，在溶液中發(fā)生的酸堿中和反應(yīng)也是最基礎(chǔ)的反應(yīng)之一，并且，溶液的酸堿性還在很大程度上影響著許多化學(xué)反應(yīng)及其在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用。本節(jié)是以了解水的電離作為理解影響溶液酸堿性本質(zhì)因素的突破口。由于要得到真正意義上的純凈水并不容易，因此，教科書以提供“精確的導(dǎo)電性實驗”的結(jié)果這種方式來說明水的微弱電離，證明水是一種極弱的電解質(zhì)，并以此作為后面討論問題的實驗依據(jù)。通過水的離子積的導(dǎo)出，可以加深學(xué)生對弱電解質(zhì)電離的理解，找到溶液發(fā)生酸堿性變化的平衡點(diǎn)。幫助學(xué)生認(rèn)識到水不僅是促使酸、堿、鹽等電解質(zhì)發(fā)生電離的環(huán)境因素，它自身也是一種弱電解質(zhì)，盡管水的離子積非常微小，但恰恰是它對溶液酸堿性變化起著重要的杠桿作用。通過教科書表3-2可以告訴學(xué)生：我們一方面需要了解水的離子積大小受溫度變化的影響，可以通過“水的離子積隨溫度升高而增大”這一事實認(rèn)定水的電離是一個吸熱過程；但另一方面，由于水的離子積在室溫條件下的變化不是很大，所以為了實際應(yīng)用的方便，通?！翱珊雎詼囟鹊挠绊?，Kw值為1×10-14?！苯炭茣械摹舅伎寂c交流】要求學(xué)生分析酸或堿的稀溶液中c(H+）和c(OH－）的相對大小，主要是為理解pH的大小與溶液酸堿性關(guān)系作鋪墊。關(guān)于溶液pH的教學(xué)可大致分為這樣幾部分：pH的概念、pH的大小與溶液酸堿性的關(guān)系、溶液pH的測定方法和pH的應(yīng)用。為了擴(kuò)大學(xué)生的知識面，教科書以圖示和資料的方式介紹pH與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的密切關(guān)系，在教學(xué)中利用這些資源可使教學(xué)的知識更加鮮活?！緦嵺`活動】是本節(jié)教材的一個重要組成部分，要求學(xué)生理解實踐活動設(shè)計的原理、了解化學(xué)定量分析的方法，并學(xué)會用圖象和表格的方式去分析問題，以提高學(xué)生從事科學(xué)探究的能力和綜合素質(zhì)。本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：水的離子積，c(H+）、pH與溶液酸堿性的關(guān)系。本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)：水的離子積，有關(guān)溶液pH的簡單計算。教學(xué)建議：1.新課導(dǎo)入，可按這樣的思路進(jìn)行：水的性質(zhì)→水分子之間的相互作用→水的電離。讓學(xué)生注意到：水是一種最普通而又具有許多特性的物質(zhì)，也是應(yīng)用最廣泛的溶劑。在水分子的作用下，各種電解質(zhì)都會不同程度地發(fā)生電離，這表明，在水分子與各種電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)粒子之間存在著較強(qiáng)的相互作用。并且，在相對分子質(zhì)量接近的化合物中，水是熔、沸點(diǎn)較高的物質(zhì)，這表明水分子間也存在著較強(qiáng)的相互作用。那么，水分子彼此間的作用是否可能導(dǎo)致水分子也發(fā)生電離呢？（這時可以引導(dǎo)學(xué)生閱讀教科書第47頁中的第二自然段）關(guān)于水的“精確的導(dǎo)電性實驗”，可引導(dǎo)學(xué)生通過閱讀和分析，將其中的信息歸納為以下幾點(diǎn)：（1）水分子能夠發(fā)生電離；（2）水分子發(fā)生電離后產(chǎn)生的離子分別是H3O+和OH-；（3）發(fā)生電離的水分子所占比例很小。最終的結(jié)論：水是一種弱電解質(zhì)。2.關(guān)于水的離子積常數(shù)（Kw）的導(dǎo)出，可按教科書中的基本思路：水的電離方程式的書寫→水的電離平衡常數(shù)→水的離子積常數(shù)講清水的離子積的涵義是完成本節(jié)教學(xué)任務(wù)的關(guān)鍵。讓學(xué)生借助對化學(xué)平衡狀態(tài)以及化學(xué)平衡常數(shù)的了解，去理解水的電離平衡；然后強(qiáng)調(diào)在酸或堿的稀溶液中，水的濃度基本不變，進(jìn)而引出：水的離子積在一定溫度下是個常數(shù)，并為認(rèn)識溶液pH和后面學(xué)習(xí)鹽類水解打下基礎(chǔ)。3要使學(xué)生從本質(zhì)上認(rèn)識稀溶液的酸堿性與c(H+）、c(OH-）的關(guān)系，關(guān)鍵還是要學(xué)生在思路上緊扣平衡移動原理，通過對水的電離平衡及其影響因素的分析，明確一個變化趨勢：外界對溶液中c(H+）或c(OH-）所作的任何改變，結(jié)果總是c(H+）·c(OH-）=Kw，而與此相反的是，Kw值并不隨溶液中c(H+）、c(OH-）的改變而改變，這就是水的電離平衡的特點(diǎn)。教學(xué)中，可以組織學(xué)生討論下面的問題：25℃時，在10mL蒸餾水中c(H+）和c(OH-）各是多少？向其中加入10mLmol/LHCl溶液后，其c(H+）和c(OH-）將發(fā)生怎樣的變化？對水的電離平衡有何影響？討論的結(jié)果可用下面表格的方式來體現(xiàn)：

