3.1 水的电离和溶液的酸碱性 第2课时（教学课件）化学沪科版2020选择性必修1

该高中化学课件聚焦溶液酸碱性与pH的关系、pH计算及测量，通过“温故知新”回顾初中pH知识，结合索仑森在啤酒厂提出pH的历史背景导入，搭建从[H+]/[OH-]相对大小到pH定义、计算再到测量的学习支架，衔接紧密。 其亮点在于融合科学史（索仑森研究历程）渗透科学态度与责任，通过单一/混合溶液pH计算例题（如稀释盐酸粒子分析、酸碱混合体积比计算）培养科学思维，结合pH测量方法（指示剂、试纸、pH计）落实科学探究与实践。实例丰富且联系医学、环保应用，助力学生深化化学观念，也为教师提供结构化探究式教学资源。

第3章 水溶液中的离子反应与平衡 3.1 水的电离和溶液的酸碱性 第2课时 pH的计算与测量 沪科版2020选择性必修1 2 1 溶液的酸碱性与pH pH的计算 2 pH的测量 知识导航 1.理解溶液酸碱性与[H+] 和[OH-] 相对大小的关系，掌握 pH 的定义及计算公式 pH=-lg[H+]。 2.学会单一溶液和混合溶液 pH 的计算方法，包括强酸、强碱溶液以及不同酸碱混合情况。 3.掌握检测溶液 pH 的方法。 明·学习目标 初中化学中，我们用 pH 表示溶液的酸碱度，那么，pH与[H+]又有什么关系呢? 探·知识奥秘 4 01 溶液的酸碱性与pH 溶液的酸碱性由[H+]和[OH-]相对大小决定 (25 ℃) 酸性 (25 ℃) 中性 (25 ℃) 碱性 可见，用[H+]和[OH-]都可以表示溶液酸碱性的强弱 温故知新 [H+]＞[OH-] [H+]＝[OH-] [H+]＜[OH-] [H+]>1×10-7 mol/L [H+]<1×10-7mol/L =1× 10-7mol/L 探·知识奥秘 如何通过溶液中的[H+]或者[OH-]计算溶液的pH与呢? 探·知识奥秘 “pH”是由丹麦化学家彼得·索仑森1909年提出的。索仑森当时在一家啤酒厂工作，经常要化验啤酒中所含H+浓度。每次化验结果都要记录许多个零，颇为繁琐，经过长期潜心研究，他发现：用H+浓度的负对数来表示酸碱性非常方便，并把它称为溶液的pH(p代表德语Potenz，意思是浓度，H代表H+) 彼得·索仑森 丹麦化学家 探·知识奥秘 例如，25 ℃时 [H+]=1× 10-7 mol/L的中性溶液，pH ＝-lg 10-7＝7 pH是[H+]的负对数 [H+]=1× 10-9 mol/L的碱性溶液，pH ＝-lg 10-9＝9 [H+]=1× 10-5 mol/L的酸性溶液，pH ＝-lg 10-5＝5 中 性 溶 液 的 pH＝7 碱性溶液的 pH>7 酸 性 溶 液 的pH<7 pH越大，溶液的碱性越强；pH越小，溶液的酸性越强 pH＝-lg[H+] 溶液的酸碱性与pH 水溶液的酸碱性与氢 离子浓度和 pH 的关系 探·知识奥秘 9 显然，对于[H+]和[OH-]都较小的稀溶液(<1 mol/L)，用 pH表示其酸碱度比直接用 [H+]或 [OH-]表示要方便。 例如，25 ℃时 [H+]=1× 10-7 mol/L的中性溶液，pH ＝-lg 10-7＝7 pH是[H+]的负对数 [H+]=1× 10-9 mol/L的碱性溶液，pH ＝-lg 10-9＝9 [H+]=1× 10-5 mol/L的酸性溶液，pH ＝-lg 10-5＝5 中 性 溶 液 的 pH＝7 碱性溶液的 pH>7 酸 性 溶 液 的pH<7 pH越大，溶液的碱性越强；pH越小，溶液的酸性越强 pH＝-lg[H+] 溶液的酸碱性与pH 探·知识奥秘 10 [H+]＝1×10-3 mol/L pH＝-lg10-10 [OH-]＝1×10-4 mol/L 【例1】1×10-3 mol/L盐酸，求溶液的pH。 