322《pH的计算及应用》word教案 人教版选修4文档格式.docx
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⇒步骤7:
教师通过【例2】和教材P47~48页讲解研析对“探究2”的注意事项进行总结,中和滴定的原理、步骤及误差分析。
⇒步骤8:
在老师指导下由学生自主完成【变式训练2】和【当堂双基达标】中的1、2、4三题,验证学生对探究点的理解掌握情况。
⇒步骤9:
先让学生自主总结本课时学习的主要知识,然后对照【课堂小结】以明确掌握已学的内容,并课下完成【课后知能检测】。
课 标 解 读
重 点 难 点
1.掌握溶液中pH的简单计算。
2.掌握酸碱中和滴定原理及其操作方法与误差分析。
1.溶液稀释时pH的变化规律。
(难点)
2.各类混合液pH的计算。
(重点)
3.根据酸、碱中和滴定的原理分析滴定过程中的误差。
(重难点)
(对应学生用书第46页)
单一溶液pH计算
1.计算方法
据pH=-lgc(H+),求pH的关键是求溶液中的c(H+)。
2.强酸和强碱溶液的pH计算
(1)强酸溶液(以cmol·
L-1的HnA溶液为例)
c(H+)=ncmol·
L-1
pH=-lgc(H+)=-lg_nc。
(2)强碱溶液(以cmol·
L-1的B(OH)n溶液为例)
c(OH-)=ncmol·
c(H+)=
,pH=-lgc(H+)=-lg
1.若上述酸、碱都为弱酸、弱碱,其pH还相同吗?
【提示】 弱酸,pH>
-lgnc 弱碱,pH<
-lg
。
酸碱中和滴定
1.概念:
用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的实验方法。
2.原理:
n(H+)=n(OH-)
即:
mc酸·
V酸=nc碱·
V碱(m、n代表酸和碱的元数)
3.仪器及其使用
(1)仪器
(2)滴定管的使用
①检查仪器:
使用前检查滴定管活塞是否漏水。
②润洗仪器:
在加入反应液之前,洁净的滴定管要用所要盛装的溶液润洗2~3遍。
③加入反应液:
分别将试剂加入到相应滴定管中,使液面位于滴定管“0”刻度线上方处。
④调节起始读数:
在滴定管下放一烧杯,调节活塞,使滴定管尖嘴部分充满液体,然后调节滴定管液面在0或0刻度线以下,准确读取数值并记录。
4.操作(以标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例)
(1)准备工作
①滴定管的检漏。
②洗涤:
分别取酸式滴定管和碱式滴定管各一支,用蒸馏水洗涤2~3次,再用标准酸液和待测碱液各润洗2~3次,润洗液必须从滴定管下端排出。
③装液:
向碱式滴定管中装入待测NaOH溶液,排气泡,调整液面至0或0刻度以下,记录读数,放出一定体积NaOH溶液于洗净的锥形瓶中,以同样步骤将标准盐酸注入酸式滴定管,调整液面并记录。
(2)滴定操作:
在锥形瓶的待测溶液中滴加2~3滴酚酞试液,开始滴定。
左手控制活塞,右手摇动锥形瓶,两眼注视锥形瓶内溶液颜色变化。
①滴定速率:
先快后慢,逐滴加入,不能成股流下。
②终点的判断:
当滴入最后一滴,刚好使指示剂变色,且半分钟内不褪色,即到终点,读数并记录。
(3)数据处理:
为减小误差,滴定时,要求重复实验2~3次,求平均值。
2.
(1)若量程为50mL的滴定管,从中放出25mL液体,滴定管中还剩25mL液体吗?
(2)酸式滴定管必须盛酸溶液,碱式滴定管必须盛碱溶液,两者能交换盛装吗?
【提示】
(1)>
25mL。
(2)不能换装,因为酸式滴定管有磨砂的玻璃活塞,容易被碱液腐蚀。
碱式滴定管有橡胶管,容易被酸性溶液腐蚀。
(对应学生用书第47页)
pH的计算及溶液稀释pH的变化
【问题导思】
①pH=10的NaOH溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合,混合后的c(H+)=
对吗?
