溶液pH的求算教案

高二化學(xué)備課AUTHOR羅晴 第5頁(yè) DATE2005-9-29溶液pH的求算教學(xué)目標(biāo)知識(shí)技能：掌握簡(jiǎn)單酸、堿體系的pH計(jì)算。能力培養(yǎng)：通過(guò)pH的計(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生定量解決化學(xué)問題的能力，并進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)弱電解質(zhì)電離平衡的理解?？茖W(xué)思想：注重學(xué)科之間的交叉，學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)公式解決化學(xué)問題?？茖W(xué)品質(zhì)：通過(guò)pH在醫(yī)療及工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用的介紹，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。科學(xué)方法：歸納，總結(jié)法。重點(diǎn)、難點(diǎn)有弱電解質(zhì)參予的簡(jiǎn)單體系pH的計(jì)算。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)第一課時(shí)【引入】我們知道，正常情況下人體血液略顯堿性。但是一些疾病卻可以使血液的酸性增強(qiáng)。醫(yī)生就此可以通過(guò)測(cè)血液pH的辦法來(lái)幫助診斷病情。同樣在工業(yè)生產(chǎn)中反應(yīng)液的酸堿性對(duì)化學(xué)反應(yīng)能否發(fā)生及反應(yīng)產(chǎn)物的判斷也非常重要。那么如何定量計(jì)算溶液的pH呢？這就是我們這節(jié)課要解決的問題。首先請(qǐng)同學(xué)回憶下面已學(xué)過(guò)的舊知識(shí)：①、pH定義②、溶液物質(zhì)的量濃度的計(jì)算公式③、電離度的定義④、水的離子積常數(shù)。一、酸性體系：1．強(qiáng)酸的pH例1①、求0．1mo1／L鹽酸溶液的pH？②、求0．05moV/L硫酸溶液的pH？心算口答。解答：因①、②中[H十]=0．1mO1／L所以pH相等均為1。【設(shè)問】通過(guò)以上兩題請(qǐng)同學(xué)思考，已知強(qiáng)酸溶液的物質(zhì)的量濃度，如何求pH，并且應(yīng)注意什么？?jī)蓛勺h論

結(jié)論：求pH實(shí)際是求[H+]，在已知溶液的物質(zhì)的量濃度求[H+]濃度時(shí)一定要注意強(qiáng)酸的元數(shù)。

【小結(jié)】由于完全電離，強(qiáng)酸溶液的[H+]＝nc,其中n表示強(qiáng)酸的元數(shù)。那么對(duì)于不完

全電離的弱酸[H+]又如何計(jì)算呢？

2.一元弱酸的pH

例2求0.1mol／L醋酸溶液的pH。已知α=1．32％。動(dòng)筆解答。解答：因?yàn)閇H+]＝Cα＝0．1X1．3％所以pH＝-1g[H+]=2.87【設(shè)問】①在一元弱酸溶液中[H+]為什么不等于溶液的物質(zhì)的量的濃度？回答：①弱酸部分電離，所以[H+]小于物質(zhì)的量濃度這一點(diǎn)就好像有一個(gè)倉(cāng)庫(kù)一樣，倉(cāng)庫(kù)外面是已電離的離子，而倉(cāng)庫(kù)內(nèi)是未電離的離子，倉(cāng)庫(kù)的門是雙向的。已電離的離子的物質(zhì)的量永遠(yuǎn)小于總的溶質(zhì)的物質(zhì)的量。②若pH相同的一元強(qiáng)酸與一元弱酸[H+]關(guān)系如何？溶液的物質(zhì)的量濃度關(guān)系又如何？討論后回答：pH相同的一元強(qiáng)酸與弱酸之間，「H”】相同，而溶液的物質(zhì)的量濃度是弱酸大于強(qiáng)酸?！拘〗Y(jié)】弱酸是弱電解質(zhì)，要通過(guò)電離度求溶液中的氫離子濃度。3．稀釋強(qiáng)酸溶液例3①、將0。1mol／L的鹽酸溶液稀釋成原體積的10倍，求稀釋后溶液的pH。②、將pH＝5的鹽酸溶液分別稀釋成原體積的10倍、1000倍。求稀釋后溶液的pH。計(jì)算。解答：①由于鹽酸完全電離，所以稀釋過(guò)程中氫離子的物質(zhì)的量不變。有稀釋后的[H+]＝0．01mo1／L，pH=2。②稀釋10倍時(shí)pH=6，稀釋1000倍時(shí)pH近似等于7。【設(shè)問】常溫下，當(dāng)無(wú)限稀釋酸時(shí)，溶液的PH為何接近7？?jī)蓛捎懻摗?/p>

總結(jié)：當(dāng)對(duì)溶液無(wú)限稀釋時(shí)，溶液中由水電離出的氫離子濃度遠(yuǎn)大于酸電離出的氫離

子濃度，這時(shí)可忽略酸電離出的氫離子，以水電離出的氫離子為主，所以pH趨近7。

【設(shè)問】在求上述例1溶液的pH時(shí)，我們忽略了水電離出的氫離子。但是在對(duì)酸溶液無(wú)限稀釋時(shí)又忽略了酸電離的氫離子，這樣做的道理是什么？

