水的電離和溶液的pH值
教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)目標(biāo)
了解水的電離和水的離子積；
了解溶液的酸堿性和pH值的關(guān)系
掌握有關(guān)pH值的簡單計(jì)算。
能力目標(biāo)
培養(yǎng)學(xué)生的歸納思維能力及知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。
通過酸、堿對(duì)水的電離平衡的影響的討論，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的電離理論，獨(dú)立分析問題、解決問題的能力。
通過pH的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算能力，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法教育。
情感目標(biāo)
對(duì)學(xué)生進(jìn)行對(duì)立統(tǒng)一及事物間相互聯(lián)系與相互制約的辯證唯物主義觀點(diǎn)的教育。
教學(xué)建議
教材分析
本節(jié)的第一部分重點(diǎn)介紹水的電離和水的離子積常數(shù)，是對(duì)上一節(jié)電離平衡的具體應(yīng)用，同時(shí)又為接下來學(xué)習(xí)溶液酸堿性作必要的準(zhǔn)備。一開始，教材根據(jù)水有微弱導(dǎo)電性的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，說明水是極弱的電解質(zhì)，突出了化學(xué)研究以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為依據(jù)的原則。然后，應(yīng)用電離平衡理論，用電離平衡常數(shù)推導(dǎo)出水的離子積常數(shù)，使水的離子積常數(shù)的概念有了充分的理論依據(jù)，也反映了兩個(gè)常數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系，便于學(xué)生理解溫度、濃度等外界條件對(duì)水的離子積常數(shù)的影響。
本節(jié)的第二部分為溶液的酸堿性和pH。教材首先指出常溫下即便是在稀溶液中，水的離子積仍然是一個(gè)常數(shù)，由此進(jìn)一步說明c(H+)和c(OH－)的相對(duì)大小是決定溶液的酸堿性的根本原因。在具體分析了溶液的酸堿性和c(H+)、c(OH－)的關(guān)系之后，結(jié)合實(shí)際說明了引入pH的必要性，這也為后面討論pH的范圍埋下了伏筆。在給出了pH的表達(dá)式之后，教材隨即介紹了pH的簡單計(jì)算，并在分析計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上討論了溶液的酸堿性和pH的關(guān)系，最后強(qiáng)調(diào)了pH的應(yīng)用范圍。
從教材編排的看，整節(jié)內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣、層層遞進(jìn)，成為一個(gè)前后緊密聯(lián)系的整體。
教材還安排了“資料”和“閱讀”，這不僅可以豐富學(xué)生的知識(shí)，更有利于培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣。
還應(yīng)注意的是，根據(jù)新的國家標(biāo)準(zhǔn)，教材將“pH值”改稱為“pH”。教學(xué)中要以教材為準(zhǔn)，不可讀錯(cuò)。
教法建議
遷移電離平衡理論學(xué)習(xí)水的電離。可以提出這樣的問題“實(shí)驗(yàn)證明水也有極弱的導(dǎo)電性，試分析水導(dǎo)電的原因”，以問題引發(fā)學(xué)生的思考，由學(xué)生自己根據(jù)所學(xué)的電離理論得出“水是極弱的電解質(zhì)，純水中存在水的電離平衡”的結(jié)論。對(duì)于學(xué)生層次較高的班級(jí)，利用化學(xué)平衡常數(shù)推導(dǎo)水的離子積常數(shù)，可以在教師指導(dǎo)下由學(xué)生獨(dú)立完成；對(duì)于學(xué)生層次較低的班級(jí)，可以以教師為主進(jìn)行推導(dǎo)。