【提示】 不对,溶液呈碱性,应先求c(OH-),再求c(H+)=
②将pH=5的盐酸溶液稀释1000倍,pH=8吗?
【提示】 不对,pH不可能超越7(或酸性不能稀释后变成碱性)。
③将同pH的盐酸和醋酸溶液稀释同样倍数后,pH还相同吗?
【提示】 不相同,醋酸pH小。
1.单一溶液pH的计算
(1)强酸溶液:
据其物质的量浓度计算出c(H+),再通过pH=-lgc(H+)求pH。
(2)强碱溶液:
据其物质的量浓度计算出c(OH-),再利用Kw转化为c(H+)求pH。
2.强酸强碱溶液混合后pH的计算
溶液类型
相关计算
两种强
酸混合
→c(H+)混=
→pH
碱混合
→c(OH-)混=
→c(H+)
=
强酸强碱混合
恰好完
全反应
显中性
pH=7
酸过量
先求c(H+)混=
碱过量
先求c(OH-)混=
→
c(H+)混=
3.稀释后溶液pH的变化规律
(1)对于强酸溶液(pH=a)每稀释10n倍,pH增大n个单位,即pH=a+n(a+n<
7)。
(2)对于强碱溶液(pH=b)每稀释10n倍,pH减小n个单位,即pH=b-n(b-n>
(3)对于弱酸溶液(pH=a)每稀释10n倍,pH的范围是:
a<
a+n(即对于pH相同的强酸与弱酸稀释相同倍数,强酸pH变化的程度大)。
(4)对于弱碱溶液(pH=b)每稀释10n倍,pH的范围是:
b-n<
b(即对于pH相同的强碱与弱碱稀释相同倍数,强碱pH变化的程度大)。
1.弱酸、弱碱在稀释过程中有浓度的变化,又有电离平衡的移动,不能求得具体数值,只能确定其pH的范围。
2.酸、碱无限稀释,pH无限接近于7,但不能超过7。
求下列溶液的pH:
(1)某H2SO4溶液的浓度是0.005mol·
L-1,
①此溶液的pH为________。
②用水稀释到原来体积的100倍,pH为________。
③再继续稀释104倍,pH为________。
(2)pH=3的盐酸与pH=5的硫酸等体积混合,pH为________。
(3)pH=10和pH=12的两种NaOH溶液等体积混合,pH为________。
(4)pH=12的NaOH溶液和pH=4的HCl溶液等体积混合,pH为________。
【解析】
(1)①c(H+)=0.005mol·
L-1×
2=0.01mol·
L-1,pH=-lg10-2=2。
②c(H+)=0.01mol·
L-1÷
100=10-4mol·
L-1,pH=-lg10-4=4。
③pH接近7(酸无限稀释后不会变成碱)。
mol·
L-1=5×
10-4mol·
L-1,pH=-lg(5×
10-4)=4-lg5=3.3(强调10-3是10-5的100倍,所以10-5可以忽略不计。
)
(3)c(OH-)=
10-3mol·
L-1,c(H+)=
L-1=2×
10-12mol·
L-1。
pH=-lg(2×
10-12)=12-lg2=11.7。
(4)NaOH溶液中c(OH-)=10-2mol·
L-1;
HCl溶液中c(H+)=10-4mol·
L-1,二者等体积反应,碱过量,反应后溶液呈碱性。
所以反应后c(OH-)=
L-1,pH=-lg(2×
【答案】
(1)①2 ②4 ③接近7
(2)3.3 (3)11.7 (4)11.7
求溶液pH的方法
先判断
溶液的
酸碱性酸性→c(H+)→pH=-lgc(H+)碱性→c(OH-)→c(H+)=
→pH=-lgc(H+)
1.常温下,下列关于溶液稀释的说法中,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
【解析】 A项,pH=3的醋酸溶液在稀释过程中电离平衡正向移动,稀释100倍后,3<
pH<5;
B项,pH=4的H2SO4溶液稀释100倍后,溶液中的c(H+)=10-6mol/L,溶液中的c(OH-)=
mol/L=10-8mol/L,水电离出的c(OH-)=10-8mol/L,故水电离出的c(H+)=水电离出的c(OH-)=10-8mol/L;
