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- 2021-07-02 发布
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辅导教案
学员姓名: 学科教师:
年 级: 高一 辅导科目:化学
授课日期
××年××月××日
时 间
A / B / C / D / E / F段
主 题
弱电解质的电离平衡与pH
教学内容
1.准确判断电解质的强弱,掌握弱电解质的电离平衡,会用勒夏特列原理解释简单的电离平衡移动问题。
2.学习pH的计算,会用pH表示溶液的酸碱性。
[教学建议]:本环节采用“案例教学法”进行,学生根据上次课的课后作业(二)“查阅资料学习了解人体血液pH为什么能维持在7.35~7.45之间?过快过急的呼吸会对血液pH产生怎样的影响?”,课堂由老师组织学生互动讨论,归纳总结每位学生查阅资料的收货,分析得出有关血液pH变化不大的原因。教师要对学生的分析交流给出适当的指导,力求让学生自己总结出一些正确的规律、结论。同时老师需要对学生的各种发言、总结归纳等给出评价,并将得分记录在案,以便当堂课结束前给到学生综合表现的一个评价,得分高的在表扬的同时适当打压一下自我满足的势头,得分较低者则应从别的方面进行表扬,以免学生产生自卑心理。(限时15分钟)
【参考答案】血液中存在许多像NaHCO3-H2CO3这样的酸碱缓冲对,由于存在电离、水解平衡,所以会在人体进食酸性或碱性食物后仍然维持pH在7.35~7.45之间。
[建议]:不需要给学生解释过多酸碱缓冲体系的知识,只需要通过这个互动环节,让学生参与其中,对后面要讲的平衡及其移动产生兴趣即可。
[教学建议]:该部分内容学生已经学习过,建议采用教师“问题抢答+以教代学”形式进行,教师提出问题后,学生自由抢答,可以选择一些适当的题目让某些学生讲出来给另外的学生听,教师再对学生讲的进行补充和总结。学生回答正确则得分,不正确不得分。
一、弱电解质的电离平衡
[教师提问]:我们已经学习过电解质,请一位同学来回答一下强、若电解质怎么区分?(若学生没有准确答出定义,老师可以引导学生再回答、或由其他学生进行补充完成)
强电解质:在水溶液中或熔融状态下完全电离出离子的电解质。
弱电解质:在水溶液中不完全电离出离子的电解质称为弱电解质。
常见的弱电解质有弱酸、弱碱和水。
[教学建议]:教师可以在此处提问,学生知道哪些弱电解质,比一比谁说的多。具体操作:教师提问→学生轮流回答(每次限答一个,说过的不能重复,想不起来3秒时间跳过,由下一个同学继续回答),最终回答正确次数最多的学生获得本节课本环节加5分,第二名加3分,第一名加1分。
弱电解质溶于水时,在水分子的作用下,弱电解质分子电离成阴、阳离子,阴、阳离子又能重新结合成分子,在一定的条件(温度、压强、浓度等)下,弱电解质电离成离子的速率和离子结合成分子的速率相等时,电离达到平衡状态,这种平衡叫做弱电解质的电离平衡。
例如,醋酸、一水合氨的电离:CH3COOHCH3COO- + H+,NH3·H2ONH4+ + OH-。
1、弱电解质电离平衡状态的建立
如同可逆的化学反应一样,弱电解质的电离是可逆的,存在两个相反方向的过程,即弱电解质电离出阴阳离子和离子结合成弱电解质分子的过程,在一定条件下,当弱电解质电离出阴阳离子是速率等于离子结合成弱电解质分子的速率时,电离达到平衡状态。
2、弱电解质电离平衡状态的特点
(1)弱:电离平衡只存在于弱电解质的溶液里;