推導(dǎo)水的離子積常數(shù)，目的在于使學(xué)生認(rèn)識(shí)水的離子積常數(shù)與水的電離平衡常數(shù)之間的聯(lián)系，更好地理解水的離子積常數(shù)只隨溫度變化而變化的原因。教學(xué)中切不可把重點(diǎn)放在使學(xué)生掌握水的離子積常數(shù)的推導(dǎo)方法上。
可以利用電腦動(dòng)畫，演示水的電離過程，增強(qiáng)直觀性，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，并激發(fā)學(xué)生興趣，鞏固所學(xué)知識(shí)。
討論溶液的酸堿性時(shí)，應(yīng)先讓學(xué)生分析酸、堿對(duì)水的電離平衡的影響，分析水中加入酸或堿后c(H+)和c(OH－)的變化。再根據(jù)KW =K·c(H2O) ，說明對(duì)于稀溶液而言，c(H2O)也可看作常數(shù)。因此，只要溫度一定，無論是純水還是稀溶液在KW都為常數(shù)，或者說c(H+) 和c(OH－)的乘積都是定值。進(jìn)而得出水溶液的酸堿性是由c(H+)和c(OH－)的相對(duì)大小所決定的結(jié)論，并具體說明二者之間的關(guān)系。
關(guān)于pH的教學(xué)可以分以下幾步進(jìn)行。先說明引入pH的意義，再給出計(jì)算式，介紹有關(guān)pH的簡單計(jì)算，最后總結(jié)溶液的酸堿性和pH的關(guān)系，并強(qiáng)調(diào)pH的使用范圍。對(duì)于學(xué)生層次較高的班級(jí)，可以讓學(xué)生通過討論來確定pH的使用范圍。
可安排學(xué)生課下閱讀課后的“資料”和“閱讀”材料，開闊視野，增長知識(shí)。
重點(diǎn)：水的離子積， 、 與溶液酸堿性的關(guān)系。
難點(diǎn)：水的離子積，有關(guān) 的簡單計(jì)算。
教學(xué)過程
引言：
在初中我們學(xué)習(xí)了溶液的酸、堿度可用pH值表示，這是為什么呢？為什么可以用pH表示溶液的酸性，也可以表示溶液的堿性？唯物辯證法的宇宙觀認(rèn)為：“每一事物的運(yùn)動(dòng)都和它周圍的其他事物相互聯(lián)系著和相互影響著。”物質(zhì)的酸堿性是通過水溶液表現(xiàn)出來的，所以，先研究水的電離。
1.水的電離
［實(shí)驗(yàn)演示］用靈敏電流計(jì)測定純水的導(dǎo)電性。
現(xiàn)象：靈敏電流計(jì)指針有微弱的偏轉(zhuǎn)。
說明：能導(dǎo)電，但極微弱。
分析原因：純水中導(dǎo)電的原因是什么？
結(jié)論：水是一種極弱電解質(zhì)，存在有電離平衡：
在25℃時(shí)，1L純水中（即55.56mol/L）測得只有 的 發(fā)生電離。
（1）請(qǐng)同學(xué)生們分析：該水中 等于多少？ 等于多少？ 和 有什么關(guān)系？
①
②
③
（2）水中
這個(gè)乘積叫做水的離子積，用 表示。
（3）請(qǐng)同學(xué)從水的電離平衡常數(shù)推導(dǎo)水的離子積K。
（4）想一想
①水的電離是吸熱？還是放熱？
②當(dāng)溫度升高，水的離子積是： （升高，降低或不變）
③當(dāng)溫度降低，水的離子積是： （“增大”，“減小”或“不變”）
［結(jié)論］水的電離是個(gè)吸熱過程，故溫度升高，水的 增大。25℃時(shí)，
；100℃時(shí)， 。
（5）水的離子積是水電離平衡時(shí)的性質(zhì)，它不僅適用于純水，也適用于任何酸、堿、鹽稀溶液。即溶液中
①在酸溶液中， 近似看成是酸電離出來的 濃度， 則來自于水的電離。
且
②在堿溶液中， 近似看成是堿電離出來的 濃度，而 則是來自于水的電離。
［想一想］
為什么酸溶液中還有 ？堿溶液中還有 ？它們的濃度是如何求出來的？
2.溶液的酸堿性和pH
（1）溶液的酸堿性
常溫時(shí)，溶液酸堿性與 ， 的關(guān)系是：
中性溶液： ， ， 越大，酸性越強(qiáng)， 越小，酸性越小。
堿性溶液： ， ， 越大，堿性越強(qiáng)， 越小，堿性越弱。
（2）溶液酸堿性的表示法：
①當(dāng) 或 大于1mol/L時(shí)，可直接用 或 來表示溶液酸堿性。
②若 或 小于1mol/L，如 ，或 ，這種表示溶液酸堿就很不方便，化學(xué)上采用pH來表示溶液酸堿性的強(qiáng)弱。
pH為氫離子物質(zhì)的量濃度的負(fù)常用對(duì)數(shù)，表示溶液酸堿度強(qiáng)弱。