C项,1L0.1mol/LBa(OH)2溶液稀释到2L时,c(OH-)=
mol/L=0.1mol/L,c(H+)=10-13mol/L,pH=13;
D项,NaOH溶液是碱溶液,无论怎样稀释,pH在常温下都不可能成为6,只能无限接近7。
故选C。
【答案】 C
【教师备课资源】
在25℃时,若10体积的某一元强酸溶液与1体积的某一元强碱溶液混合后溶液呈中性,则混合之前,该强酸的pH与强碱的pH之间应满足的关系是________。
【解析】 设强酸溶液为10L,则强碱溶液为1L,两种溶液混合后呈中性,所以10c(H+)酸=c(OH-)碱。
方法一:
根据碱溶液中水的离子积可得:
10c(H+)酸=
,则c(H+)酸·
c(H+)碱=
=10-15,取负对数得:
pH酸+pH碱=15。
方法二:
因为10c(H+)酸=
,所以-lg[10c(H+)酸]=-lg
,则pH酸-1=14-pH碱,pH酸+pH碱=15。
方法三:
pH酸=a,则c(H+)酸=10-a,pH碱=b,则c(H+)碱=10-b,c(OH-)碱=10b-14,根据题意:
10×
10-a=1×
10b-14,101-a=10b-14,则1-a=b-14,所以a+b=15,即pH酸+pH碱=15。
【答案】 pH酸+pH碱=15
酸碱中和滴定误差分析
①中和滴定的误差分析原理是什么?
【提示】 根据c待=
分析
②中和滴定的指示剂常用哪些?
【提示】 甲基橙、酚酞、一般不用石蕊
③滴定中滴定管要用所盛溶液润洗,锥形瓶也要提前润洗吗?
【提示】 不用。
1.误差分析原理
中和滴定实验中,产生误差的途径主要有操作不当、读数不准等,分析误差要根据计算式分析,c待测=
,c标准、V待测均为定值,c待测的大小取决于V标准的大小。
V标准大,则c待测偏大;
反之,偏小。
2.常见误差分析
可能情况
操作及读数
导致c(待)=
仪器的洗
涤或润洗
未用标准液润洗滴定管
偏高
未用待测液润洗移液管或所用的滴定管
偏低
用待测液润洗锥形瓶
洗涤后锥形瓶未干燥
无影响
滴定时溅
落液体
标准液漏滴在锥形瓶外一滴
待测液溅出锥形瓶外一滴
将移液管下部的残留液吹入锥形瓶
尖嘴处
气泡处
理不当
滴前有气泡,滴后无气泡
滴前无气泡,滴后有气泡
读数不
正确
滴前仰视,滴后平视
滴前平视,滴后仰视
滴前仰视,滴后俯视
达终点后,滴定管尖嘴处悬一滴标准液
1.上述中和滴定误差分析时,标准液是放在滴定管中,待测液放在锥形瓶中。
若把位置反放,则出现的误差相反。
2.滴定管与量筒因最小刻度的位置相反,故仰视、俯视读数时出现的误差相反。
在中和滴定操作过程中,有以下各项因操作不当引起的实验误差,用“偏高”“偏低”或“无影响”等填空:
(1)滴定管用蒸馏水洗净后,未用已知浓度的标准溶液润洗,使滴定结果________;
(2)锥形瓶用蒸馏水洗净后,又用待测溶液润洗,使滴定结果________;
(3)滴定管(装标准溶液)在滴定前尖嘴处有气泡,滴定终点时无气泡,使滴定结果________;
(4)滴定前平视,滴定终点时俯视,使滴定结果________________________________________________________________________;
(5)滴定前仰视,滴定终点时平视,使滴定结果________________________________________________________________________;
(6)过早估计终点,使滴定结果________;
(7)过晚估计终点,使滴定结果________;
(8)用含Na2O杂质的NaOH固体来配制已知浓度的标准溶液,用于滴定未知浓度的盐酸,使测得盐酸的浓度________;
(9)用含Na2CO3杂质的NaOH固体来配制已知浓度的标准溶液,用于滴定未知浓度的盐酸,使测得盐酸的浓度________;
