高中化学苏教版选修4 化学反应原理第二单元 溶液的酸碱性第1课时教案设计

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1．常温下水溶液的酸碱性与pH有何关系？
提示：pH<7，溶液呈酸性，pH＝7溶液呈中性，pH>7，溶液呈碱性。
2．常温下，水的离子积常数是多少？
c(H＋)＝0.1 ml·L－1的HCl溶液中c(OH－)是多少？
c(OH－)＝1.34×10－3 ml·L－1的氨水中c(H＋)是多少？
提示：1×10－14
c(OH－)＝eq \f(KW,cH＋)＝eq \f(1×10－14,0.1) ml·L－1＝10－13ml·L－1
c(H＋)＝eq \f(KW,cOH－)＝eq \f(10－14,1.34×10－3) ml·L－1
＝7.46×10－12ml·L－1

[新知探究]
探究 溶液的酸碱性与c(H＋)、c(OH－)相对大小的关系
(1)判断溶液酸碱性的依据是溶液中c(H＋)与c(OH－)的相对大小。
(2)溶液酸、碱性与c(H＋)、c(OH－)相对大小的关系。
续表
[必记结论]
溶液酸碱性强弱与物质酸碱性强弱的关系
溶液酸碱性的强弱是由溶液中c(H＋)和c(OH－)的相对大小来决定的，与酸、碱的强弱无必然联系。而电解质酸碱性的强弱是以电解质的电离程度划分的。
(1)等物质的量浓度的强酸和弱酸溶液中，c(H＋)：强酸>弱酸。
(2)c(H＋)相同的强酸和弱酸溶液中，酸的物质的量浓度：c(强酸)(3)等体积、等物质的量浓度、等元数的酸，强酸溶液的酸性强，但中和能力相同。例如：1 L 0.1 ml·L－1的CH3COOH和1 L 0.1 ml·L－1的盐酸，盐酸中c(H＋)大，酸性强，但均能中和0.1 ml NaOH。
[成功体验]
1．下列溶液肯定显酸性的是( )
A．含H＋的溶液
B．能使酚酞显无色的溶液
C．pH<7的溶液
D．c(OH－)解析：选D 任何水溶液中均含H＋和OH－，使酚酞显无色的溶液，可能呈酸性，也可能呈中性或碱性。以纯水在100℃为例，KW＝10－12，c(H＋)＝10－6 ml·L－1，pH＝6，但溶液为中性，故pH<7的溶液可能呈酸性，也可能呈中性或碱性。
2．(好题共享·选自人教版教材P52·T1)下列溶液，c(H＋)由小到大的排列顺序是________；溶液的酸性由强到弱排列顺序是________。
①0.1 ml·L－1 HCl溶液
②0.1 ml·L－1 H2SO4溶液
③0.1 ml·L－1 NaOH溶液
④0.1 ml·L－1 CH3COOH溶液
解析：①c(H＋)＝0.1 ml·L－1，②c(H＋)＝0.2 ml·L－1，③c(H＋)＝eq \f(10－14,0.1)＝10－13(ml·L－1)，④由于醋酸是弱酸，其H＋浓度远小于0.1 ml·L－1，氢离子浓度越大，溶液的酸性越强。
答案：③④①② ②①④③

[新知探究]
探究1 pH的概念和意义
(1)pH概念：
用溶液中氢离子浓度的负对数表示溶液的酸碱性。
(2)表达式：pH＝－lg_c(H＋)。
(3)意义：pH越大，溶液的碱性越强；
pH越小，溶液的酸性越强。
25℃时，c(H＋)＝1×10－7 ml·L－1，pH＝7，溶液呈中性。
c(H＋)＜1×10－7 ml·L－1，pH＞7，溶液呈碱性；
c(H＋)＞1×10－7 ml·L－1，pH＜7，溶液呈酸性。
探究2 溶液酸碱性的测量
(1)酸、碱指示剂法：
(2)pH试纸法：
①适用范围：粗略地测定溶液的pH。
②使用方法：取一小块pH试纸放在玻璃片(或表面皿)上，用洁净的玻璃棒蘸取待测液滴在试纸的中部，随即与标准比色卡比色对照确定溶液的pH。
(3)pH计法：
用来精确测定溶液pH的仪器。
[必记结论]
pH试纸使用注意事项
(1)使用pH试纸测定溶液的pH时，不能用蒸馏水湿润。