教學(xué)設(shè)計(jì)示例 重點(diǎn)、難點(diǎn)剖析： 1.影響水電離的因素 （1）溫度：電離過程是一個(gè)吸熱過程，溫度越高，水電離程度越大， 也增大。 25℃時(shí)， 100℃時(shí)， （2）酸或堿電離出來的 或 都會(huì)抑制水的電離，使水電離出來的 與 濃度減小。其對(duì)水的電離抑制程度決定于酸堿的 或 ，而與酸堿的強(qiáng)弱無關(guān)。 （3）溶液的酸堿性越強(qiáng)，水的電離度不一定越小。（具體實(shí)例待學(xué)習(xí)鹽水解時(shí)介紹） 2.在酸、堿、鹽溶液中，水電離出來的 （1）酸溶液中：溶液中 約等于酸電離出來的 ，通過求溶液中 ；水電離出來的 等于 ； （2）堿溶液中：溶液中 約等于堿電離出來的 ，通過求溶液 ，此 就是水電離出的 且等于溶液中水電離出來的 。 （3）在水解呈酸性鹽溶液中，溶液中 等于水電離出來的 ； 在水解呈堿性鹽溶液中，溶液中 等于水電離出來的 。 總結(jié)、擴(kuò)展 要 點(diǎn) 內(nèi) 容 水（或溶液）離子積 （25℃） 溶液pH 溶液酸堿性與pH ： 擴(kuò)展 1.已知強(qiáng)酸、強(qiáng)堿稀溶液的pH，等體積混合后，求混合液pH（近似計(jì)算） 適用于選擇題型與填空題型的速算規(guī)律。 混合前 混合后 條件 強(qiáng)酸，強(qiáng)堿等體積混合， 2.強(qiáng)酸強(qiáng)堿混合呈中性時(shí)二者體積與pH變化規(guī)律 （1）若pH酸＋pH堿＝14，則 ； （2）若pH酸＋pH堿＞14，則 ； （3）若pH酸＋pH堿＜14，則 3.強(qiáng)酸（弱堿），弱酸（強(qiáng)堿）加水稀釋后的pH變化規(guī)律： （1）強(qiáng)酸， ，加水稀釋 倍，則 ； （2）弱酸， ，加水稀釋 倍，則 ； （3）強(qiáng)堿， ，加水稀釋 倍，則 ； （4）弱堿， ，加水稀釋 倍，則 ； （5）酸堿無限稀釋，pH只能接近于7，酸不可能大于7，堿不可能小于7。 二個(gè)單位，由13變?yōu)?/SPAN>11。溶液中 減少， 增大，pH變小。 例1 等體積的 和 的兩種鹽酸溶液，混合后，求混合液pH？（設(shè)體積變化忽略不計(jì)）。 解：設(shè)混合前兩種鹽酸體積都為 混合前： ， ，溶液中 ， ，溶液中 混合后，溶液中氫離子物質(zhì)的量是原兩種溶液中 物質(zhì)的量總積。 即 ∴ 答 混合液pH為3.3。 例2 指導(dǎo)學(xué)生練習(xí)。 和 的兩種 溶液等體積混合，求混合液的pH？ 教學(xué)設(shè)計(jì)示例 板書設(shè)計(jì) 第二節(jié) 水的電離和溶液pH 一、水的電離與離子積 1.水的電離 2.水的離子積 常溫下， （ 僅是溫度函數(shù)） 3.影響水電離的因素 （1）溫度：水的電離是吸熱過程，升溫促使電離， 增大。 （2）溶液中 ， 濃度增大，均抑制水的電離，但 不變。 二、溶液的酸堿性與pH值 溶液中 小于1mol/L時(shí)，用pH來表示溶液的酸堿性。 關(guān)鍵掌握求不同溶液中的 。 探究活動(dòng) pH等于13與pH等于9的兩NaOH溶液等體積混合后，所得溶液的pH是多少？ pH等于1與pH等于5的兩強(qiáng)酸溶液各10mL，混合后溶液的pH是多少？ 并結(jié)合以上兩題總結(jié)出規(guī)律。 參考答案：兩NaOH溶液等體積混合 分析 先求出兩溶液的 ，繼而求出混合溶液的 ，再據(jù)水的離子積求出混合溶液的 ，并取 負(fù)對(duì)數(shù)，即可計(jì)算出兩強(qiáng)堿溶液混合后的pH。 解：pH =13， = ， = 。PH =9， ， 。 混合后溶液的 為： 混合后溶液的 為： 混合后溶液的pH為： 兩強(qiáng)酸溶液混合： 分析 pH等于1的強(qiáng)酸溶液 為 ，pH值等于5的強(qiáng)酸溶液 為 ，混合后溶液的 要用原兩強(qiáng)酸所含 的物質(zhì)的量除以混合后溶液的體積。 解：兩強(qiáng)酸溶液混合后的氫離子濃度為： 混合溶液的pH為： 小結(jié)：兩種強(qiáng)堿溶液等體積混合，所得溶液pH由堿性強(qiáng)的溶液決定，比堿性強(qiáng)的原溶液pH略小，其值為－0.3。兩種強(qiáng)酸溶液等體積混合，所得溶液的pH由酸性強(qiáng)的溶液決定，比酸性強(qiáng)的原溶液pH略大，其值為+0.3。