3.2.2《溶液pH的计算教案
以下为《3.2.2《溶液pH的计算教案》的无排版文字预览，完整内容请下载
（人教版选修4）第三章《水溶液中的离子平衡》
第二节 《水的电离和溶液的酸碱性》
（第二课时 溶液pH的计算）
课题： 3.2.3 溶液pH的计算
课时
1
授课年级
高二
教学内容
/
教材
分析
普通高中课程标准实验教科书化学选修4《化学反应原理》第三章《水溶液中的离子平衡》第二节《水的电离和溶液的酸碱性》分三个课时完成，第一课时《水的电离 溶液的酸碱性与pH》、第二课时《溶液pH的计算》、第三课时《酸碱中和滴定》。本课时内容为第二课时内容，重点学习单一溶液和混合溶液pH的计算方法及pH调控在工农业生产和科学研究中的重要作用。在上节课定性探究溶液酸碱性与pH的关系的基础上，进一步从定量方面探究溶液pH的大小关系及计算方法，深入认识水溶液中离子浓度的特点。教材涉及本课时的内容虽然不是很多，只有pH的定义及一些简单的计算举例，但课标有明确的计算、测定及调控要求，这也是设计本课时的依据。通过从定性（c(H＋)和c(OH－)相对大小）到定量（pH的计算）研究溶液的酸碱性，再到其应用的过程，可有效落实证据推理、模型认知、社会责任等学科核心素养。
教学目标
1.通过阅读思考、讨论交流，在理解pH定义的基础上，掌握强酸、强碱
溶液和强酸与强碱混合后溶液的pH等简单计算的基本方法和思路。
2.通过问题探究、实例分析，了解强酸（碱）与弱酸（碱）加水稀释后溶液的酸碱性和PH的变化规律及特点，能根据相关图像分析判断溶液pH变化特点与酸碱性的强弱的关系。
3.通过对有关单溶液及混合溶液pH计算方法的探究、归纳总结，初步了解判断溶液中粒子浓度的大小关系方法，学会调控溶液的酸、碱性，能选择实例说明溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的重要作用。
教学重、难点
重点：单一及混合溶液pH的计算、稀释酸碱溶液pH变化规律
难点：混合溶液pH的计算方法
学情分析
知识方面，学生已经具有对pH概念及计算式的认识，初步掌握常温下pH与溶液酸碱性的关系及溶液中H+和OH-的来源，知道溶液的酸碱性决定于溶液中c(H＋) 和 c(OH－)的相对大小;
能力方面，具备基本的计算能力和分析问题、解决问题的能力。
不足：缺乏运用化学思维方法定量分析溶液中离子浓度的大小关系能力及结合图像分析问题和解决问题的能力。
教学方法
启发式教学??????合作探究????? 讨论交流??? ?图像分析??
教学过程
教学环节
教学活动
设计意图
情景导入
【情景导入】我们定义pH＝－lg[c(H＋)]，知道中性溶液，c(H＋)＝c(OH－)＝10－7 mol/L pH＝7；酸性溶液，c(H＋)＞c(OH－) pH＜7；碱性溶液，c(H＋)＜c(OH－) pH＞7。那么有没有一种可以从定量角度的方法分析判断溶液酸碱性呢？初中化学中我们学习过用pH 表示溶液的酸碱度，今天我们将深入探究溶液的pH与其酸碱性的关系及pH 的有关计算。
创设问题情境，激发探究欲望。
活动一、强酸、强碱溶液pH的计算
【回顾】如何判断溶液中H＋或OH－的来源？
【交流1】（1）常温下，中性溶液：c(OH－)＝c(H＋)＝10－7 mol·L－1
【交流2】（2）溶质为酸的溶液：OH－全部来自水的电离，水电离产生的c(H＋)＝c(OH－)。如计算pH＝2的盐酸溶液中由水电离出的c(H＋)，方法是先求出溶液中的c(OH－)＝(Kw/10－2) mol·L－1＝10－12 mol·L－1，即由水电离出的c(H＋)＝c(OH－)＝10－12 mol·L－1。
【交流3】（3）溶质为碱的溶液：H＋全部来自水的电离，水电离产生的c(OH－)＝c(H＋)。如计算pH＝12的NaOH溶液中由水电离出的c(OH－)，方法是知道溶液中的c(H＋)＝10－12 mol·L－1，即由水电离出的c(OH－)＝c(H＋)＝10－12 mol·L－1。