(2)等:分子电离成离子的速率等于离子结合成该分子的速率;
(3)定:达到平衡时,溶液里离子浓度和分子浓度都保持不变(不随时间变化,但不一定相等);
(4)动:电离平衡属于动态平衡,即平衡时,分子电离速率等于离子结合成该分子的速率,都不等于0;
(5)变:外界条件(如温度、浓度等)发生变化时,电离平衡发生移动,在新的条件下,重新建立新的平衡(运用勒夏特列原理判断)。电离平衡移动只会“减弱”这种改变,但不能“抵消”这种改变;
(6)吸:电离过程一般是吸热的。
3、影响弱电解质电离平衡的因素
(1)内因:由电解质本身的结构决定,一般共价键极性越弱,电解质越弱,其电离程度越小,常温下绝大多数0.1 mol·L-1弱电解质的电离分子数不超过10%。
(2)外因:温度、浓度、外加试剂。
①温度:升温时,电离平衡向电离方向移动。
②浓度:加水稀释,电离平衡向电离方向移动。
③外加试剂:加入含有弱电解质离子的强电解质,电离平衡向逆反应方向移动。
4、弱电解质的电离及部分弱电解质的电离方程式
弱电解质的电离是可逆的,存在两个相反方向的过程,即电离和离子结合成电解质分子的过程,而离子结合成电解质分子的过程实际上就是离子反应,例如:
NH3·H2O → NH4+ + OH-的逆过程为NH4+ + OH- → NH3·H2O;
H2OH+ + OH- 的逆过程为H+ + OH- → H2O;
Al(OH)3Al3+ + 3OH-的逆过程为Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓
醋酸和一水合氨的电离方程式分别为: CH3COOHH+ + CH3COO- , NH3·H2ONH4+ + OH-
【典型例题】:
1、判断下列电离方程式的正误
A. NaHS溶于水:NaHSNa+ + HS- ( × )
B. (NH4)2SO4溶于水:(NH4)2SO42NH4+ + SO42- ( × )
C. 氢氟酸溶液:HF + H2OH3O+ + F- ( √ )
D. NaHCO3溶于水:NaHCO3Na+ + H+ + CO32- ( × )
E. 磷酸溶液中:H3PO43H+ + PO43- ( × )
F. NaHSO4溶液中:NaHSO4 →Na+ + H+ + SO42- ( √ )
[教学建议]:本题采用“相互PK”方式进行,评分标准是“判断正确+分析正确”得2分,“判断正确+分析错误”加1分,判断错误不得分。
2、在0.1 mol/L CH3COOH溶液中存在如下电离平衡: CH3COOHCH3COO- + H+
对于该平衡,下列叙述正确的是 ( )
(A)加入水时,平衡向逆反应方向移动
(B)加入少量NaOH同体,平衡向正反应方向移动
(C)加入少量0.1 mol/L HCl溶液,溶液中c(H+)减小
(D)加入少量CH3COONa固体,平衡向正反应方向移动
【分析】A项,加水稀释时,CH3COOH电离程度增大,平衡向正反应穷向移动;C项,因为HCl是强电解质,完全电离,虽然抑制了CH3COOH的电离,平衡向逆反应方向移动,但c(H+)增大;D项,CH3COONa为强电解质,完全电离使溶液中c(CH3COO-)增大,抑制了CH3COOH的电离,平衡向逆反应方向移动;B项,加NaOH固体,中和了CH3CPOH电离产生的H+,平衡向正反应方向移动。
【答案】B
[教学建议]:本题涉及电离平衡及其移动问题,需要给学生详细讲解。
二、 水溶液的pH
pH的定义
