苏教版高中化学溶液的酸碱性教案选修.docx
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苏教版高中化学溶液的酸碱性教案选修
目标与素养:
1.掌握溶液酸碱性与pH的关系。
(宏观辨识与微观探析)2.学会计算酸碱的pH以及氢离子浓度和pH的互算。
(证据推理与模型认知)
一、溶液的酸碱性
根据溶液中c(H+)和c(OH—)的相对大小,溶液可分为碱性溶液、酸性溶液和中性溶液。
微点拨:
25℃时,纯水中c(H+)=c(OH—)=10—7mol/L,如果未指明温度,当c(H+)或c(OH—)等于10—7mol/L时溶液不一定呈中性。
二、溶液的pH
1.溶液的pH
→
→
→
→
→
2.溶液酸碱性的判断与测量
(1)酸碱指示剂
1紫色石蕊试液,遇酸变红,遇碱变蓝色。
2无色酚酞遇碱变红色。
(2)pH试纸
(3)pH计
pH计精度高,可直接从仪器中读数。
3.c(H+)、pH与溶液酸碱性的关系
25℃时,溶液中c(H+)、pH与酸碱性的关系如图所示:
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)溶液的酸性越强,pH越小。
( )
(2)pH=14的溶液,碱性最强;pH=0的溶液,酸性最强。
( )
(3)用pH试纸测溶液的pH时,应将玻璃棒洗净后立即蘸取待测液滴于试纸上,与标准比色卡对照。
( )
(4)c(H+) ( ) 答案: (1)√ (2)× (3)× (4)√ 2.判断溶液的酸碱性有多种方法。 下列溶液中,一定呈酸性的是( ) A.常温下能够使石蕊试液显蓝色的溶液 B.溶液的pH>7 C.溶液中c(H+)>c(OH—) D.溶液中c(H+)>1×10—7mol·L—1 C [碱性溶液遇石蕊试液显蓝色,酸性溶液遇石蕊试液显红色,故A错;溶液的pH与温度有关,室温下或高于室温,pH>7都不会显酸性,c(H+)>1× 10—7mol·L—1在较高温度下不一定显酸性;在任意温度下,只要c(H+)>c(OH—),溶液一定呈酸性,C正确。 ] 3.有一学生在实验室测某溶液的pH,实验时,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: (1)该学生的操作是________(填“正确的”或“错误的”),其理由是________________。 (2)若用此方法分别测定c(H+)相等的盐酸和醋酸溶液的pH,误差较大的是________,原因是_________________________________ ___________________________________________________________ _________________________________________________________。 (3)该学生以上述方式测定下列溶液的pH,无误差的是________。 A.NaOH B.CH3COONa C.NaClD.NaHSO4 解析: 用pH试纸测定溶液酸碱性时,不能用蒸馏水润湿。 若润湿,会使待测液浓度下降,结果可能出现误差。 但是用pH试纸测定中性溶液时,对结果一般没影响。 答案: (1)错误的 润湿后,稀释了原溶液,使其浓度减小,可能导致测量误差 (2)盐酸 HCl是强电解质,醋酸是弱电解质,在溶液中存在CH3COOH CH3COO—+H+,稀释时平衡右移,继续电离出H+,稀释时 Δc(H+)较小,ΔpH较小,故误差较小 (3)C 溶液pH的计算方法 1.单一溶液的pH计算 (1)强酸溶液,如HnA,设物质的量浓度为cmol·L—1,c(H+)=ncmol·L—1,pH=—lgc(H+)=—lgnc。 (2)强碱溶液,如B(OH)n,设浓度为cmol·L—1,c(H+)= mol·L—1,pH=—lgc(H+)=14+lgnc。 2.混合溶液的计算 (1)强酸溶液与强酸溶液混合 c(H+)混= ,然后再求pH。 强酸溶液与强酸溶液等体积混合,若pH差值≥2,混合后pH=pH小+0.3。 (2)强碱溶液与强碱溶液混合 c(OH—)混= c(H+)= ,再求pH。 强碱溶液与强碱溶液等体积混合,若pH差值≥2,混合后的pH=pH大—0.3。 (3)强酸与强碱混合 恰好完全反应,溶液呈中性,pH=7; 酸过量: c(H+)混= →pH; 碱过量: c(OH—)混= c(H+)= mol·L—1,pH=—lgc(H+)。 酸碱等体积混合,酸与碱pH之和为14: 若为强酸与强碱,则pH=7; 若为强酸与弱碱,则pH>7; 若为弱酸与强碱,则pH<7。 3.酸碱溶液稀释时pH的变化可用数轴表示 (1)强酸、弱酸溶液的稀释 (2)强碱、弱碱溶液的稀释 【例1】 已知在100℃时水的离子积Kw=1×10—12,下列溶液的温度均为100℃。 其中说法正确的是( ) A.0.005mol·L—1的H2SO4溶液,pH=2 B.0.001mol·L—1的NaOH溶液,pH=11 C.0.005mol·L—1的H2SO4溶液与0.01mol·L—1的NaOH溶液等体积混合,混合溶液的pH为6,溶液显酸性 D.