化学：3.1《物质在水溶液中的行为-水溶液》教学案一体(鲁科版选修4)

中学化学资料网（）和原作者版权所有1第三章物质在水溶液中的行为第一节水溶液【课标三维定向】１.知识与技能⑴掌握水的离子积KW和PH的概念及电解质在水中的存在形态。⑵掌握酸碱性溶液的特征与PH的关系。⑶了解电解质在水溶液中的存在形式。２.过程与方法⑴依据可逆反应的共性，运用严密的逻辑推理方法，将化学平衡常数运用到水的电离过程，推导出水的离子积常数。⑵利用对比的方法，依据水的离子积常数，推断出溶液的酸碱性与和O浓度的相对大小的关系。⑶在学习强电解质和弱电解质时，要采用对比的方法，从两者的定义出发，总结归纳出两者的共性、本质区别和所属类别。３.情感态度与价值观通过研究弱电解质及水，熟悉PH的用途，感受到物质在水中的行为，充分体会到科学给我们带来的优越性，培养学习化学的兴趣。【教学策略指导】授课时数：3课时教学重点：水的离子积KW、[]、PH与溶液的酸碱性的关系。教学难点：水的离子积KW，有关PH的简单计算。方法措施：学习本节时，由水是极弱的电解质，在纯水中会有极少量的水发生电离，结合化学平衡的原理以及平衡常数的含义，理解水的电离及其电离方程式、水的离子积常数。对于溶液酸碱性的学习，可结合平衡移动原理来理解，只要是水溶液就存在和O，因其浓度大小不一样，从而显示不同的酸碱性。进一步为了方便计算，可引入溶液的PH值，要从理解PH值意义上，强化有关PH值的计算及其有关规律。在学习强电解质和弱电解质时，要采用对比的方法，从两者的定义出发，总结归纳出两者的共性、本质区别和所属类别，强化其电离方程式的书写。知识块一、水的电离及溶液的酸碱性【问题情境设疑】酸(或碱)水溶液中，除了溶质酸(或碱)外，还有溶剂水。在溶液中，酸或碱全部或部分中学化学资料网（）和原作者版权所有2以离子形式存在，那么水是全以水分子形式存在，还是也有部分电离成为和O呢？有人测量了经过28次蒸馏的水的电导值，结果不为零。这证明纯水中存在能自由移动的离子，经分析知道它们是和O，是由水电离产生的。【核心内容整合】问题一、水的电离1．探究水的电离及其电离方程式有人测量了经过28次蒸馏的水的电导值，结果不为零。这证明水是极弱的电解质，它能发生微弱的电离，纯水中存在能自由移动的离子，经分析知道它们是和O。其电离方程式为：H2O＋O，或H2O＋H2O＋O。[规律总结]水的电离的特点：⑴水的电离是由水分子与水分子之间的相互作用引起的。⑵极难电离，通常只有极少数水分子发生电离。⑶由水分子电离出和O数目相等。⑷从水的电离方程式可以看出，水既可以看成一元弱酸，又可以看成一元弱碱。⑸水的电离过程是可逆的、吸热的。2．探究水的离子积水的电离是一个可逆过程，在一定条件下可以达到电离平衡，平衡常数为：K＝由上式可得：K[O]＝[][]。在一定温度下，K与[H2O]都是常数，其乘积也中学化学资料网（）和原作者版权所有3必然是常数，因此[][]也是常数，即：KW＝[][]式中的KW称为水的离子积常数，简称水的离子积。KW反映了水中[]和[]的关系。[规律总结]⑴常温（25℃）时，水电离出的[]＝[]＝mol/L，水的离子积KW＝[][]＝。⑵任何水溶液中均存在着水的电离平衡，即任何水溶液中均存在着和。水的离子积是水电离平衡时具有的性质，不仅适用于纯水，也适用于其它稀的水溶液。如酸、碱、盐溶液中都有KW＝[][]＝（常温）。其中均[]、[]表示整个溶液中的[]和[]。⑶KW是温度函数，与[]、[]的变化无关。温度升高，KW增大；温度降低，KW减小。从电离平衡的角度来看，水的电离是吸热的，故升温，水的电离平衡向电离的方向移动，[]和[]都增大，KW也增大；反之，则减小。如100℃时，KW＝5.5×。若未注明温度，一般认为是常温。