討論并回答：

在濃度較大的酸溶液中，計(jì)算氫離子濃度時(shí)忽略水電離出的氫離子，在濃度極稀的酸溶液中又可以忽略酸電離出的氫離子。原因就是兩種情況下影響溶液氫離子濃度的主要因素不同?！拘〗Y(jié)】同學(xué)們總結(jié)的非常好，這樣做正是抓住了解決問題的主要方面，下面讓我們一起討論稀釋弱酸溶液的問題。4．稀釋弱酸溶液例4、將pH為1的醋酸溶液稀釋成原體積的10倍，求稀釋后溶液pH與2的關(guān)系。討論并回答：因?yàn)槿蹼娊赓|(zhì)的電離度與濃度成反比，所以在稀釋過(guò)程中一方面將已電離出的氫離子稀釋成原濃度的1／10，另一方面弱電解質(zhì)還會(huì)繼續(xù)電離出部分氫離子，所以溶液中氫離子的物質(zhì)的量會(huì)大于原溶液的物質(zhì)的量。因此稀釋后溶液的pH＜2。【小結(jié)】由于在弱酸中存在電離平衡，所以弱酸稀釋與強(qiáng)酸的情況有所不同?！驹O(shè)問】①pH相同的強(qiáng)酸與弱酸同倍數(shù)稀釋時(shí)pH變化的情況是否相同，這是為什么？回答：強(qiáng)酸的pH變化大于弱酸的pH變化，原因是在弱電解質(zhì)溶液中存在電離平衡?！具^(guò)渡】由于弱電解質(zhì)溶液中存在電離平衡，對(duì)于弱電解質(zhì)參與的化學(xué)反應(yīng)會(huì)有什么影響？請(qǐng)思考下面的例題：例5、體積相同小H相同的鹽酸與醋酸溶液，分別投入足量的鋅粉，試比較最初時(shí)反應(yīng)的速率和最終放出氫氣的物質(zhì)的量的關(guān)系。小組討論，并由代表發(fā)言?；卮穑河捎跉潆x子濃度相等，所以最初時(shí)反應(yīng)速率相等。但由于鹽酸中溶質(zhì)的物質(zhì)的量小于醋酸中溶質(zhì)的物質(zhì)的量，所以最終放出氫氣是鹽酸小于醋酸。5．水混合酸溶液的pH例6、若下列混合過(guò)程中體積的變化忽略不計(jì)：①將0。1mo1／L的鹽酸與0．1mo1／L的硫酸等體積混合，求混合后溶液的pH。②將pH均為1的鹽酸與硫酸以體積比1：2的比例混合，求混合后溶液的pH。③將pH＝1的鹽酸與pH＝5的鹽酸等體積混合，求混合后溶液的pH。動(dòng)筆計(jì)算，由三名同學(xué)板演過(guò)程。解答：①[H+]＝0.1V+0.2V/2V=0.15mol/LpH=0.824②[H+]＝0.1V+0.2V/3V=0.1 mol／LpH=1③[H+]＝10-1V+10-5V/2V=0.05mol/LpH=1.3【過(guò)渡】以上我們討論了酸性體系的pH計(jì)算。請(qǐng)同學(xué)來(lái)小結(jié)一下解題的思路。【小結(jié)】通過(guò)以上練習(xí)可知，求酸溶液的pH須先求[H+]，再求pH。求算中注意混合溶液的體積變化?！具^(guò)渡】那么在堿性溶液中呢？我們又應(yīng)該如何求pH？讓我們帶著這個(gè)問題進(jìn)入下節(jié)課學(xué)習(xí)。第二課時(shí)

二、堿性體系

[過(guò)渡]希望我們通過(guò)下面例題的訓(xùn)練，總結(jié)出求堿性溶液pH的方法，并與酸性溶液對(duì)比理解其中相同與不同的原因。1．強(qiáng)堿溶液的pH計(jì)算