【例2】常温下，1×10-4 mol/L NaOH溶液，求溶液的pH。 [H+]＝KW /[OH-] 强酸溶液中 c[H＋]＝n·[HnA] 强碱溶液 [H＋]＝ KW [OH-] KW n[B(OH)n] [H＋]＝ pH＝-lg10-3 ＝3 ＝1×10-10 mol/L ＝10 析·典型范例 11 温度 (℃) KW [H+] [OH-] [H+]和[OH-] 的大小比较 溶液的 酸碱性 (mol·L-1) (mol·L-1) 10 1×10-7 25 1×10-7 90 1×10-7 t ℃ 时，某溶液中[H+]＝1×10-7 mol/L，分析该溶液的酸碱性 ＜1×10-14 ＝1×10-14 ＝1×10-7 [H+]＝[OH-] 中性 ＜1×10-7 [H+]＞[OH-] 酸性 ＞1×10-14 ＞1×10-7 [H+]＜[OH-] 碱性 数据分析 25 ℃时，10 ℃时，90 ℃时，该溶液中的H＋浓度与OH－浓度 结论：溶液中H+的浓度相同，不同温度下，溶液的酸碱性不同，也就是pH＝7，溶液不一定是中性。 讨论探究 溶液的酸碱性与pH 探·知识奥秘 OH-只来自H2O的电离 H+来自HCl和H2O的电离 【例1】常温时，将1 mL 1×10-5 mol/L的盐酸稀释至1000 mL，测得稀释后溶液的pH为6.96。试分析：(1)稀释后溶液中存在哪些粒子?(2)这些粒子的来源是什么?(3)每种离子的浓度是多少? pH＝6.96 [H+]总＝10-6.96 mol/L [OH-]＝ KW [H+]总 ＝9.1×10-8 mol/L [OH-]水 ＝ [H+]水 ＝ 9.1×10-8 mol/L [H+]酸 ＝ 1×10-8 mol/L [OH-]＝ ＝ 1×10-5 mol/L 103 HCl H+ + Cl- H2O H+ + OH- ＝ 1×10-14 10-6.96 析·典型范例 13 02 溶液pH的计算 c mol·L－1 HnA强酸溶液的pH [H＋]＝nc mol·L－1 pH＝－lg nc (忽略水电离出的H＋的浓度) c mol·L－1 B(OH)n强碱溶液的pH (忽略水电离出的OH－的浓度) [H＋]＝ KW [OH-] [OH-]＝nc mol·L－1 ＝ 10-14 nc pH＝14＋lg nc 类型一：单一溶液pH的计算(25 ℃) 溶液pH的计算 探·知识奥秘 强酸与强酸混合 [H＋]混＝ [H＋]1·V1＋ [H＋]2·V2 V1＋V2 然后再求pH 强碱与强碱混合 [OH-]混＝ [OH-]1·V1＋ [OH-]2·V2 V1＋V2 然后再求pH KW [OH-] [H＋]混＝ 稀溶液体积变化忽略 类型二：混合溶液pH的计算方法 溶液pH的计算 探·知识奥秘 强酸与强酸混合 ①恰好完全反应，溶液呈中性，pH＝7 (25 ℃) ②酸过量 ③碱过量 [H＋]余＝ [H＋]·V酸－[OH-]·V碱 V酸＋V碱 [OH-]余＝ [OH-]·V碱－[H＋]·V酸 V酸＋V碱 KW [OH-]余 [H＋]＝ 类型二：混合溶液pH的计算方法 溶液pH的计算 探·知识奥秘 【例1】计算填空： (1)常温下，0.2 mol·L－1 NaHSO4和0.1 mol·L－1 BaCl2溶液按等体积混合后，则溶液的pH等于________。 (2)常温下，用pH＝4和pH＝11的强酸和强碱混合，使pH＝10，则两溶液的体积比为______________。 