3.1 水的电离和溶液的酸碱性 第2课时（教学设计）化学沪科版选择性必修1

该高中化学教学设计聚焦pH的计算与测量，通过医院血液检查、农业测土等生活场景及pH历史故事导入，衔接初中认知，梳理溶液酸碱性与[H⁺]、[OH⁻]关系及pH计算脉络，为后续酸碱中和滴定等奠定基础。 资料融合核心素养，宏观辨识与微观探析结合溶液酸碱性与离子浓度分析，证据推理与模型认知通过混合溶液计算范例构建模型，联系医学、环保等应用实例，采用问题驱动与分层训练，提升学生推理能力，为教师提供结构化教学支持。

3.1 水的电离和溶液的酸碱性 第2课时 pH的计算与测量 一、知识目标 1.理解溶液酸碱性与和相对大小的关系，掌握的定义及计算公式。 2.学会单一溶液和混合溶液的计算方法，包括强酸、强碱溶液以及不同酸碱混合情况。 3.了解在医学、人体健康、环保、农业生产、科学实验和生产等领域的应用。 二、素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识溶液的酸碱性，从微观上理解和浓度对溶液酸碱性的影响，以及的本质。 2.证据推理与模型认知：通过对不同溶液的计算和分析，建立计算的模型，培养逻辑推理能力。 3.科学态度与社会责任：认识在实际生活中的广泛应用，增强对化学与生活联系的认识，培养社会责任感。 一、教学重点 溶液酸碱性与的关系、的计算方法。 二、教学难点 混合溶液的计算、温度对溶液酸碱性和的影响。 本节教学内容出自沪教版2020选择性必修1第3章《水溶液中的离子反应与平衡》中的3.1《水的电离和溶液的酸碱性》课时2《pH的计算与测量》。这部分内容在高中化学知识体系中占据着重要地位，它是在学生学习了水的电离基础上的进一步深化，对于理解水溶液中的离子行为及化学反应有着关键作用，为后续学习酸碱中和滴定、盐类水解等知识奠定了基础。 按照教材编排，此课时聚焦于溶液的酸碱性与pH的相关知识。首先介绍了溶液酸碱性与[H⁺]和[OH⁻]相对大小的关系，这是理解溶液性质的核心内容。接着引入pH的定义及计算公式，让学生掌握用pH来定量表示溶液酸碱度的方法。随后通过典型范例详细讲解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，培养学生运用知识解决实际问题的能力。最后阐述了pH在医学、人体健康、环保、农业生产、科学实验和生产等多个领域的应用，体现了化学知识的实用性和重要性。 教学对象为高二学生，他们在初中阶段已经对溶液的酸碱性有了初步的认识，知道可以用pH表示溶液的酸碱度，但对于pH与[H⁺]的具体关系以及如何根据[H⁺]或[OH⁻]计算pH等知识还比较陌生。在思维能力上，高中生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，他们已经具备了一定的逻辑推理和分析问题的能力，但对于较为复杂的化学概念和计算，仍需要教师的引导和帮助。 在学习过程中，学生可能会在理解pH的概念、掌握pH的计算方法以及分析不同温度下溶液的酸碱性等方面遇到困难。例如，对于pH是[H⁺]的负对数这一概念，学生可能难以理解其数学意义和实际应用；在计算混合溶液的pH时，可能会因为涉及到多种离子的浓度计算和化学反应而感到困惑。此外，学生对于化学知识在实际生活中的应用可能缺乏足够的认识和体验，需要教师通过具体的实例引导学生将化学知识与生活实际联系起来，提高学生的学习兴趣和学习效果。因此，在教学过程中，教师应充分考虑学生的实际情况，采用生动形象的教学方法，帮助学生理解和掌握重点知识，突破难点问题。 教学环节一 课堂导入 【展示生活场景】同学们，老师先给大家展示几幅生活中的场景图片。第一幅是医院里医生在给病人做血液检查；第二幅是农民伯伯在给土地测酸碱度，准备种植合适的农作物；第三幅是工厂里工人在处理污水。大家想一想，在这些场景中，都涉及到一个很关键的化学概念，你们能猜到是什么吗？（给学生一些思考和发言时间，引导学生说出与溶液酸碱性相关的内容） 【引入pH的历史故事】大家说得很有道理。其实这里面都和溶液的pH密切相关。“pH”这个概念是由丹麦化学家彼得·索仑森在1909年提出的。当时他在一家啤酒厂工作，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，非常繁琐。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，于是就把它称为溶液的pH。