(10)洗涤锥形瓶时,误把稀食盐水当做蒸馏水,然后用锥形瓶装待测的盐酸,用NaOH标准溶液滴定时,对测得的结果________。
【解析】 中和滴定误差分析的依据c(待测)=
×
=[
]×
V(标准)。
根据V(标准)的偏大或偏小判断c(待测)是偏高还是偏低。
如
(1),滴定管装液前未用标准溶液润洗,会将标准溶液冲稀,导致所耗V(标准)偏大,使测得的c(待测)偏高。
又如
(2),锥形瓶装液前用待测溶液润洗,会使锥形瓶内待测的溶质增加,导致所耗V(标准)偏大,使测得的c(待测)偏高,其余各选项可依此分析。
【答案】
(1)偏高
(2)偏高 (3)偏高 (4)偏低
(5)偏低 (6)偏低 (7)偏高 (8)偏低 (9)偏高
(10)无影响
中和滴定指示剂选择
滴定
种类
选用的
指示剂
达滴定终点
时颜色变化
的用量
滴定终点的
判断标准
强酸滴
定强碱
定弱碱
强碱滴
定强酸
定弱酸
甲基橙
黄色→橙色
酚酞
红色→无色
红色→橙色
无色→粉红色
2~3滴
当指示剂刚好变色,并在半分钟内颜色不再变化,即认为已
2.实验室中有一未知浓度的稀盐酸,某学生测定盐酸浓度是在实验室中进行的实验。
请完成下列填空:
(1)配制100mL0.10mol·
L-1NaOH标准溶液。
①主要操作步骤:
计算→称量→溶解→(冷却后)→________________________________________________________________________
→洗涤(并将洗涤液移入容量瓶)→________→________________________________________________________________________
→将配制好的溶液倒入试剂瓶中,贴上标签。
②称量________g氢氧化钠固体所需仪器有:
天平(带砝码、镊子)、________、________。
(2)取20.00mL待测盐酸放入锥形瓶中,并滴加2~3滴酚酞作指示剂,用自己配制的标准NaOH溶液进行滴定。
重复上述滴定操作2~3次,记录数据如下:
实验
编号
NaOH溶液的
浓度(mol/L)
滴定完成时,NaOH
溶液滴入的体积(mL)
待测盐酸的
体积(mL)
1
0.10
22.64
20.00
2
22.72
3
22.80
①滴定达到终点的标志是________________________________________________________________________。
②根据上述数据,可计算出该盐酸的浓度约为________(保留2位有效数字)。
③排去碱式滴定管中气泡的方法应采用操作(如下图所示)中的________,然后轻轻挤压玻璃球使尖嘴部分充满碱液。
④上述实验中,下列操作(其他操作正确)会造成测定结果偏高的有________。
A.滴定至终点时俯视读数
B.酸式滴定管使用前,水洗后未用待测盐酸润洗
C.锥形瓶水洗后未干燥
D.碱式滴定管尖端部分有气泡,滴定后消失
【解析】
(1)①按配制一定物质的量浓度溶液的步骤便得出冷却溶液后,应向容量瓶转移溶液,洗涤完后应定容、摇匀。
②称量NaOH固体时要放在烧杯中称取,取用时用药匙。
(2)①滴定终点为:
当加入最后一滴NaOH溶液时,溶液由无色恰好变成浅红色,且半分钟内不褪色。
②V[NaOH(aq)]=
mL=22.72mL,
所以c(HCl)=
=0.11mol/L。
③碱式滴定管排气泡宜用丙操作,这样便于把气泡排出。
④A项,俯视读数小于实际量,结果偏低;
B项,酸式滴定管里没有用待测液润洗,盐酸浓度降低,结果偏低;
C项,锥形瓶未干燥,对实验没有影响;
D项,滴定管尖端部分有气泡,气泡占一定的体积,测定结果偏高。
【答案】
(1)①转移 定容 摇匀
②0.4 烧杯(或表面皿) 药匙
(2)①最后一滴氢氧化钠溶液加入时,溶液由无色恰好变成浅红色,且半分钟内不褪色