NaHSO4为强电解质 [H＋]＝0.2×1/1＋1mol·L－1＝0.1 mol·L－1 pH＝－lg[H＋]＝1 混合后溶液呈碱性，则 10-3 ·V碱－ 10-4 ·V酸 V酸＋V碱 整理可得：2×10－4mol·L－1V(酸)＝9×10－4 mol·L－1V(碱) 10-4 mol·L－1＝ V(酸) V(碱) ＝ 9 2 析·典型范例 【例2】等体积、等浓度的 NaOH 溶液与盐酸反应后，溶液的 pH 是多少 ? 如果反应时不慎多加了 0.05 mL 0.10 mol · L-1 NaOH 溶液，设反应后溶液的总体积为 50 mL，此时溶液的 pH 又是多少 ? 溶液中NaOH 和 HCl 的物质的量相同， 两者完全反应后生成 NaCl 和 H2O，此时 溶液呈中性。 当多加了 0.05 mL 0.10 mol · L-1NaOH 溶液时，根据 c1V1 = c2V2 可以算出溶液中 OH-的浓度为： 室温条件下， 溶液中_________________________________________________。 pH ＝ 7 [H+] ＝[OH-] ＝ 1.0×10-7 mol·L-1 [OH-] ＝ 0.10×0.05 50 [H+]＝ KW [OH-] ＝1.0 ×10-4 mol · L-1 ＝ 1.0 ×10-14 1.0 ×10-4 ＝1.0 ×10-10 mol · L-1 pH＝7 析·典型范例 pH A B 6 7 6 7 T1 T2 T1 T2 中性[pH＝pOH] [pH < pOH] [酸性] [pH > pOH] [碱性] pKW1 pKW2 < KW 1 KW 2 < KW＝c(H+)·c(OH-) A B 降低温度 pOH pH＝-lgc(H+) -lgc(OH-) 两边同时取负对数 pKW＝ pH＋pOH 例如：25℃ pKW＝ 14 ＝pOH 即：pH＋pOH＝14 类型三：pH与pOH的常考图像 溶液pH的计算 探·知识奥秘 03 pH 的测量 pH 的测量 溶液的pH也被称为溶液的酸度，可根据不同的精度要求，用不同的方法进行测量。 酸碱指示剂 pH 计(酸度计) pH 试纸 探·知识奥秘 pH 的测量 溶液的pH也被称为溶液的酸度，可根据不同的精度要求，用不同的方法进行测量。 酸碱指示剂 酸碱指示剂是一些分子结构复杂的有机弱酸或弱碱，这些物质在酸性溶液中的颜色和在碱性溶液中的颜色有明显的差异，根据溶液显示的颜色就可以初步判断出溶液的酸碱性。 探·知识奥秘 pH 试纸 pH 的测量 溶液的pH也被称为溶液的酸度，可根据不同的精度要求，用不同的方法进行测量。 pH 试纸是用多种酸碱指示剂的混合溶液将试纸浸透、晾干制成的，可以大致测量出溶液的 pH。 精密 pH 试纸可测定的 pH 范围较窄，可以判别的差值约为 0.2 或 0.3 个 pH 单位。 广范 pH试纸可以测定 1 ～ 14 范围内溶液的 pH，可判别的差值约为 1 个 pH 单位。 探·知识奥秘 pH 计(酸度计) pH 的测量 溶液的pH也被称为溶液的酸度，可根据不同的精度要求，用不同的方法进行测量。 pH计也称酸度计能更准确地测量溶液的pH，可精确到 0.01 个 pH 单位。 把 pH 计的电极放到溶液中，便可以直接从仪表上读出溶液的 pH。 类型三：pH与pOH的常考图像 探·知识奥秘 医学上，pH是诊断疾病的一个重要参数 pH的测量 正常人体体液的pH 范围 人体体液 pH 范围 酸碱性 胃液 0.9～ 1.8 强酸性～弱酸性 尿液 4.5～ 8.0 弱碱性 血液 7.35～ 7.45 弱碱性 胰液 7.8～ 8.4 碱性 唾液 6.2～ 7.6 近中性 pH的应用 探·知识奥秘 血液的正常 pH 范围是 7.35~7.45。大多数体液都要保持一个较小的 pH 变化范围，如果 pH 变化超出范围，就可能产生危害。血浆中H2CO3/HCO3-缓冲体系对稳定体系的酸碱度发挥着重要作用。 