氢离子浓度指数,是指溶液中氢离子的总数和总物质的量的比。它的数值俗称“pH值”,表示溶液酸性或碱性程度。
pH值也称氢离子指数,由于氢离子活度的数值往往很小,在应用上很不方便,所以就用pH值这一概念来作为水溶液酸性、碱性的判断指标。而且,氢离子活度的负对数值能够表示出酸性、碱性的变化幅度的数量级的大小,这样应用起来就十分方便。
pH计算
在pH的计算中[H+]指的是溶液中氢离子的物质的量浓度(有时也被写为[H3O+],水合氢离子的物质的量浓度),单位为mol/L(摩尔/升),在稀溶液中,氢离子活度约等于氢离子的浓度,可以用氢离子浓度来进行近似计算。公式是
如:0.1mol/L的HCl溶液,其pH=-lg[H+]=-lg0.1=1
水的pH值
水的pH值是表示水中氢离子活度的负对数值,表示为:pH=-lg[H+],在25℃下:
⑴中性水溶液,pH=7
⑵酸性水溶液,pH<7,pH值越小,表示酸性越强;
⑶碱性水溶液,pH>7,pH值越大,表示碱性越强。
水的离子积常数 Kw = c(H+)·c(OH-)
由于250C时,c(H+)= c(OH—)= 1×10-7mol/L
所以250C时,Kw = c(H+)·c(OH—)=1×10-14(定值)(省去单位)
溶液pH
溶液酸性、中性或碱性的判断依据是:[H+]和[OH-]的浓度的相对大小。在任意温度时溶液[H+]>[OH-]时呈酸性,[H+]=[OH-]时呈中性,[H+]<[OH-]时呈碱性。在标准温度(25℃)和压力下,pH=7的水溶液(如:纯水)为中性,这是因为水在标准温度和压力下自然电离出的氢离子和氢氧根离子浓度的乘积(水的离子积常数)始终是1×10-14,且两种离子的浓度都是1×10-7 mol/L。pH值小说明H+的浓度大于OH-的浓度,故溶液酸性强。所以pH值愈小,溶液的酸性愈强;pH愈大,溶液的碱性也就愈强。
通常pH值是一个介于0和14之间的数,当pH<7的时候,溶液呈酸性,当pH>7的时候,溶液呈碱性,当pH=7的时候,溶液呈中性.但在非水溶液或非标准温度和压力的条件下,pH=7可能并不代表溶液呈中性,这需要通过计算该溶剂在这种条件下的电离常数来决定pH为中性的值。如373K(100℃)的温度下,pH=6为中性溶液。
溶液PH值的计算
①单一溶液的PH的计算
若是酸性溶液,应先确定c(H+),再进行pH的计算; 若是碱性溶液,应先确定c(OH-),再根据c(H+)·c(OH-)=Kw换算成c(H+), 求pH
②在稀释强酸或强碱时,当浓度大于10-5mol/L时,不考虑水的电离,一般来说,当溶液稀释10倍,c(H+)或c(OH-)减少为原来的1/10,pH减小或增大一个单位
如:
pH=3的盐酸,稀释100倍后,PH=5;
pH=10的NaOH溶液,稀释100后,PH=8
但pH=6的盐酸,稀释100倍后,PH≈7(不能大于7);
pH=8的NaOH溶液,稀释100倍后,PH≈7(不能小于7);
[教学建议]:对学生程度好的班级可以拓展讲解以下pOH的知识。
【拓展】pOH
pOH(氢氧根离子浓度指数)是和pH相对应的表示溶液中氢氧根离子活度的概念,定义如下:
当在298K(25℃)的时候,水的离子积Kw = [H+]·[OH-]=10 -14 因为lg Kw = log [H+] + log [OH-],所以此时pOH=14-pH。
pOH值指的是溶液的碱度,以溶液中OH-(氢氧根离子)浓度来表示 ,与pH所表示的溶液酸度相对应,pOH等于氢氧根离子的浓度的负常用对数,即:pOH=-lg[OH-].