【交流4】（4）水解呈酸性或碱性的盐溶液：①pH＝5的NH4Cl溶液中H＋全部来自水的电离，由水电离的c(H＋)＝10－5 mol·L－1，因为部分OH－与部分NH结合，溶液中c(OH－)＝10－9 mol·L－1。②pH＝12的Na2CO3溶液中OH－全部来自水的电离，由水电离出的c(OH－)＝10－2 mol·L－1。
【思考】阅读教材P46-47页内容，进一步明确溶液pH的定义及pH 与溶液酸碱性有何关系？
【交流】①定义：pH＝—lgc(H＋)；②①pH＜7，溶液呈酸性，c(H＋) > c(OH－)，pH＝7，溶液呈中性，c(H＋) = c(OH－)，③pH＞7，溶液呈碱性，c(H＋) < c(OH－)。
【问题探究1】（1）常温下某盐酸溶液中，c(H＋)为1.0×10－3_mol·L－1，求该盐酸溶液的pH和水电离的c(H＋)H2O。
【交流】pH＝—lgc(H＋)＝—lg1.0×10－3＝3,由水电离产生的c(H＋)＝c(OH－)溶液＝Kw/c(H＋)＝1.0×10－11mol·L－1。
【问题探究2】（2）常温下0.05 mol·L－1 H2SO4溶液中c(OH－)及pH是多少？
【交流】常温下0.05 mol·L－1 H2SO4溶液中c(H＋)＝2c(H2SO4)＝2×0.05 mol·L－1 ＝0.1mol·L－1,故pH＝—lgc(H＋)＝—lg0.1＝1，c(OH－)＝Kw/c(H＋)＝1.0×10－13 mol·L－1。
【问题探究3】（3）常温下将0.4 g NaOH固体溶于水，得到1 L溶液，求所得溶液的c(OH－)、c(H＋)及pH。
【交流】c(OH－)＝c(NaOH)＝0.4 g÷40g/mol÷1L＝0.01 mol·L－1，则c(H＋)＝Kw/c(OH-)＝1.0×10－14 /10-2mol·L－1＝1.0×10－12 mol·L－1，pH＝12。
【小结】溶液 pH大小与酸碱性有何关系？强酸、强碱溶液的pH计算的基本思路是什么？
【温馨提示】（1）常温下：/。
（2）强酸、强碱溶液pH的计算思路：①强酸溶液：c mol·L－1HnA强酸溶液c(H＋)＝nc mol·L－1 →pH＝－lg nc。②强碱溶液(25 ℃)：c mol·L－1B(OH)n强碱溶液c(OH－)＝nc mol·L－1n(H＋)＝ mol·L－1 →pH＝14＋lgnc。
【典例1】pH＝2的盐酸和pH＝2的稀硫酸相比较，下列说法正确的是( )
A．两溶液的物质的量浓度相同
B．两溶液的c(H＋)相同
C．等体积的两溶液分别与足量的Zn反应，产生H2的量不同
D．等体积的两溶液分别与NaOH溶液恰好完全中和时，硫酸消耗的NaOH的量更多
【答案】B
【解析】两溶液均为强酸，pH相同，则c(H＋)相同，但硫酸为二元酸，物质的量浓度应该是盐酸的1/2。与Zn反应的实质是H＋的反应，因c(H＋)和体积均相同，产生的H2的量也应该相同。等体积的两溶液分别与NaOH溶液恰好完全中和时，消耗的NaOH的量相等。
【典例2】下列溶液中，与室温下1.0×10－5 mol·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
【答案】B
【解析】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。
回顾旧知，为新知学习作铺垫。
回归教材，抓纲务本。
知识问题化，突出重点，突破难点。
形成对所学知识的整体和规律性认识。
及时巩固，发现问题，
优化教学方法。
活动二、酸、碱溶液混合后pH的计算方法
【问题探究1】（1）常温下，pH＝2的盐酸与pH＝4的盐酸，若按1∶10的体积比混合后，求混合溶液的c(H＋)及pH。