②0.11mol/L ③丙 ④D
(1)取体积相同(0.025L)的两份0.10mol/LNaOH溶液,把其中一份放在空气中一段时间后,溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”),其原因
________________________________________________________________________。
(2)用已知浓度的硫酸溶液中和上述两份NaOH溶液,若中和第—份(在空气中放置一段时间)所消耗硫酸溶液的体积为VA,另一份消耗硫酸溶液的体积为VB,则:
①以甲基橙为指示剂时,VA与VB的关系是________;
②以酚酞为指示剂时,VA与VB的关系是________________________________________________________________________。
【解析】 NaOH溶液放置于空气中,因NaOH与空气中CO2反应,使NaOH减少,故溶液的pH减小。
用H2SO4滴定Na2CO3溶液,反应分两个阶段进行:
①H++CO
===HCO
(此时溶液呈弱碱性)
②2H++CO
===CO2↑+H2O(此时溶液呈弱酸性)
滴定过程按哪种反应进行,取决于选择的指示剂。
①若选用甲基橙作指示剂,因其变色范围为PH=3.1~4.4,滴定反应按②进行,由关系式2NaOH
Na2CO32H+,CO2知,消耗的H2SO4的量不变,故答案为VA=VB;
②若选用酚酞作指示剂,酚酞的变色范围为pH=8.2~10,滴定反应按①进行,消耗H2SO4的量减少,故答案为VA<
VB。
【答案】
(1)减小 NaOH吸收空气中的酸性气体CO2,碱性减弱,pH减小
(2)①VA=VB ②VA<
VB
(对应学生用书第50页)
1.在一支25mL的酸式滴定管中装入0.1mol/L的HCl溶液,其液面恰好在5mL刻度处,若把滴定管中的溶液全部放入烧杯中,然后以0.1mol/L的NaOH溶液进行中和,则所需NaOH溶液的体积( )
A.大于20mL B.小于20mL
C.等于20mLD.等于5mL
【解析】 若要正确解答本题,必须准确了解滴定管的刻度特征,如图所示,滴定管下部最大刻度线到活塞之间无刻度且充满溶液,因而把溶液全部放入烧杯中,其体积大于20mL,用等浓度的NaOH溶液中和,所需NaOH溶液的体积应大于20mL。
注意:
滴定管的量程小于滴定管的最大实际容量。
故正确答案为A。
【答案】 A
2.酸碱恰好完全中和时( )
A.酸与碱的物质的量一定相等
B.溶液呈现中性
C.酸与碱的物质的量浓度相等
D.酸所能提供的H+与碱所能提供的OH-的物质的量相等
【解析】 根据酸碱中和反应的实质可知酸碱恰好完全中和时,酸所能提供的H+与碱所能提供的OH-的物质的量相等。
【答案】 D
3.下列叙述正确的是( )
A.95℃纯水的pH<
7,说明加热可导致水呈酸性
B.pH=3的醋酸溶液,稀释10倍后pH=4
C.0.2mol·
L-1的盐酸,与等体积水混合后pH=1
D.25℃与60℃时,水的pH相等
【解析】 温度升高,水的电离程度增大,c(H+)增大,pH减小,但水仍呈中性,A错;
醋酸是弱酸,稀释10倍,3<
4,B错;
pH(25℃)>
pH(60℃),D错。
【答案】 C4.用标准盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液时,若测得的结果偏低,则产生误差的原因可能是( )
A.滴定时,装未知浓度的NaOH溶液的锥形瓶忘记用NaOH溶液润洗
B.酸式滴定管用蒸馏水洗后,没用盐酸润洗
C.滴定前,滴定管的尖嘴处有气泡,而在滴定后气泡消失
D.滴定前仰视读取了酸式滴定管的读数,滴定后读数正确
【解析】 选
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