若湿润，可能产生误差eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(中性溶液——无误差,酸性溶液——pH偏大,碱性溶液——pH偏小))
(2)使用pH试纸测定溶液的pH时，数据记录只取整数。
[成功体验]
3．(好题共享·选自鲁科版教材P78·T3)
计算以下溶液的pH。
(1)物质的量浓度为0.01 ml·L－1的盐酸；
(2)物质的量浓度为0.001 ml·L－1的NaOH溶液。
解析：(1)盐酸是一元强酸，溶液中H＋浓度为：
c(H＋)＝0.01 ml·L－1，
pH＝－lg c(H＋)＝－lg 10－2＝2。
(2)NaOH是强碱，0.001 ml·L－1的NaOH中
c(OH－)＝10－3ml·L－1，
c(H＋)＝eq \f(KW,cOH－)＝eq \f(1×10－14,10－3)＝10－11ml·L－1，
pH＝－lg c(H＋)＝－lg 10－11＝11。
答案：(1)2 (2)11
———————————————[关键语句小结]————————————————
1．判断溶液的酸碱性的依据是c(H＋)和c(OH－)的相对大小：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。
2．室温(25℃)下，酸性溶液：c(H＋)>10－7ml·L－1，pH<7；中性溶液：c(H＋)＝10－7ml·L－1，pH＝7，碱性溶液：c(H＋)<10－7ml·L－1，pH>7。
3．溶液pH的计算：
①溶液呈酸性：计算c(H＋)―→pH。
②溶液呈碱性：计算c(OH－)―→c(H＋)―→pH。
4．强酸或强碱稀释10n倍，pH变化n个单位；弱酸或弱碱稀释10n倍，pH变化小于n个单位；酸或碱无论怎样稀释，酸不会变为碱，碱也不会变为酸。

[例1]下列说法正确的是( )
A．pH＝7的溶液一定显中性
B．pH＝6的溶液一定显酸性
C．c(H＋)＜c(OH－)的溶液一定显碱性
D．c(OH－)＝1×10－6 ml·L－1的溶液一定显酸性
解析：选C 25 ℃时，pH＝7的溶液显中性，pH＝6的溶液显酸性，其他温度下不一定，A、B不正确；溶液的酸碱性取决于c(H＋)与c(OH－)的相对大小，只根据c(H＋)或c(OH－)判断是偏面的，C正确，D不正确。
溶液酸碱性判断的常见误区
误区一：含有H＋的溶液显酸性，含有OH－的溶液呈碱性。
分析：任何水溶液中都含有H＋、OH－。
误区二：pH<7的溶液呈酸性，pH>7的溶液呈碱性。
分析：利用pH与7的大小判断溶液酸碱性的条件是25 ℃。
误区三：使酚酞显无色的溶液呈酸性，使甲基橙显黄色的溶液呈碱性。
分析：常温下，pH<8.2溶液中滴入酚酞都显无色；pH>4.4的溶液滴入甲基橙都显黄色。
1．下列关于溶液的酸碱性，说法正确的是( )
A．pH＝7的溶液是中性
B．中性溶液中一定：c(H＋)＝1.0×10－7 ml·L－1
C．c(H＋)＝c(OH－)的溶液呈中性
D．在100 ℃时，纯水的pH<7，因此显酸性
解析：选C A项中运用pH判断溶液的酸碱性时，用到了水的离子积常数，与温度有关，但A项未给出温度，所以错误；在中性溶液中c(H＋)和c(OH－)一定相等，但并不一定
c(H＋)＝c(OH－)＝1.0×10－7 ml·L－1，所以B项错，C项正确；100℃的纯水中，虽然pH<7，但c(H＋)＝c(OH－)，还是中性，所以D错误。

1.单一溶液的pH计算
(1)强酸溶液，如HnA，设物质的量浓度为c ml·L－1，c(H＋)＝nc ml·L－1，
pH＝－lg c(H＋)＝－lg nc。
(2)强碱溶液，如B(OH)n, 设浓度为c ml·L－1，c(H＋)＝eq \f(10－14,nc) ml·L－1，pH＝－lg c(H＋)＝14＋lg nc。
2．混合溶液pH计算