完全中和pH=3的H2SO4溶液50mL,需要pH=9的NaOH溶液100mL A [A项,0.005mol·L—1的H2SO4溶液中,c(H+)=0.005mol·L—1×2=0.01mol·L—1,pH=—lgc(H+)=—lg0.01=2。 B项,0.001mol·L—1的NaOH溶液中,c(OH—)=0.001mol·L—1,c(H+)= = mol·L—1=1×10—9mol·L—1,pH=—lg(1×10—9)=9。 C项,0.005mol·L—1的H2SO4溶液与0.01mol·L—1的NaOH溶液等体积混合,溶液呈中性,pH=6。 D项,pH=3的H2SO4溶液c(H+)= 10—3mol·L—1,pH=9的NaOH溶液,c(OH—)=10—3mol·L—1,二者完全中和,需要溶液的体积相等。 ] (1)上题B项中,碱电离出的c(OH—)与水电离出的c(OH—)比值是多少? (2)将上题的温度改为25℃,应选择哪项? 提示: (1)0.001mol·L—1的NaOH溶液中,c(OH—)= 0.001mol·L—1,c(H+)= = mol·L—1=1×10—9mol·L—1,水电离出的c(OH—)=c(H+)=1×10—9mol·L—1,故比值为0.001∶1× 10—9=106∶1。 (2)选A、B。 A项,pH=—lgc(H+)=—lg0.01=2。 B项, 0.001mol·L—1的NaOH溶液中,c(OH—)=0.001mol·L—1,c(H+)= = mol·L—1=1×10—11mol·L—1,pH=—lg(1×10—11)=11。 C项,0.005mol·L—1的H2SO4溶液与0.01mol·L—1的NaOH溶液等体积混合,溶液呈中性,25℃时,溶液的pH=7。 D项,pH=3的H2SO4溶液c(H+)=10—3mol·L—1,pH=9的NaOH溶液,c(OH—)=10—5mol·L—1,二者完全中和,需要NaOH溶液的体积为硫酸的100倍。 1强酸溶液和强碱溶液混合后计算pH,必须先判断出混合后溶液的酸碱性,酸过量求cH+、碱过量求cOH—。 2根据酸的浓度计算酸溶液的pH时,不必考虑温度,而根据碱的浓度计算碱溶液的pH时,需要根据离子积计算cH+,因此一定要注意溶液的温度,只有室温时,Kw=1.0×10—14。 3一定pH的强碱与强碱混合后求pH。 在计算过程中易出现直接用H+浓度进行混合计算的错误。 因为强碱溶液的混合是OH—混合,H+是随OH—浓度改变而改变的,不能直接用于混合碱的计算,H+浓度必须通过cH+= 来求。 1.求温室下,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)。 (2)c(H+)= mol·L—1=5×10—4mol·L—1,pH=—lg(5×10—4)=4—lg4=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—)= mol·L—1=5×10—3mol·L—1,c(H+)= mol·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—)= mol·L—1=5×10—3mol·L—1,c(H+)= mol·L—1=2×10—12mol·L—1,pH=—lg(2×10—12)=12—lg2=11.7。 答案: (1)12 24 3接近7 (2)3.3 (3)11.7 (4)11.7 溶液的稀释规律及 稀释后的pH的计算 1.酸、碱稀释后溶液pH的计算 (1)强酸 稀释前c(H+)=amol·L—1,稀释m倍后,c(H+)= mol·L—1,pH=—lg 。 但稀释后酸的pH仍小于7。 (2)强碱 稀释前c(OH—)=bmol·L—1,稀释m倍后,c(OH—)= mol·L—1,c(H+)= mol·L—1,pH=—lg 。 但稀释后碱的pH仍大于7。 2.酸、碱溶液稀释时pH的变化 (1)变化规律 项目 类别 酸(pH=a) 碱(pH=b) 弱酸 强酸 弱碱 强碱 稀释10n倍 <a+n a+n >b—n b—n 无限稀释 pH趋向于7 (2)变化趋势 对于pH相同的强酸和弱酸(或强碱和弱碱)溶液稀释相同的倍数,强酸(或强碱)溶液的pH变化幅度大(如下图所示)。 这是因为强酸(或强碱)已完全电离,随着加水稀释,溶液中H+(或OH—)物质的量(水电离的除外)不会增多,而弱酸(或弱碱)随着加水稀释,电离程度增大,H+(或OH—)物质的量会不断增多。 【例2】 常温下,pH=11的X、Y两种碱溶液各1mL,分别稀释至100mL,其pH与溶液体积(V)的关系如图所示,下列说法正确的是( ) A.X、Y两种碱溶液中溶质的物质的量浓度一定相等 B.稀释后,X溶液的碱性比Y溶液的碱性强 C.分别完全中和X、Y这两种碱溶液时,消耗同浓度盐酸的体积V(X)>V(Y) D.若9 D [因为pH=11的X、Y两种碱溶液稀释100倍时,pH: Y>X,所以物质的量浓度: c(Y)>c(X),稀释后碱性:
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