1、第三章物质在水溶液中的行为第1节 水溶液第2课时【教学目标】知识与技能：使学生理解水的电离以及水的离子积常数的含义，并能应用水的离子积常数进行相关计算；认识溶液的酸、碱度与H+、OH浓度，以及与PH的关系，会进行有关PH的简单计算；知道强、弱电解质的区别，理解弱电解质电离平衡的含义，并掌握其表示方法。过程与方法：使学生了解从单一物质到多种物质、分清主次矛盾的研究思路，初步学会对复杂体系研究的一般方法。情感态度与价值观：通过认识调控溶液的酸碱度、PH在工农业生产中的重要作用，使学生体会化学对人类生产、生活的作用。【教学过程】一、溶液的酸碱性与pH1.水的电离平衡与溶液的酸碱性关系 水的电离是一种
2、动态平衡，在纯水中加入酸，则抑制了水的电离平衡，使c（H+）c（OH），溶液显酸性。同理，向纯水中加碱，溶液中的c（OH） c（H+） ，溶液显碱性。2.溶液中的pH（1）pH与溶液的酸碱性关系。对于酸碱性较弱的溶液，用c（H+）或c（OH）的浓度大小表示溶液的酸碱性强弱很不方便，化学上常用pH来表示溶液酸碱性的强弱。pH = lgH+。溶液的酸碱性与c（OH）和c（H+）相对大小、c（H+）和pH的关系如下表所示：一般2525中性溶液c（H+）=c（OH）c（H+）=110-7pH=7酸性溶液c（H+）c（OH）c（H+）110-7pH7碱性溶液c（H+）c（OH）c（H+）7(2)溶液的p
3、H测定方法pH试纸：常用的pH试纸有广泛pH试纸（pH范围114或010，可识别的差值为1）和精密pH试纸（pH范围较窄，可以判别的pH差值为0.2或0.3）。pH试纸的使用方法：取一片pH试纸，放在洁净的表面皿或玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液点于试纸中央，然后与标准比色卡对照。pH计法精确测量溶液的pH的方法。二、pH的应用1.医疗山：当体内的酸碱平衡失调时，血液的pH是诊断疾病的一个重要的参数，而利用药物调控pH则是辅助治疗的重要手段之一。2.生活中：人们洗发时用的护发素，其主要功能就是调节头皮的pH使之达到适宜的酸碱度。3.在环保领域中，酸性或碱性废水处理常常利用中和反应，在中和反应处理的
4、过程中可用pH自动测定仪进行检测和控制。4.农业生产中，因土壤的pH影响植物对不同形态养分的吸收及养分的有效性，各种植物的生长都对土壤的pH范围有一定的要求。5.在科学实验和工业生产中，溶液的pH的控制常常是影响实验结果或产品质量，产量的一个关键因素。三、溶液的pH的计算1.基本思路根据pH的定义：pH = lgH+，溶液的pH计算的核心是确定溶液中的H+的大小。具体地，酸性溶液必先确定溶液中的H+；碱性溶液必先确定OH，再由OH H+=Kw换算成H+，然后进行pH的计算。2.计算类型及方法（1）单一溶液pH的计算 强酸溶液强酸溶液的pH计算方法是：根据酸的浓度选求出强酸溶液中的c(H+)然后
5、对其取负对数就可求得pH。强碱溶液强酸溶液的pH计算方法是：根据碱的浓度先求出强碱溶液中的c(OH-)然后利用该温度下的Kw求出c(H+)然后求pH。其它溶液其它溶液的pH计算方法是：想办法求出溶液中的c(H+)然后取负对数（2）稀释型（指单一溶质加水稀释或相当于水的稀释作用）实质：稀释前后酸或碱的物质的量不变。一般计算公式：C1V1C2V2，据此求出稀释后酸或碱的物质的量的浓度。特殊结论：若为酸：强酸，pHa，稀释10n倍，PHa+n ；若为弱酸，pHa，稀释10n倍，a PHa+n；若为碱：强碱，PHa，稀释10n倍，pHan；弱碱，PHa，稀释10n倍， an pHa；（3）混合型（多种