根据pOH值可以计算出溶液中氢氧根离子的浓度。25℃的水溶液中,pOH与pH值关系:
pH+pOH=14
[教学建议]:本部分内容可以采用师生问答的形式,学生能自己回答出来的、容易的、基础的知识可以快速过,对于学生回答不完整、没有弄懂的知识重点介绍,并根据内容适当设置相关问题帮助学生掌握。学生的易错知识点,重点提出让学生回答。
【典型例题】
1、现有三种各100 mL、pH均为3的硫酸、盐酸和醋酸溶液,将它们分别跟足量的锌粒(形状相似)反立,起始反应速率是( ),最终产生氢气的量是( )。
A. 硫酸>盐酸>醋酸 B. 硫酸=盐酸=醋酸
C. 硫酸=盐酸<醋酸 D. 硫酸<盐酸<醋酸
【分析】酸与锌的反应速率跟c(H+)有关,三种溶液的pH相同,则c(H+)相同,反应速率相同。反应最终产生的n(H2)与提供的n(H+)有关。由于硫酸和盐酸是强电解质,完全电离,pH相同,V相同,n(H+)相同,产生的n(H2)也相同。而醋酸是弱酸,在溶液中是部分电离的,三种酸pH相同时,醋酸溶液中还存在醋酸分子,即醋酸的浓度比盐酸的浓度大。随着醋酸与锌反应的进行,溶液中c(H+)减小,促使醋酸电离,最终所提供的超(H+)比它们大,即产生的H2也最多。
【正解】B C
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
【分析】水的离子积常数只受温度影响,温度变化则常数值随之改变,由于水的电离是吸热过程,所以温度升高,水的离子积常数增大,水的电离程度也增大,电离出的H+浓度增大,pH值减小,但水电离出的H+与OH-个数相等,即c(H+)=c(OH-),所以溶液仍然呈中性。
【正解】D
[教学建议]:限时30分钟完成。学生先独立思考完成练习,然后交叉批阅,由做得正确的学生进行分享交流(该生可获得加分),如有错漏之处,则由教师补充。对于程度非常好的学生可以选做附加题进行提高训练。
教师需将学生得分记录在案,
以便当堂课结束前给到学生综合表现的一个评价,得分高的在表扬的同时适当打压一下自我满足的势头,得分较低者则应从别的方面进行表扬,以免学生产生自卑心理。由于电解质溶液的内容本身就比较难,建议本节及下节内容课堂都应尽可能多表扬和鼓励学生。
(★)1、下列电离方程式中正确的是 ( )
A. AI2(SO4)3 → 2AI3+ + 3SO42- B. HIH+ + I-
C. HFH+ + F- D. 以上三项都对
2、下列物质中,不属于弱电解质的是 ( )
A. H2S B. 氨水 C. CH3COONa D. CH3COOH
3、下列溶液中pH大于7的是 ( )
A. CH3COONa B. NH4Cl C. KNO3 D. Al2(SO4)3
4、下列措施能使水的电离程度增大的是 ( )
A.加热 B.加入硫酸溶液 C.加入氢氧化钠溶液 D.降温
5、能说明溶液呈中性的可靠依据是 ( )
A.pH=7 B.c(H+)=c(OH-) C.pH试纸不变色 D.石蕊试液不变色
6、常温下,某溶液中由水电离产生的 c(H+)=10-9 mol/L,则此溶液有可能是( )
A.HCl B.NaCl C.Na2SO4 D.NH4Cl
7、能影响水的电离平衡,并使溶液中的c(H+)>c(OH-)的操作是 ( )
A.向水中投入一小块金属钠 B.将水加热煮沸
C.向水中通入二氧化碳气体 D.向水中加食盐晶体
(★) 8、把1 mL 0.1 mol·L-1的H2SO4加水稀释制成2 L溶液,在此溶液中由水电离产生的H+,其浓度接近于 ( )
A.1×10-4mol·L-1 B.1×10-8mol·L-1
C.1×10-11mol·L-1 D.1×10-10mol·L-1
(★★) 9、将pH为5的硫酸溶液稀释500倍,稀释后溶液中c (SO42-):c (H+)约为( )
A. 1:1 B. 1:2 C. 1:10 D. 10:1
(★) 10、为更好地表示溶液的酸碱性,科学家提出了酸度(AG)的概念,AG=lg,则下列叙述正确的是( )
A.中性溶液的AG=1
B.酸性溶液AG<0
C.常温下0.1 mol·L-1氢氧化钠溶液的AG=12
D.常温下0.1 mol·L-1盐酸溶液的AG=12
11、已知100℃时,Kw =1×10-12,分别求出该温度下,纯水、0.1mol/LHCl溶液、
0.1mol/L的NaOH溶液中的c(H+)。
【答案】纯水:1×10-6mol/L 盐酸:1×10-1mol/L 氢氧化钠:1×10-11mol/L
12、常温下,0.05mol/LBa(OH)2溶液,求溶液的pH值
【答案】13
13、在25℃时,pH值等于4的盐酸溶液稀释到原来的10倍,pH 值等于? 稀释到1000倍后, pH值等于?