(1)两强酸溶液混合：c(H＋)混＝eq \f(cH＋1V1＋cH＋2V2,V1＋V2)，
先求出混合后的c(H＋)混，再根据公式pH＝－lg c(H＋)，求得pH。
(2)两强碱混合：c(OH－)混＝eq \f(cOH－1V1＋cOH－2V2,V1＋V2)，先求出混合后的c(OH－)混，再通过KW求出c(H＋)混，根据公式pH＝－lg c(H＋)混，求得pH。
(3)强酸与强碱混合：强酸与强碱溶液混合，要先根据H＋＋OH－===H2O计算出哪种物质过量，一般有如下三种情况：
若酸过量：c(H＋)混＝eq \f(cH＋·V酸－cOH－·V碱,V酸＋V碱)，可直接求pH；
若恰好完全反应，c(H＋)·V(酸)＝c(OH－)·V(碱)，溶液呈中性；
若碱过量：c(OH－)混＝eq \f(cOH－·V碱－cH＋·V酸,V酸＋V碱)，根据KW求出c(H＋)混，再求pH。
3．室温下，强酸、强碱溶液两两等体积混合
室温下，pH＝a的强酸和pH＝b的强碱等体积混合，混合后溶液酸碱性为a＋b相对大小的关系可理解为eq \f(nH＋,nOH－)＝eq \f(10－a,10b－14)＝1014－(a＋b)
若a＋beq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(＝14→cH＋＝cOH－\(――→,\s\up7(中性))pH＝7,＞14→cH＋＜cOH－\(――→,\s\up7(碱性))pH＞7,＜14→cH＋＞cOH－\(――→,\s\up7(酸性))pH＜7))
4．溶液稀释时pH的计算
(1)对于强酸溶液，每稀释10n倍，pH增大n个单位，但不突破7。
(2)对于强碱溶液，每稀释10n倍，pH减小n个单位，但不突破7。
(3)对于pH相同的强酸与弱酸(或强碱与弱碱)稀释相同倍数时，pH变化程度不同，其结果是强酸(或强碱)pH变化大，而弱酸(或弱碱)pH变化小。
[例2] 下列溶液中与1.0×10－5 ml·L－1的NaOH溶液的pH相同的是( )
A．把pH＝6的盐酸稀释1 000倍
B．把pH＝10的Ba(OH)2溶液稀释10倍
C．把pH＝8和pH＝10的NaOH溶液等体积混合
D．把pH＝8的NaOH溶液稀释10倍
解析：选B pH计算方法为：酸按酸，碱按碱，酸碱混合看过量，无限稀释7 为限。稀释后A项pH≈7；B项pH＝9；C项pH≈9.7；D项pH≈7。
(1)pH计算口诀：酸、碱混合不难算，酸按酸，碱按碱，同强混合在之间，异强混合看过量，无限稀释7为限。
(2)两种强酸或两种强碱pH差值在2或2以上，等体积混合时混合液的pH：酸溶液的pH为pH小＋0.3，碱溶液的pH为pH大－0.3。
2．(1)常温下，把pH＝2的HCl与pH＝12的NaOH等体积混合，混合后溶液pH＝________；
(2)常温下，把pH＝2的盐酸与pH＝4的盐酸等体积混合，混合后溶液的pH＝________。
解析：(1)HCl中c(H＋)＝1×10－2 ml·L－1，NaOH溶液中c(OH－)＝1×10－2 ml·L－1，故等体积混合，二者恰好反应，pH＝7。(2)pH＝2＋0.3＝2.3。
答案：(1)7 (2)2.3
[课堂双基落实]
1．喷墨打印机墨汁的pH为7.5～9.0。当墨汁喷在纸上时，与酸性物质作用生成不溶于水的固体。由此可知( )
①墨汁偏碱性 ②墨汁偏酸性 ③纸张偏酸性
④纸张偏碱性
A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
解析：选A 常温下pH＞7的液体呈碱性，碱性墨汁喷在纸上生成不溶于水的固体，由题意可知，纸张偏酸性。
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、pH变小、呈酸性
B．水的离子积不变、pH不变、呈中性