討論的基本思路：引導(dǎo)學(xué)生從加入鹽酸后使溶液中c(H+）增大入手［不能在蒸餾水與鹽酸中c(OH-）的變化問題上兜圈子］，利用平衡移動原理，分析水的電離平衡移動方向，進(jìn)而說明溶液中c(OH-）減小的根本原因。通過討論，要幫助學(xué)生認(rèn)識到，分析問題的方法，就是要首先關(guān)注影響事物變化的主要原因和主流趨勢，不能讓某些次要因素干擾了我們的整體思路。例如HCl是強(qiáng)電解質(zhì)，在水中是完全電離的，且電離產(chǎn)生的c(H+）遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于純水電離產(chǎn)生的c(H+），所以加入鹽酸引起溶液中c(H+）的增大是影響水的電離平衡移動方向的主導(dǎo)因素；同理，確定混合后溶液中c(H+）仍以鹽酸為主，而水電離出的H+因為太少而被忽略不計。另外，可以結(jié)合水溶液中H+與OH-互相依存、互相制約的關(guān)系，對學(xué)生進(jìn)行矛盾的對立統(tǒng)一的辯證唯物主義觀點(diǎn)教育。4.【思考與交流】可作為第二課時的課前預(yù)習(xí)思考題，并作為第二課時的引入內(nèi)容。5.溶液pH是本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)之一。教學(xué)可圍繞下列問題進(jìn)行：（1）什么叫做溶液的pH？（2）溶液的酸堿性和pH有什么關(guān)系？（3）為什么要引進(jìn)pH？對于c(H+）和c(OH-）都較?。ǎ?mol/L）的稀溶液，用pH表示溶液的酸堿性強(qiáng)弱比直接用c(H+）或c(OH-）要方便。這里可與“pH的應(yīng)用”結(jié)合起來，如人體內(nèi)各種體液的pH與人體健康；土壤酸堿度對農(nóng)作物生長的影響；化工生產(chǎn)中對電解質(zhì)溶液pH的調(diào)控；等等。（4）測定溶液pH的方法有哪些？（可演示pH計測溶液pH的方法，展示廣泛pH試紙和精密pH試紙。強(qiáng)調(diào)使用過程中的注意事項。如用pH試紙測溶液pH時，試紙不能事先用蒸餾水潤濕，以免降低被測溶液的濃度）6.關(guān)于溶液pH計算，只要求學(xué)生能夠?qū)?qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液的稀釋以及強(qiáng)酸、強(qiáng)堿之間發(fā)生中和反應(yīng)前后的溶液pH進(jìn)行一些簡單的計算。為掌握相關(guān)的計算方法，了解水的離子積與溶液pH的關(guān)系，建議補(bǔ)充適當(dāng)習(xí)題供課堂討論?！狙a(bǔ)充題1】取1mLpH=3的H2SO4溶液加水稀釋到100mL后，溶液的pH是多少？［解］稀釋后溶液中

答：稀釋后溶液的pH為5?！狙a(bǔ)充題2】取pH=12的NaOH溶液與水按1︰99的體積比混合后，溶液的pH是多少？［解］稀釋前溶液中c(OH-）=10-2mol/L稀釋后溶液中即：pOH=-lgc(OH-）=-lg10-4=4所以，稀釋后溶液的pH：pH=14-pOH=14-4=10