6、溶液混合）强酸混合 强酸混合后溶液的pH求算的方法是：先求出混合后的c(H+)混，即：c(H+)混c(H+)1V1c(H+)2V2(V1+V2)再根据公式pH=-lgc(H+)求pH。强碱溶液混合强碱混合后溶液的pH求算的方法是：先求出混合后的c(OH-)混，即：c(OH-)混c(OH-)1V1c(OH-)2V2(V1+V2)，再通过KW求出c(H+),最后求pH。强酸和强碱溶液混合 这里的混合，实为中和，要发生反应：H+OH-H2O,中和后溶液的pH有三种情况： 若恰好中和，pH7 ；若酸有剩，根据中和后剩余的c(H+)即C(H+)（过）C(H+)1V1C(OH-)2V2）/(V1+V2)再
7、求pH。此时pH7；若碱有剩，根据中和后剩余的c(OH-),即C(OH-) (过)C(OH-)1V1C(H+)2V2）/(V1+V2)，然后通过KW求出c(H+)，最后求pH。此时pH7特别提醒（1）若酸的溶液无限稀释，则无论酸的强弱，PH一律接近于7；若碱的溶液无限稀释，则无论碱的强弱，PH一律接近于7。（2）若两强酸等体积混合，可采用速算法：混合后溶液的pH等于混合前溶液pH小的加上0.3；若两强碱溶液等体积混合，可采用速算法：混合后溶液的pH等于混合前溶液pH大的减去0.3。四、酸碱指示剂的变色原理 酸碱指示剂是一些有机弱酸或弱碱，这些弱酸或弱碱与其共轭碱或共轭酸具有不同的颜色。现以酚酞
8、指示剂为例加以说明。酚酞是一有机弱酸，其Ka=610-10，它在溶液中的离解平衡可用下式表示：从离解平衡式可以看出，当溶液由酸性变化到碱性，平衡向右方移动，酚酞由酸式色转变为碱色，溶液由无色变为红色；反之，由红色变为无色。以HIn代表弱酸性指示剂，其离解平衡可用下式表示：由此可见，酸碱指示剂的变色和溶液的pH值相关。现以弱酸性指示剂为例来讨论指示剂的变色与溶液pH值之间的数量关系。已知弱酸性指示剂在溶液中的离解平衡为：式中KIn为指示剂的离解平衡常数，通常称为指示剂常数。在一定温度下，酸碱指示剂KIn是一个常数。因此，溶液的颜色就完全决定于溶液的pH值。溶液中指示剂颜色是两种不同颜色的混合色。
9、当两种颜色的浓度之比是10倍或10倍以上时，我们只能看到浓度较大的那种颜色。一般认为，能够看到颜色变化的指示剂浓度比In-HIn的范围是11010。如果用溶液的pH值表示，则可表示为：当pH值在pKIn-1以下时，溶液只显指示剂的酸式色；pH值在pKIn+1以上时，只显其碱式色。当pH在pKIn-1到pKIn+1之间时，才能看到指示剂的颜色变化情况，故指示剂的变色范围为： pH=pKIn1因此，根据理论上推算，指示剂的变色范围是两个pH单位。五、溶液pH计算的三种类型1单一溶液(1)强酸：先求出溶液的H，再通过pHlgH求溶液的pH。(2)强碱：先求出溶液的OH，再通过HKW/OH求出溶液的H
10、，最后求得pH。2强酸、强碱的稀释(1)强酸pHa，加水稀释10n倍，则pHan无限稀释，pH约等于7。(2)强碱pHb，加水稀释10n倍，则pHbn无限稀释，pH约等于7。3溶液的混合(1)强酸和强酸求解方法：求HpH，H(H1V1H2V2)/(V1V2)。速算规律：当V1V2，pH相差2个单位以上时，pH(混)pH(小)0.3。(2)强碱和强碱求解方法：先求OH再求HpHOH(OH1V1OH2V2)/(V1V2)；HKw/OH。速算规律：当V1V2，pH相差2个单位以上时，pH(混)pH(大)0.3。(3)强酸与强碱求解方法：求出混合前酸溶液中n(H)、碱溶液中n(OH)；根据混合时反应：
11、HOH=H2O判断反应情况；若n(H)n(OH)，则恰好完全反应，溶液显中性，pH7若n(H)n(OH)，则酸过量，剩余H，pHlgH若n(OH)n(H)，则碱过量，剩余OHHKw/OH，pHlgH。六、检测题1. 常温下，关于溶液的稀释下列说法正确的是()ApH3的醋酸溶液稀释100倍，pH5B若1 mL pH1的盐酸与100 mL NaOH溶液混合后，溶液的pH7，则NaOH溶液的pH11C将1 L 0.1 molL1的Ba(OH)2溶液稀释为2 L，pH12DpH8的NaOH溶液稀释100倍，其pH62. 在常温下，将pH8的NaOH溶液与pH10的NaOH溶液等体积混合后，溶液的pH最
