3.2.1《溶液的酸碱性与pH》教学设计(含解析)人教版高中化学选修4

（人教版选修4）第三章《水溶液中的离子平衡》教学设计第二节水的电离和溶液的酸碱性

（第一课时溶液的酸碱性与pH）

【引入】精确的实验证明水是一种极弱的电解质，它能微弱地电离，生成H3O+和OH—。研究电解质溶液时往往涉及溶液的酸碱性与pH，那么溶液的酸碱性或pH与水的电离又有什么关系呢？我们学习完本节的内容就知道了。

【板书】活动一、水的电离

【阅读思考】阅读教材P45页内容，对比醋酸的电离，分析水的电离有何特点？

【交流1】（1）醋酸的电离方程式是CH3COOH H＋＋CH3COO－，其电离常数表达式是K a＝c H＋·c CH3COO－

。

c CH3COOH

【交流2】（2）水是一种极弱的电解质，极难电离。

【交流3】水的电离方程式是H 2O ＋H 2O H 3O ＋＋OH －

或简写为H 2O

H ＋＋OH －

。

【投影】

【交流4】水的电离常数表达式是K 电离＝c H ＋·c OH －

c H 2O

。

【问题探究1】（1）已知在室温下55.6mol 的水中只有1×10-7

molH 2O 电离，则电离前后水的物质的量浓度几乎不变，根据水的电离常数表达式，阅读教材P45 页相关内容，分析c (H ＋

)·c (OH

－

)有何特点？回答什么是水的离子积常数？

【交流】根据水的电离常数表达式，可推导写出c (H ＋

)·c (OH －

)＝K 电离·c(H 2O)＝常数，该常数叫做水的离子积常数，简称水的离子积。实验证明在常温下，水的离子积常数K w ＝1.0×10

－14

。

【问题探究2】（2）联系酸、碱对水的电离平衡移动的影响，根据水的离子常数的定义，思考室温条件下纯水中，c (H ＋

)和c (OH －

)有何特点？酸、碱的稀溶液中c (H ＋

)和c (OH －

)又有何特点？ 【交流】室温纯水中c (H ＋

)＝1.0×10－7

mol ·L －1

；若某酸溶液中c (H ＋

)＝1.0×10－4

mol ·L －1

，则该溶液中c (OH －

)＝1.0×10－10_mol ·L －1。同理，若某碱溶液中c (OH －)＝1.0×10－4_mol ·L －1

，则

该溶液中c (H ＋)＝1.0×10－10

。即酸、碱的稀溶液中水的离子积常数与同温度下纯水的离子积常

数相等。

【讨论交流】分析下列条件的改变对水的电离平衡H 2O H ＋＋OH －

的影响，并填写下表：

【投影交流】

改变条件

平衡移

动方向

溶液中c (H

＋

) 溶液中

c (OH －

)

pH

溶液的

酸碱性

K w

升高温度 右移 增大 增大 减小 中性 增大 加入酸 左移 增大 减小 减小 酸性 不变 加入碱 左移

减小

增大

增大

碱性

不变

加入活泼

金属(如Na)

右移

减小

增大

增大

碱性

不变

【归纳小结】水的离子积常数及外界条件对水的电离平衡的影响。

【强调】（1）水的离子积常数K w＝c(H＋)·c(OH－)

【交流1】①K w只与温度有关，温度升高，K w增大。

【交流2】②常温时，K w＝1.0×10－14，不仅适用于纯水，还适用于酸、碱的稀溶液。

【交流3】③不同溶液中，c(H＋)、c(OH－)可能不同，但任何溶液中由水电离出的c(H＋)与c(OH－)总是相等的。

【强调】（2）外界条件对水的电离平衡的影响

【交流1】①因水的电离是吸热过程，故温度升高，会促进水的电离，c(H＋)、c(OH－)都增大，水仍呈中性。

【交流2】②外加酸(或碱)，水中c(H＋)[或c(OH－)]增大，会抑制水的电离，水的电离程度减小，K w不变。

【交流3】③加入了活泼金属，可与水电离产生的H＋直接发生置换反应，产生H2，使水的电离平衡向右移动。

【典例1】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CO2气体

D．向水中加食盐晶体

【答案】 C

【解析】A项中加入Na，Na与H2O反应生成NaOH，使c(OH－)＞c(H＋)；B项中c(H＋)＝c(OH－)；C项中通入CO2：CO2＋H2O H2CO3，故c(H＋)＞c(OH－)；而D项中c(H＋)＝c(OH－)，故选C。

【典例2】某温度下纯水的c(H＋)＝2×10－7mol·L－1，则此时c(OH－)为________；若温度不变，滴入稀盐酸使c(H＋)＝5×10－4mol·L－1，则溶液中c(OH－)为________，由水电离产生的c(H＋)为________，此时温度________(填“高于”、“低于”或“等于”)25 ℃。

【答案】2×10－7 mol·L－18×10－11 mol·L－18×10－11 mol·L－1高于

【解析】纯水电离出的c(H＋)＝c(OH－)＝2×10－7 mol·L－1，故K w＝4×10－14>1×10－14，故此时

温度高于25 ℃。温度不变，滴入稀盐酸使c(H＋)＝5×10－4mol·L－1，则溶液中c(OH－)为

K w c H＋

＝4×10－14/(5×10－4)＝8×10－11 mol·L－1＝c(OH－)水。

【板书】活动二、溶液的酸碱性与pH

【思考】溶液的酸碱性是由溶液中c(H＋)与c(OH－)的相对大小决定的。请填写下表，【投影交流】

c(H＋)与c(OH－)相对大小c(H＋)/mol·L－1的范围(25 ℃)中性溶液c(OH－)＝c(H＋) c(H＋)＝1.0×10－7

酸性溶液c(OH－)1.0×10－7

碱性溶液c(OH－)>c(H＋) c(H＋)<1.0×10－7

【讨论】（1）阅读教材P46页内容，思考溶液的pH的定义及与溶液酸碱性有何关系？【交流1】(1)定义：pH是c(H＋)的负对数，其表达式是pH＝－lg c(H＋)。

【交流2】(2)pH与溶液酸碱性的关系：

【讨论】（2）溶液pH的测定有哪些基本方法？

【交流1】①酸碱指示剂法(只能测定溶液的pH范围)：常见酸碱指示剂的变色范围：指示剂变色范围(颜色与pH的关系)

石蕊<5.0红色 5.0～8.0紫色>8.0蓝色

酚酞<8.2无色8.2～10.0浅红

色

>10.0红色

甲基橙<3.1红色 3.1～4.4橙色>4.4黄色

【交流2】②利用pH试纸测定。使用pH试纸的正确操作为取一小块pH试纸于干燥洁净的玻璃片或表面皿上，用干燥洁净的玻璃棒蘸取试液点在试纸上，当试纸颜色变化稳定后迅速与标准比色

第二节 水的电离和溶液的酸碱性 一、水的电离 1.水的电离方程式是H 2O ＋H 2O H 3O ＋＋OH －或简写为H 2O H ＋＋OH －。 2.水的电离常数表达式是K 电离＝c H ＋·c OH －c H 2O 。 3.c (H ＋)·c (OH －)＝K 电离·c(H 2O)＝Kw （水的离子积常数）

4.K w 只与温度有关，温度升高，K w 增大。常温时，K w ＝1.0×10－14。 二、溶液的酸碱性与pH

1.溶液酸碱性

中性溶液：c (OH －)＝c (H ＋

) 酸性溶液：c (OH －)c (H ＋)

2.pH 与溶液酸碱性的关系（常温）：

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