答：稀釋后溶液的pH為10。【補(bǔ)充題3】取80mLNaOH溶液加入到120mL鹽酸中，所得溶液的pH為2。如果混合前NaOH溶液和鹽酸的物質(zhì)的量濃度相同，則它們的濃度是多少？［解］依題意，兩種溶液中和后鹽酸過量，且反應(yīng)后的溶液中：c(H+)=mol/Ln(HCl)=+L×mol/L=mol設(shè)反應(yīng)前兩種溶液的物質(zhì)的量濃度為cNaOH

+

HCl

=

NaCl

+

H2O

1

1

·c

·c–mol即：L·c=L·c-mol)解得：c=mol/L答：反應(yīng)前，鹽酸和NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度均為mol/L。7.教材從pH應(yīng)用的角度介紹了酸堿中和滴定。這部分內(nèi)容既體現(xiàn)了pH與溶液酸堿性的關(guān)系，及pH的應(yīng)用價值，又為后面的實踐活動作了必要的鋪墊。教學(xué)中應(yīng)注意使學(xué)生在了解中和滴定方法和原理的同時，體會pH在這種最常用的定量分析中的作用，以及酸堿反應(yīng)過程中溶液酸堿性與pH的動態(tài)變化。二、活動建議【實踐活動】本欄目中用了較大篇幅對實驗測定酸堿反應(yīng)曲線要用到的儀器進(jìn)行介紹、對實驗預(yù)習(xí)提出具體而明確的要求、對操作和記錄給出必要的提示。原因有三：一是實驗原理比較復(fù)雜；二是實驗儀器目前在中學(xué)少見；三是本實驗在中學(xué)是為數(shù)不多的定量實驗操作之一，要求較高，有一定難度。因此，一方面應(yīng)要求學(xué)生做好預(yù)習(xí)，另一方面需要教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行必要的基本實驗操作練習(xí)，并通過對實驗誤差分析幫助學(xué)生了解實驗操作中應(yīng)注意的事項?？紤]到本活動的內(nèi)容和形式，可將該活動納入到高中“綜合實踐活動”之中。關(guān)于“實驗預(yù)習(xí)”中的幾個思考題：（1）不能用量筒代替滴定管，因為計量的精確度不同。在量取液體的體積時，量筒只能讀至mL，而滴定管可讀至mL。用滴定管的優(yōu)點(diǎn)有：測定值的精確度較高，讀數(shù)方便，操作簡單。（2）由于堿性溶液會腐蝕玻璃，尤其是容易使酸式滴定管上的玻璃活塞因腐蝕導(dǎo)致無法使用。所以酸式滴定管不能盛裝堿性溶液。（3）在加入反應(yīng)液時如果不用所要盛裝的反應(yīng)液潤洗，就會由于管內(nèi)壁附著的蒸餾水使反應(yīng)液稀釋，使溶液濃度降低，影響測定結(jié)果。（4）滴定管下端的氣泡有可能在滴定過程中被排出，導(dǎo)致該反應(yīng)液的用量讀數(shù)值偏高，使實驗結(jié)果誤差偏大。（5）讀取滴定管內(nèi)液面所在體積數(shù)時，應(yīng)使滴定管與水平的實驗臺面保持垂直，并使視線與滴定管內(nèi)液體的凹面最低處相切。關(guān)于“實驗操作提示”還應(yīng)注意幾個問題：（1）在向mol/L鹽酸中滴加NaOH溶液時，應(yīng)在錐形瓶下墊一張白紙，并邊滴邊搖動錐形瓶，使反應(yīng)液混勻。

（2）滴定過程中，操作者應(yīng)注視錐形瓶內(nèi)溶液顏色的變化，以準(zhǔn)確把握滴定終點(diǎn)。關(guān)于“實驗要求”中問題：問題4在使用NaOH溶液滴定鹽酸時，選用酚酞溶液指示滴定終點(diǎn)更好一些。問題5如果反過來改為向NaOH溶液中滴入HCl溶液，則變化曲線將是溶液的pH隨酸液滴入量的增加而呈減小趨勢(如下圖所示)。三、問題交流【思考與交流】此欄目中的三個思考題，一步步帶領(lǐng)學(xué)生弄清在稀酸、稀堿溶液中仍然有：c(H+）·c(OH-）=×10-14酸性溶液中有OH-，堿性溶液中有H+。

四、習(xí)題參考(一)參考答案1.③④①②；②①④③。2.NH＋4，OH－，NH3·H2O，H＋。3.C；4A；5D；6D；7A；8A、D。9.注：不同品牌的同類物品，其相應(yīng)的pH可能不盡相同。

10.

11.圖略。(1)酸性(2)10,1×10-4

(3)9mL(二)補(bǔ)充習(xí)題1.把1mLmol/L

H2