12、接近于()A8.3B8.7C9D9.73. 常温下，将0.1 molL1NaOH溶液与0.04 molL1 H2SO4溶液等体积混合，该混合溶液的pH等于() A1.7 B2.0 C12 D12.44. 室温时，将xmLpHa的稀NaOH溶液与ymLpHb的稀盐酸充分反应。下列关于反应后溶液pH的判断，正确的是()A若xy，且ab14，则pH7B若10xy，且ab13，则pH7C若axby，且ab13，则pH7D若x10y，且ab14，则pH75. 在25 时，有pHa的盐酸和pHb的NaOH溶液，取Va L盐酸与NaOH溶液中和，需Vb L NaOH溶液，问：(1)若ab14，则Va/Vb_
13、(填数字)。(2)若ab13，则Va/Vb_(填数字)。(3)若ab14，则Va/Vb_(填表达式)，且Va_Vb(填“”、“”或“”)。(4)若ab15，则Va/Vb_(填数字)。6. 已知某温度下纯水的pH6。(1)pH7的溶液呈_(填“酸性”“中性”或“碱性”)。(2)该温度下0.1molL1的盐酸溶液的pH_。(3)该温度下0.05molL1的Ba(OH)2溶液的pH_。(4)该温度下，将pH11的苛性钠溶液V1L与pH1的稀硫酸V2L混合(设混合后溶液的体积为原两溶液体积之和)，所得混合溶液的pH2，则V1V2_。参考答案1. 【解析】A项，pH3的醋酸溶液在稀释过程中电离平衡正向移
14、动，稀释100倍时，3pH5；B项，pH7，则1103 L0.1 molL10.1 LOH，OH1103 molL1，pH14311；C项，0.1 molL1Ba(OH)2溶液稀释到2 L时，OH molL10.1 molL1，H11013 molL1，pH13；D项，NaOH溶液是碱溶液，无论怎么稀释，pH在常温下不可能成为6，只能无限接近于7。【答案】B2. 【解析】稀溶液混合体积近似等于两种溶液体积之和。强碱溶液混合，应按OH计算：OH混(1106 molL11104 molL1)/25.05105 molL1，H混KW/OH21010 molL1，pH9.7。【答案】D3. 【解析】N
15、aOH过量，过量的OH0.01 molL1，故pH12。【答案】C4. 【解析】本题主要考查有关pH的简单计算。由题意知：n(NaOH)x10a14103mol，n(HCl)y10b103mol，所以n(NaOH)n(HCl)10(ab14)。若xy，且ab14，则n(NaOH)n(HCl)，pH7；若10xy且ab13，则n(NaOH)n(HCl)，pH7；若axby且ab13则，n(NaOH)与n(HCl)大小不确定，pH亦不确定；若x10y且ab14，则n(NaOH)n(HCl)，pH7，D正确。【答案】D5. 【解析】依题意有：pHa的盐酸中，H110a molL1；pHb的NaOH溶
16、液中，H110b molL1，NaOH molL110b14 molL1。完全中和应满足HClVaNaOHVb，故10ab14。(1)若ab14，则Va/Vb1014141001；(2)若ab13，则Va/Vb101314101；(3)若ab14，则Va/Vb10ab141，则VaVb；(4)若ab15，则Va/Vb10151410。【答案】(1)1(2)(3)10ab14(4)106. 【解析】该温度下，KwHOH1012mol2L2。(1)pH7时，H106molL1，OH105molL1，HOH溶液呈碱性。(2)pHlgHlg0.11。(3)H1011molL1，pH11。(4)反应后酸剩余H102molL1，V1V2911。【答案】(1)碱性(2)1(3)11(4)911