C．水的离子积变小、pH变大、呈碱性
D．水的离子积变大、pH变小、呈中性
解析：选D H2O的电离为吸热反应，将纯水加热至较高温度，电离平衡正向移动，
c(H＋)、c(OH－)增大，则水的离子积KW＝c(H＋)·c(OH－)增大，pH＝－lgc(H＋)减小，而c(H＋)＝c(OH－)，仍呈中性。
3．60 mL 0.5 ml·L－1的氢氧化钠溶液和40 mL 0.4 ml·L－1的硫酸相混合后，溶液的pH约为( )
A．0.5 B．1.7 C．2 D．13.2
解析：选B 酸碱中和反应后，酸过量，剩余H＋的物质的量为0.032 ml－0.03 ml＝0.002 ml，对于稀溶液混合其体积可以简单相加，所以c(H＋)＝0.02 ml·L－1，pH＝－lg 0.02＝2－lg 2＝1.7。
4．常温下，物质的量浓度相同的NaOH和HCl溶液以3∶2体积比混合，所得溶液的pH＝12。则原溶液的物质的量浓度为( )
A．0.01 ml·L－1 B．0.017 ml·L－1
C．0.05 ml·L－1 D．0.50 ml·L－1
解析：选C 设NaOH和HCl的物质的量浓度均为x，NaOH和HCl溶液以3∶2体积比相混合，体积分别为3V、2V，酸碱混合后，pH＝12，则碱过量，剩余的
c(OH－)＝0.01 ml·L－1，则eq \f(3V×x－2V×x,5V)＝0.01 ml·L－1，解得x＝0.05 ml·L－1。
5．有一学生甲测某溶液的pH时，他先用蒸馏水润湿pH试纸，然后用洁净干燥的玻璃棒蘸取试样进行检测；学生乙对学生甲的操作的评价为：操作错误，测定结果一定有误差。学生丙对学生甲操作的评价为：操作错误，但测定结果不一定有误差。
(1)你支持________(填“乙”或“丙”)同学的观点，原因是_______________________。
(2)若用此法分别测定c(H＋)相等的盐酸和醋酸溶液的pH，误差较大的是__________，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)只从下列试剂中选择实验所需的物品，你________(填“能”或“不能”)区分0.1 ml·L－1的硫酸和0.01 ml·L－1的硫酸。若能，简述操作过程。
________________________________________________________________________。
A．紫色石蕊试液 B．蒸馏水
C．BaCl2溶液 D．pH试纸
解析：(1)用pH试纸测溶液的pH时，试纸不能润湿，否则，相当于将溶液稀释，使酸性溶液的pH偏大，碱性溶液的pH偏小，但对中性溶液的pH无影响。
(2)用湿润的pH试纸测量溶液的pH时，对强酸溶液pH的影响更大，因弱酸溶液在稀释过程中要继续电离，稀释后的弱酸溶液中H＋浓度比强酸溶液中H＋浓度更接近于未稀释时的H＋浓度。
(3)0.1 ml·L－1的硫酸和0.01 ml·L－1的硫酸浓度差别较大，可直接用pH试纸鉴别。
答案：(1)丙 当溶液呈中性时，则不产生误差；否则将产生误差 (2)盐酸 在稀释过程中醋酸继续电离产生H＋，使得溶液中c(H＋)较盐酸溶液中c(H＋)大，误差较小 (3)能 用玻璃棒分别蘸取两种溶液滴在两张pH试纸上，与标准比色卡比较其pH，pH较大的为
0.01 ml·L－1的硫酸
溶液酸碱性
c(OH－)与c(H＋)关系
酸碱的强弱
溶液呈中性
c(H＋)＝c(OH－)
溶液酸碱性
c(OH－)与c(H＋)关系
酸碱的强弱
溶液呈酸性
c(H＋)>c(OH－)
c(H＋)越大
酸性越强
溶液呈碱性
c(H＋)c(OH－)越大，
碱性越强
指示剂
变色范围的pH
石蕊
＜5红色
5～8紫色
＞8蓝色
甲基橙
＜3.1红色
3.1～4.4橙色
＞4.4黄色
酚酞
＜8.2无色
8.2～10浅红色
＞10红色