【交流】c(H＋)＝[1×10－2 mol·L－1+10×10－4 mol·L－1]/(1+10)L＝1.0×10－3 mol·L－1,故溶液的pH＝3。
【问题探究2】（2）常温下，将200 mL 5×10－3 mol·L－1 NaOH溶液与100 mL 2×10－2 mol·L－1 NaOH溶液混合后，求溶液的c(OH－)、c(H＋)及pH。
【交流】c(OH－)＝1.0×10－2 mol·L－1，c(H＋)＝1.0×10－12 mol·L－1，pH＝12。
【问题探究3】（3）常温下，pH＝12的NaOH溶液与pH＝2的硫酸，若等体积混合后，求溶液的pH为多少？若按9∶11的体积比混合后，溶液的pH又为多少？
【交流1】①常温下，pH＝12的NaOH溶液中c(OH－)＝1.0×10－2 mol·L－1，pH＝2的H2SO4溶液中c(H＋)＝1.0×10－2 mol·L－1，强酸强碱均完全电离，因此，等体积混合恰好完全反应，溶液呈中性，则pH＝7。
【交流2】②若按9∶11的体积比混合，则硫酸过量，混合后溶液c(H＋)＝[V酸×c(H＋)-V碱×c(OH－)]/(V酸+V碱）＝[11L×1.0×10－2 mol·L－1-9L×1.0×10－2 mol·L－1]/(9+11)L＝10-3mol·L－1,pH＝3。
【拓展探究】常温下，pH＝12的NaOH溶液与pH＝2的CH3COOH溶液，等体积混合后，如何确定混合和溶液的pH大小？pH＝12的氨水溶液与pH＝2的HCl溶液，等体积混合呢？
【交流】常温pH＝12的NaOH溶液中c(OH－)＝1.0×10－2 mol·L－1，pH＝2的CH3COOH溶液中已经电离出的c(H＋)＝1.0×10－2 mol·L－1，由于醋酸还有大量未电离出的H+，即为过量的H+导致酸过量，或pH＝12的NaOH溶液与pH＝2的CH3COOH溶液，浓度c(CH3COOH)>c(NaOH) ,因此等体积混合时酸过量，混合后溶液显酸性，pH7.
【讨论】结合“问题探究”，思考酸、碱溶液混合有哪些基本规律？
【交流1】(1)等浓度等体积一元强酸与一元强碱混合的溶液显中性，常温pH=7。
【交流2】(2)强酸、强碱等体积混合(25 ℃时)：①pH之和等于14呈中性；②pH之和小于14呈酸性；③pH之和大于14呈碱性。
【交流3】(3)25 ℃时，等体积、pH之和等于14的一强一弱酸碱混合溶液谁弱谁过量，谁弱显谁性。
【小结】强酸与强碱混合后溶液pH的计算基本思路是什么？
【交流1】(1)强酸与强酸混合：c(H＋)混＝[c1(H+)×V1+c2(H+)×V2]/(V1+V2)，然后再求pH。
【交流2】(2)强碱与强碱混合：先计算c(OH－)混＝[c1(OH-)×V1+c2(OH-)×V2]/(V1+V2)，，再求c(H＋)混＝Kw/c(OH－)混，最后求pH。
【交流3】(3)强酸与强碱混合：①恰好完全反应，溶液呈中性，pH＝7。
【交流4】②酸过量：先求c(H＋)余＝c(H＋)＝[V酸×c(H＋)-V碱×c(OH－)]/(V酸+V碱）,再求pH。
【交流5】③碱过量：先求c(OH－)余＝[V碱×c(OH－)-V碱×c(H＋)]/(V酸+V碱），再求c(H＋)混＝Kw/c(OH－)混，最后求pH。
【交流6投影】（4）强酸、强碱溶液两两等体积混合时pH的计算（酸碱溶液的pH之差必须≥2，否则误差较大）经验规律：
混合物质
两种溶液pH关系
混合后溶液pH
A、B均为酸
pHA＜pHB
pHA＋0.3
A、B均为碱
pHA＜pHB
pHB－0.3
A是酸、B是碱
pHA＋pHB＝14
7
pHA＋pHB＜14（酸剩余）
pHA＋0.3
pHA＋pHB＞14（酸剩余）
pHB－0.3
【典例1】下列叙述中一定正确的是( )
A．任何浓度溶液的酸碱性都可用pH试纸测定
B．某温度下，pH＝6.2的纯水显酸性
C．25 ℃时，pH＝1的醋酸溶液中c(H＋)是pH＝2的盐酸中c(H＋)的10倍