H+(aq)+HCO3-(aq) H2CO3(aq) CO2(g)+H2O(l) 当体系中增加少量强酸时，平衡向正反应方向移动而消耗H+ ；当增加少量强碱时，平衡向逆反应方向移动而消耗 OH-。由于HCO3-和H2CO3的浓度较大且可以调节，因此可以防止体系的pH出现较大幅度的变化。 医学上，pH是诊断疾病的一个重要参数 pH的测量 pH的应用 探·知识奥秘 调节人体健康，如洗发时，护发素主要功能是调节头发的pH使之达到适宜 洗发水是碱性的，能够洗去油污，但是对头发有一定的伤害。 护发素是酸性的，和洗发水发生中和反应，减少对头发的伤害，起到护发的作用。 pH的测量 pH的应用 探·知识奥秘 硫酸厂的污水中常含有硫酸等物质，可以用熟石灰进行中和处理 H2SO4 + Ca(OH )2=CaSO4 +2H2O 环保领域中酸性或碱性废水常利用中和反应进行处理 pH的测量 pH的应用 探·知识奥秘 适宜西瓜种植的土地酸碱度为5-7 适宜高粱种植的土地酸碱度为5.5-7.5 适宜芦荟种植的土地酸碱度为6-7 农业生产中，调节土壤的pH，使其更适宜农作物生长 pH的测量 pH的应用 探·知识奥秘 科学实验和生产中，溶液 pH 的控制常常是影响实验结果或质量、产量的因素 pH的测量 pH的应用 探·知识奥秘 格罗斯特机制认为质子只与一个水分子结合，形成一水合氢离子，H3O+。尔后以H3O+形式传递。而Pines认为，质子需要与三个水分子结合形成三水合氢离子簇(H7O3+) ，并以此「三架马车」的形式整体向前移动。 派恩斯和马克斯·普朗克研究所的科学家们组建了研究团队，并复制了该实验，于2022年9月14日，利用了X射线吸收谱作为获取实验证据的工具。 派恩斯机制 迁·拓展延伸 1．下列关于溶液的酸碱性，说法正确的是(　　) A．pH＝7的溶液呈中性 B．中性溶液中一定有[H＋]＝1.0×10－7 mol·L－1 C．[OH－]＝[H＋]的溶液呈中性 D．在100 ℃时，纯水的pH<7，因此显酸性 C 练·技能实战 2．用pH试纸测定某无色溶液的pH，下列说法正确的是(　　) A．将pH试纸放入溶液中，观察其颜色变化并与标准比色卡对照 B．用广泛pH试纸测得氯水的pH为2 C．用干燥、洁净的玻璃棒蘸取溶液，滴在pH试纸上，观察其颜色并与标准比色卡对照 D．用干燥、洁净的玻璃棒蘸取溶液，滴在湿润的pH试纸上，测量的pH一定偏低 C 练·技能实战 3．常温下，pH＝13的强碱溶液与pH＝2的强酸溶液混合，所得混合液的pH＝11，则强碱与强酸的体积比是(　　) A．11∶1 B．9∶1 C．1∶11 D．1∶9 D 练·技能实战 4．25 ℃，将100 mL 0.14 mol·L－1 NaOH溶液与100 mL 0.06 mol·L－1硫酸溶液混合，所得200 mL混合溶液的pH为(　　) A．12 B．12.3 C．13 D．14 A 练·技能实战 5．某探究小组在某温度下测定溶液的pH时发现：0.01 mol·L－1的氢氧化钠溶液，由水电离出的[H＋]＝10－11 mol·L－1。在相同温度下，0.1 mol·L－1氢氧化钠溶液的pH应为(　　) A．13 B．12 C．11 D．10 B 练·技能实战 3.1 水的电离和溶液的酸碱性 第2课时 pH的计算与测量 计算溶液 pH的方法 溶液的酸 碱性与pH 类型一：单一溶液的pH 酸性溶液：[H+] ＞[OH-] 中性溶液：[H+] ＝[OH-] 碱性溶液：[H+]＜ [OH-] 计算公式：pH＝－lg [H＋] 类型二：混合溶液的pH pH的测 量方法 酸碱指示剂 pH试纸和pH计 理·核心要点 感谢 您的聆听 THANKS 沪科版2020选择性必修1 $