⑷一定温度下，在不同的溶液中都有KW＝[][]，故[]和[]成反比，但在任何溶液中，由水电离的和的浓度一定相等。3．探究水的离子积的影响因素⑴温度：因水的电离是吸热的，故升高温度，水的电离平衡向右移动。[]和[]同时增大，但因为由水电离出的[]和[]始终相等，故溶液呈中性。如纯水在温度由25℃升高到100℃时，[]和[]都从1×mol/L增大到7.4×mol/L，KW也由增至5.5×。⑵加入酸（或碱）：向纯水中加入酸（或碱），由于酸或碱电离产生的或（），致使水中的[]（或[]）增大，使水电离向左移动，从而水的电离程度减小，但温度未变，则KW＝[][]不变。⑶加入活泼的金属：向纯水中加入活泼的金属，如金属钠，由于活泼的金属钠可与水电离产生的直接发生置换反应，产生H2，使水的电离向右移动。问题二、溶液的酸碱性1．探究溶液的酸碱性的实质在酸或碱溶液中，水的电离平衡被破坏。当加酸时，使水的电离平衡向左移动，致使溶中学化学资料网（）和原作者版权所有4液中[]＞[]，溶液呈酸性；当加碱时，使水的电离平衡向左移动，致使溶液中[]＜[]，溶液呈碱性。故溶液酸碱性的实质取决于溶液中的[]与[]的相对大小。即：⑴酸性：[]＞[]，[]越大，酸性越强；⑵碱性：[]＜[]，[]越大，酸性越强；⑶中性：[]＝[]。[误区警示]⑴溶液的酸碱性与酸和碱的酸碱性含义不同：溶液的酸碱性是指溶液中的[]与[]的相对大小；而酸和碱的酸碱性是指酸或碱电离出的或的能力。⑵强酸溶液的酸性不一定比弱酸溶液的酸性强；酸性强的溶液不一定是强酸溶液。2．探究溶液的酸碱性的表示方法—PH值⑴PH值的定义用[]的负对数来表示溶液的酸碱性的强弱。即：PH＝－lg[]。[规律总结]PH的大小可表示溶液的酸碱性的强弱。即溶液的酸性越强，其PH越小；溶液的碱性越强，其PH越大。⑵PH值的范围由于当[]（或[]）的浓度小于或等于1mol/L时，应用不方便，即引入PH值是为了方便应用的，故PH值的范围是0～14。⑶PH值与溶液酸碱性的关系（常温25℃时）溶液的酸碱性[]/mol/L[]/mol/L[]与[]的相对大小PH值KW酸性＞1×＜1×[]＞[]＜7中性＝1×＝1×[]＜[]＝7碱性＜1×＞1×[]＝[]＞7[误区警示]判断溶液的酸碱性关键是看溶液中[]与[]的相对大小；而PH与7的关系仅适用于常温25℃时的判断。⑷探究PH值的测定方法①利用酸碱指示剂粗略的测定。这种方法只能测出某一范围的PH，而不能得出具体的数值。下表为常用的酸碱指示剂及其变色范围。指示剂PH值的变色范围及其颜色变化甲基橙红色←3.1—橙色—4.4→黄色石蕊红色←5.0—紫色—8.0→蓝色酚酞无色←8.2—粉红色—10.0→红色②用PH试纸粗略地测定其使用方法是：取一小块试纸放在玻璃片或点滴板上，用洁净的玻璃棒蘸取溶液点在试纸的中央，等颜色变化后与标准比色卡对比来判断溶液的PH值的大小。中学化学资料网（）和原作者版权所有5③PH计法。可通过PH计精确的测定。[误区警示]⑴玻璃棒要洁净、干燥。⑵试纸不能用水润湿，否则PH将会偏大或偏小。⑶用PH试纸所测的PH一般是整数，不可能有小数。【问题分析示例】例题1：某温度下，纯水的[]＝2×mol/L，则此时溶液中[]为mol/L；若温度不变，滴入盐酸使[]＝5×mol/L，则此时溶液中[]为mol/L。〖思路点拨〗依据水的电离的性质知，由水电离出的和O浓度始终相等，由纯水中的[]与[]先求出KW，而KW只是温度的函数，温度不变，依据KW进行计算即可。解析：⑴由纯水纯水的[]＝2×mol/L，则此时溶液中[]＝2×mol/L，此温度下KW＝4×。⑵由于盐酸使[]＝5×mol/L，则其中的[]＝＝＝8×mol/L。答案：2×mol/L8×mol/L。迁移应用：1．室温下，在PH＝2的某碱溶液中，由水电离的C(OH－)为（）A．