【答案】pH=5 pH≈7
(附加题★★)[教学建议]本题难度相对较大,老师可以选择性给程度较好的学生用。
14、已知一种c(H+) = 1×10-3 mol/L的酸和一种c(OH-) = 1×10-3mol/L的碱溶液以等体积混合后溶液呈酸性,其原因可能是 ( )
A. 浓的强酸和稀的强碱反应 B. 浓的弱酸和稀的强碱反应
C. 等浓度的强酸和弱碱反应 D. 生成了一种强酸弱碱盐
【分析】溶液中c(H+)=c(OH-)并不是酸和碱的浓度相等,因为c(H+)=1×10-3 mol/L的酸可以是强酸或弱酸,c(OH-) = 1×10-3 mol/L的碱可以是强碱或弱碱。例如,c(H+) = 1×10-3 mol/L的强酸,和弱酸相比,弱酸的浓度必大于强酸。如果是强酸和强碱的反应,由于强酸和强碱是强电解质,在溶液中完全电离,完全反应后,溶液呈中性。若是强酸和弱碱的反应,等体积混合后弱碱过量,溶液呈碱性。若是弱酸扣强碱等体积混合,弱酸过量,溶液呈酸性。
【答案】B
15、某酸性溶液中只有Na+、CH3COO-、H+、OH-四种离子。则下列描述正确的是 ( )
A. 该溶液由pH = 3的CH3COOH与pH = 11的NaOH溶液等体积混合而成
B. 该溶液由等物质的量浓度、等体积的NaOH溶液和CH3COOH溶液混合而成
C. 加入适量NaOH,溶液中离子浓度为c(CH3COO-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)
D. 加入适量氨水,c(CH3COO-)一定大于c(Na+)、c(NH4+)之和
【分析】A项中CH3COOH是过量的,溶液呈酸性,故合理;B项中二者恰好反应,生成的CH3COONa使溶液呈碱性;C项中c(OH-)>c(H+)溶液,呈碱性,不合题意;D项,溶液中含有了NH4+。
【答案】A
[教学建议]:以学生自我总结为主,TR根据教案中的总结进行引导为辅,为本次课做一个总结回顾;总结方式可以多种多样,如画思维导图、默想回忆、抢答形式等。教案中给到重难点/易错点等的总结条目。
本节内容重点强调弱电解质的电离平衡及其移动,pH。学生总结相关规律正确合理即可。
[教学建议]:要求学生课后独立完成以下练习(限时20分钟)。下次课交叉批阅,根据学生的完成情况和正确率适当讲解。如学生全部做正确,可以让学生重点分析★级题,如果都不会做,则可以组织学生相互讨论交流,分享各自的想法,以发现好的思路和方法,教师做最后总结。
课后作业(一):完成以下练习。
1、在体积均为1L,pH均等于2的盐酸和醋酸溶液,分别投入0.23g Na,则下图中比较符合反应事实的曲
线是 ( B )
(★)2、高氯酸、硫酸、硝酸和盐酸都是强酸,其酸性在水溶液中差别不大。以下是某温度下这四种酸在冰醋酸中的电离常数
酸
HClO4
H2SO4
HCl
HNO3
Ka
1.6×10-5
6.3×10-9
1.6×10-9
4.2×10-10
从以上表格中判断下列说法正确的是( )
A.在冰醋酸中这四种酸都完全电离
B.在冰醋酸中高氯酸是这四种酸中最弱的酸
C.在冰醋酸中硫酸的电离方程式为H2SO4=2 H+ +SO42-
D.水对于这四种酸的强弱没有区分能力,但醋酸可以区别这四种酸的强弱
3、水是一种极弱的电解质,在常温下平均每n个水分子只有1个分子发生电离,n的值是( )
A.1×1014 B.55.6×107 C.1×107 D.55.6
【分析】:根据常温时,1 L( mol)水中只有1×10-7 mol的水电离,可以确定如下关系:
mol×NA~1×10-7 mol×NA
n 1 解得n=55.6×107
4、pH=5的盐酸和pH=9的氢氧化钠溶液以体积比11∶9混合,则混合液的pH为( )