例7①常溫下，求0．1mol/L氫氧化鈉溶液的pH。②常溫下，求0.05mo1／L氫氧化鋇溶液的pH。

口算回答。

解答：因?yàn)棰?、②中氫氧根離子濃度相等，且[OH-]=0.1mo1／L所以[H+]=10-13mol/L。

pH=13

2．弱堿溶液的pH例8已知常溫下，0．1mol/L氨水的電離度為1．33％。求pH。動(dòng)筆計(jì)算。解答：因?yàn)閇OH-]=1.33X10一3mo1／L所以[H+]=7.52X10-12mo1／LpH＝11.12或：因?yàn)閇OH-]＝1.33X10一3mol/L所以p0H＝一lg[OH-]=2.876pH＝14一pOH=11.123．稀釋堿溶液例9①常溫下，將0．1mo1／L的氫氧化鈉稀釋成原體積的10倍，求pH？②常溫下，將0．1mol/L的氨水稀釋成原體積的10倍，求pH與①中結(jié)果的大小關(guān)系。解答：①pH=12②pH＞12【設(shè)問】通過(guò)上述練習(xí)，試總結(jié)求堿性溶液pH的方法?；卮穑合惹骩OH-]的濃度，再求溶液的pH?！驹O(shè)問】為什么先求[OH-]的濃度？通過(guò)計(jì)算可知上例①中［H+］＝10-13mo1/L若按氫離子濃度計(jì)算，則稀釋后溶液中[H+]＝10-14mol/L,pH為14。這個(gè)結(jié)果顯然不對(duì)，為什么？?jī)蓛捎懻?。因?yàn)闅潆x于是水電離產(chǎn)生的?！局v解】上述計(jì)算成立的前提是稀釋過(guò)程中氫離子的物質(zhì)的量保持不變。在堿性溶液中氫離于是水電離產(chǎn)生的，水是弱電解質(zhì)，當(dāng)溶液中[OH-]變化時(shí)，［OH-］對(duì)水的電離平衡影響的程度也在變化。其結(jié)果是溶液中水電離的氫離子的物質(zhì)的量發(fā)生改變，因此計(jì)算結(jié)果是錯(cuò)誤的。4．強(qiáng)堿溶液混合例10若混合過(guò)程中體積變化忽略不計(jì)：①0．1mol/L的氫氧化鈉溶液與0．05mo1／L的氫氧化鋇溶液混合，求pH。②pH=13的氫氧化鈉與pH=10的氫氧化鈉溶液混合，求pH。解答：①pH=13②pH=12.7【思考】請(qǐng)總結(jié)出在酸性或堿性溶液中求pH的順序。小結(jié)：在酸性溶液中先求氫離子濃度再求pH，堿性溶液中先求氫氧根離于濃度：再求pH?！拘〗Y(jié)】求pH，一定要先求顯性離子的濃度，再利用數(shù)學(xué)工具求pH。三、酸、堿混合體系的pH計(jì)算例11①99mL0．5mo1／L硫酸與101mLlmol/L氫氧化鈉溶液混合，求混合后的pH。動(dòng)筆計(jì)算。解答：①已知n（H+）=0．099moln（OH一）=0.101mol／L因?yàn)镠十＋OH一=H20經(jīng)判斷為堿過(guò)量，且過(guò)量的OH一的物質(zhì)的量為0．002mo1。所以：[OH-]＝0.002mol/(0.101+0.099)ml=O·01mol／LpH=12②把pH=3的鹽酸和pH=9的氫氧化鈉溶液混合成中性溶液，求酸和堿的體積比。解答：②已知［H+］＝10-3mo1／L[OH-]=10-5mo1／L若反應(yīng)后溶液呈調(diào)中性，則有酸提供的氫離子的物質(zhì)的量等于堿提供的氫氧根離子的物質(zhì)的量。有10-3·V酸=10-5·V堿V酸·V堿=1：100【設(shè)問】①請(qǐng)總結(jié)出強(qiáng)酸與強(qiáng)堿反應(yīng)后求pH的程序，并總結(jié)出解題過(guò)程的注意事項(xiàng)。討論：先判斷酸堿反應(yīng)進(jìn)行的程度，再求過(guò)量的顯性離子的濃度，最后再求pH。解題過(guò)程中應(yīng)注意多元強(qiáng)酸和多元強(qiáng)堿物質(zhì)的量濃度與相應(yīng)離子濃度的換算。

【過(guò)渡】強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的反應(yīng)進(jìn)行程度很容易判斷。如果題目中沒有明確指出酸堿的強(qiáng)弱，又如何處理呢？例12常溫下，將pH=3的鹽酸與pH=11的一元堿等體積混合，求混合后的pH。解答：已知酸溶液中［H+］＝10一3mo1／L堿溶液中[OH-]＝10一3mo1／L如果堿是強(qiáng)堿，則反應(yīng)后溶液為中性，pH=7；如果堿是弱堿，則堿中已電離出的氫氧根恰好能中和酸中的所有氫離子。這樣反應(yīng)后堿過(guò)量，pH＞7。綜合起來(lái)應(yīng)是pH＞7。方法2：若堿是弱堿，則C堿＝[OH-]／α＞10一3mol／L，C酸＝10一3mol／L，所以堿過(guò)量，pH＞7?！驹O(shè)問】上述題目是堿的強(qiáng)弱未知，如果改成酸的強(qiáng)弱未知的話，相應(yīng)的試題應(yīng)如何出呢？你能否舉出一例？舉例：例如室溫下將pH＝3的酸與pH＝11的氫氧化鈉等體積混合，求混合后的pH？（答案為pH＜7）?！具^(guò)渡】若酸堿的強(qiáng)或弱都未知