D．25 ℃，pH＝12的NaOH溶液中的n(OH－)＝10－2 mol
【答案】C
【解析】c(H＋)>1 mol/L或c(OH－)>1 mol/L溶液的酸碱性不能使用pH试纸测定，A错误，纯水中c(H＋)＝c(OH－)，显中性，B错误；25 ℃时，pH＝1的醋酸溶液中：c(H＋)＝0.1 mol/L，pH＝2的盐酸溶液中：c(H＋)HCl＝0.01 mol/L，则c(H＋)之比＝0.1mol/L:0.01mol/L＝10，C正确；溶液的体积不确定，25 ℃时，pH＝12的NaOH溶液中的n(OH－)无法计算，D错误。
【典例2】室温下，下列有关溶液说法正确的是（ ）
A．为确定某酸H2A是强酸还是弱酸，可测NaHA溶液的pH
B．某溶液中由水电离出的c(H＋)＝1×10-a mol·L-1，若a＞7时，则溶液的pH为a或14－a
C．等体积等物质的量浓度的HCl溶液和CH3COOH溶液中， pH（HCl）＞pH（CH3COOH）
D．常温下，pH=3的HA溶液与pH=11的BOH等体积混合，溶液pH＞7，则BOH为强碱
【答案】B
【解析】A．NaHA溶液的pH可能小于7，如NaHSO4、NaHSO3，也可能大于7，如NaHCO3，所以不能通过测NaHA溶液的pH判断H2A是强酸还是弱酸，故A错误；B．某溶液中由水电离出的c(H＋)＝1×10－a mol·L－1，若a>7时，溶液中由水电离出的?c(H+)＜1×10-7mol?L-1，水的电离受到抑制，可能为酸溶液或碱溶液，若为酸溶液，则pH=14-a，若为碱溶液，则pH=a，故B正确；C．等体积等物质的量浓度的HCl溶液和CH3COOH溶液中， pH（HCl）小于pH（CH3COOH），故C错误；D．pH=3的HA溶液与pH=11的BOH等体积混合，①若BOH为强碱、HA为强酸，则pH=7，②若BOH为强碱、HA为弱酸，则pH＜7，③若BOH为弱碱、HA为强酸，则pH＞7，所以溶液?pH＞7，则BOH为弱碱，故D错误；
知识问题化，
促进知识的理解与应用。
合作、交流、分享，突出重点，突破难点。
通过归纳小结，形成系统化知识。
及时巩固，发现问题，
优化教学方法。
活动三、酸碱溶液稀释后的pH变化规律
【问题探究1】（1）若将pH＝2的盐酸加水稀释103倍，稀释后溶液的pH为多少？若加水稀释10n倍，其pH为多少？若加水稀释106倍，其pH为多少？
【交流1】①稀释103倍，pH＝—lgc(H＋)＝—lg（10-2/103）＝5；
【交流2】②若加水稀释10n倍，c(H＋)＝10-2/10n＝10_(2+n)mol/L,pH＝2+n；若加水稀释106倍，pH＝—lgc(H＋)＝—lg（10-2/106）＝8，此时溶液中水电离的c(H＋)H2O＝10-7 mol/L，则溶液呈中性pH＝7。
【问题探究2】（2）若将pH＝11的氢氧化钠溶液，若加水稀释10倍，其pH是多少？；若加水稀释10n倍，其pH为多少？若加水稀释106倍，其pH为多少？
【交流】pH＝—lgc(H＋)稀释＝[Kw/(OH-)稀释]＝—lg[10-14/(10-3/10)]＝10;若加水稀释10n倍，pH＝11－n；若加水稀释105倍，pH＝—lgc(H＋)稀释＝[Kw/(OH-)稀释]＝—lg[10-14/(10-3/106)]＝6,则此时溶液呈中性pH＝7。
【问题探究3】（3）若将pH＝2的醋酸溶液，若加水稀释10倍，其pH有何特点？若将pH＝11的氨水，若加水稀释10n倍，其pH又有何特点？
【交流1】pH＝2的强酸稀释10倍，pH＝3，醋酸是弱酸存在CH3COOH/H＋＋CH3COO－平衡，加水稀释平衡正向移动，因此，c(H＋)减小小于10倍，则pH大小范围应是2
以上为《3.2.2《溶液pH的计算教案》的无排版文字预览，完整内容请下载
3.2.2《溶液pH的计算教案由用户“菇凉你惹不起5”分享发布，转载请注明出处