A.7.2 B.8 C.6 D.无法计算
(★) 5.有人建议用AG表示溶液的酸度,AG的定义为AG=lg。下列表述正确的是( )
A.在25℃时,若溶液呈中性,则pH=7,AG=1
B.在25℃时,若溶液呈酸性,则pH<7,AG<0
C.在25℃时,若溶液呈碱性,则pH>7,AG>0
D.在25℃时,溶液的pH与AG的换算公式为:AG=2(7-pH)
【解析】:根据定义式可看出:中性溶液中c(H+)=c(OH-),AG=0;酸性溶液,AG>0; 碱性溶液,AG<0。前三项均错,AG=lg=lg=lg[c(H+)]2+14=2lgc(H+)+14=2(7-pH)。
6. 甲酸和乙酸都是弱酸,当它们的浓度均为0.10 mol·L-1时,甲酸中的c(H+)约为乙酸中c(H+)的3倍。
现有两种浓度不等的甲酸溶液a和b,以及0.10 mol·L-1的乙酸,经测定它们的pH从大到小依次为a、乙
酸、b。由此可知( )
A.a的浓度必小于乙酸的浓度 B.a的浓度必大于乙酸的浓度
C.b的浓度必小于乙酸的浓度 D.b的浓度必大于乙酸的浓度
7.25℃时,水的电离达到平衡:H2O H++OH-—Q ,下列叙述正确的是( )
A.向水中加入稀氨水,平衡逆向移动,c(OH-)降低
B.向水中加入少量固体硫酸氢钠,c(H+)增大,KW不变
C.向水中加入少量固体CH3COONa,平衡逆向移动,c(H+)减小
D.将水加热,KW增大,pH不变
8、 在同一温度下,当弱电解质溶液a,强电解质溶液b,金属导体c的导电能力相同,若同时升高到相同温度,则它们的导电能力是
A. a>b>c B. a=b=c C.c>a>b D.b>c>a
9、将pH=10的NaOH溶液与pH=12的NaOH溶液以1:2体积比混合,混合后的pH最接近于( )
A.10.5 B.11.8 C.10.8 D.11
(易错)10、已知难溶的硫酸铅与醋酸铵溶液反应得到无色澄清溶液,反应的离子方程式是PbSO4+2HC3COO-→Pb(CH3COO)2+SO42-,据此判断醋酸铅是( )
A.易溶强电解质 B.易溶弱电解质 C.难溶强电解质 D.难溶弱电解质
11、常温下某强酸溶液pH= a,某强碱溶液的pH = b,已知a+b=13,酸碱溶液混合后pH=7,则酸溶液的体积V(酸)和碱溶液的体积V(碱)的正确关系是( )
A.V碱 = 10 V酸 B. V酸 = 10 V碱
C.V酸 = 2 V碱 D. V酸 = V碱
12、25℃时,向纯水中加入NaOH,使溶液的pH=11,则由NaOH电离出的OH-离子浓度与水电离的OH-离子浓度之比为( )
A.1010:1 B. 5×109:1 C.108:1 D.1:1
13、某水溶液中由水电离的H+离子浓度C(H+)=10-13mol/L,则该溶液的pH可能是( )
A.1 B.3.3 C.13 D.12.7
1000
V/mL
2
a
7
pH
A
B
(★)14、pH=2的A、B两种酸溶液各1mL,分别加水稀释到1000mL,其pH与溶液体积V的关系如图,下列说法正确的是( )
A.A、B两酸溶液的物质的量浓度一定相等
B.稀释后,A酸溶液的酸性比B酸溶液强
C.a=5时,A是强酸,B是弱酸
D.若A、B都有是弱酸,则5>a>2
15、室温时,下列混合溶液的pH一定小于7的是 ( )
A.pH = 3的盐酸和pH = 11的氨水等体积混合
B.pH = 3的盐酸和pH = 11的氢氧化钡溶液等体积混合
C.pH = 3的醋酸和pH = 11的氢氧化钡溶液等体积混合
D.pH = 3的硫酸和pH = 11的氨水等体积混合
(★)16、25℃时,若体积为Va、pH=a的某一元强酸与体积Vb、pH=b的某一元强碱混合恰好中和,且已知Va