1.0×10－7mol/LB．1.0×10－6mol/LC．1.0×10－2mol/LD．1.0×10－12mol/L解析：在PH＝2的某碱溶液中，c（H＋）＝1.0×10－2mol/L，而室温KW＝1×，故C(OH－)＝＝＝1×mol/L。答案：Ｄ2．在0.1mol/L的氢氧化钠溶液和0.1mol/L的盐酸中，水的电离程度()A．前者大B．前者小C．一样大D．无法确定解析：在0.1mol/L的氢氧化钠溶液和0.1mol/L的盐酸中，两溶液中[]＝[]，对水的电离的抑制作用相同。答案：Ｃ例题2：在下列的各种叙述中，正确的是()A．在任何条件下，纯水的PH=7B．在任何条件下，纯水都呈中性C．在100℃时，纯水的PH7D．在100℃时，纯水中C(H+)1.0×10－7mol/L〖思路点拨〗判断溶液的酸碱性关键是看溶液中[]与[]的相对大小；而PH与7的中学化学资料网（）和原作者版权所有6关系仅适用于常温25℃时的判断。解析：在任何条件下，纯水都呈中性，但PH≠7，只有在温度是常温时，纯水的PH=7，温度升高，纯水中的c（H＋）增大，PH7。答案：BC迁移应用：3．下列溶液肯定显酸性的是（）A．含H+的溶液B．能使酚酞显无色的溶液C．PH＜7的溶液D．C(H+)＞C(OH－)的溶液解析：判断溶液的酸性关键是看溶液中的C(H+)＞C(OH－)，而PH＜7的溶液在温度高时，可能为中性或碱性溶液，无论是任何溶液中都含有H+，加入酚酞显无色的溶液，可能为中性或碱性。答案：D【分级强化训练】基础达标1．下列说法正确的是（）A．HCl溶液中无B．NaOH溶液中无H+C．NaCl溶液中既无也无H+D．常温下，任何物质的水溶液中都有H+和，且KW＝1×。解析：无论是任何溶液中都含有H++和，且水的离子积常数KW只是温度的函数，常温下，KW＝1×。答案：D2．常温下，下列溶液中酸性最弱的是（）A．pH＝4B．[H+]＝1×10-3mol·L-1C．[OH-]＝1×10-12mol·L-1D．[OH-]1×10-14解析：溶液中酸性最弱的应是[H+]最小的，则A、B、C、D的[H+]分别是10-4mol·L-1、10-2mol·L-1、10-3mol·L-1、1mol·L-1，故pH=4的溶液的酸性最弱。答案：A3．下列叙述中正确的是（）。A．使甲基橙试液变黄色的溶液一定是碱性溶液B．使酚酞试液变红色的溶液一定是碱性溶液C．使甲基橙试液变红色的溶液一定是酸性溶液D．使紫色石蕊试液不变色的溶液一定是中性溶液中学化学资料网（）和原作者版权所有7解析：依据甲基橙、酚酞、石蕊的变色范围知，甲基橙试液变黄色的溶液可能是酸性、中性和碱性；酚酞试液变红色的溶液PH＞8，一定是碱性溶液；甲基橙试液变红色的溶液PH＜3.1，一定是酸性溶液；而紫色石蕊试液不变色可能是酸性、中性和碱性。答案：BC能力提升4．给蒸馏水中滴入少量盐酸后，下列说法中错误的是（）。A．[H+][OH-]乘积不变B．pH增大了C．[OH-]降低了D．水电离出的[H+]增加了解析：KW是温度函数，与[]、[]的变化无关。当蒸馏水中滴入少量盐酸后，[H+][OH-]乘积不变，但溶液中[H+]增加了，而水电离出的[H+]减小了，pH增大，[OH-]降低。答案：C5．某酸溶液的pH=3，则该酸溶液的物质的量浓度为（）A．一定大于0.001mol·L-1B．一定等于0.001mol·L-1C．一定小于0.001mol·L-1D．以上说法均欠妥解析：某酸溶液的pH=3，只能说明溶液中的[H+]一定等于0.001mol·L-1，但提供H+的酸可能是一元强酸或弱酸，也可能是二元强酸或弱酸。故无法确定。答案：D6．能影响水的电离平衡，并使溶液中的C(H+)＞C(OH－)的措施是()A．向纯水中投入一小块金属钠B．将水加热煮沸C．向水中通入SO2D．向