就像我们生活中，用简单的方式去衡量复杂的事物会让我们的工作变得轻松一样，pH的出现也让我们对溶液酸碱性的衡量变得简单了。那么，pH与溶液中[H⁺]和[OH⁻]有什么关系，又该如何计算溶液的pH呢？接下来，就让我们一起揭开这些神秘的面纱。 【设计意图】 1.激发学生兴趣：通过展示生活中常见的场景图片，让学生直观地感受到化学知识在生活中的广泛应用，从而激发学生的好奇心和学习兴趣，提高他们参与课堂的积极性。 2.联系历史文化：介绍pH概念的起源故事，让学生了解化学知识背后的历史背景，增加知识的趣味性和文化内涵，同时也让学生明白科学的发展往往源于实际需求和不断的探索。 3.引发思考，导入新课：从生活场景和历史故事中引出关于pH与[H⁺]、[OH⁻]关系以及溶液pH计算的问题，自然地过渡到本节课的主题，使学生明确学习目标，带着问题去学习新知识，提高学习的主动性和有效性。 教学任务一 溶液的酸碱性与pH 活动一 引入pH概念 【引入】同学们，在初中化学中，我们已经用pH表示溶液的酸碱度。那pH与溶液中 又有什么关系呢？其实，“pH”是由丹麦化学家彼得·索仑森在1909年提出的。当时他在一家啤酒厂工作，经常要化验啤酒中所含 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 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 ）。接下来，我们就一起深入探究溶液的酸碱性与pH的关系。 【问题】大家思考一下，溶液的酸碱性是由什么决定的呢？ 【学生思考】回答：溶液的酸碱性由 和 相对大小决定（），当 时溶液呈酸性；当 时溶液呈中性；当 时溶液呈碱性。 【讲解】评价、强调：非常正确。并且在 时，中性溶液中 ；酸性溶液中 ；碱性溶液中 。可见，用 和 都可以表示溶液酸碱性的强弱。那如何通过溶液中的 或者 计算溶液的pH呢？pH是 的负对数，其计算公式为 。比如， 时， 的中性溶液，； 的碱性溶液，； 的酸性溶液，。 由此我们可以总结出，中性溶液的 ；碱性溶液的 ；酸性溶液的 ，并且pH越大，溶液的碱性越强；pH越小，溶液的酸性越强。 【设计意图】通过介绍pH概念的由来，激发学生的学习兴趣，引导学生思考溶液酸碱性的决定因素，进而引出pH的计算公式，为后续的学习做好铺垫。 【对应训练1】 的溶液，其pH为多少？ 【答案】 【解析】根据 的计算公式 ，将 代入公式即可计算出溶液的pH。 【对应训练2】常温下，某溶液的 ，则该溶液中 为多少？ 【答案】 【解析】由 可得，，将 代入可得 。 活动二 典型范例分析 【问题】我们来看两个典型的例子。 【例1】 盐酸，求溶液的pH。 【例2】常温下， 溶液，求溶液的pH。大家先思考一下解题思路。 【学生思考】回答：对于例1，盐酸是强酸，在溶液中完全电离，，这里 ，，所以 ，再根据 可得 。对于例2， 是强碱，先根据 求出 ， 在常温下为 ，，则 ，所以 。 【讲解】评价、强调学生的回答非常正确。在计算强酸溶液的pH时，直接根据酸的浓度求出 ，再代入 公式计算；而计算强碱溶液的pH时，要先根据 和 求出 ，再计算pH。这里需要注意 的值会随温度变化而变化。 【设计意图】通过典型例题的分析，让学生掌握强酸、强碱溶液pH的计算方法，加深对pH概念和计算公式的理解。 【对应训练3】常温下， 的 溶液，其pH为多少？ 【答案】 【解析】 是强酸，在溶液中完全电离，，这里 ，，所以 ，。 教学任务二 计算溶液pH的方法 活动一 单一溶液pH的计算 【引入】我们已经知道了溶液的酸碱性与pH的关系以及如何计算简单的强酸、强碱溶液的pH。接下来，我们进一步探讨单一溶液pH的计算方法。 【问题】对于不同类型的单一溶液，我们如何计算其pH呢？比如强酸溶液和强碱溶液。 【学生思考】回答：强酸溶液中 ，然后根据 计算；强碱溶液先根据 求出 ，再通过 求出 ，最后计算pH。 【讲解】评价、强调：非常好。比如 的 强酸溶液，，（忽略水电离出的 的浓度）； 的 强碱溶液，，，（忽略水电离出的 的浓度）。这里要注意忽略水电离出的离子浓度的前提是溶液浓度不是非常稀。 【设计意图】系统地总结单一溶液pH的计算方法，让学生掌握不同类型单一溶液pH的计算思路和公式应用。 【对应训练1】常温下， 的 溶液，其pH为多少？ 【答案】 【解析】 是强酸，，，，所以 ，。 【对应训练2】常温下， 的 溶液，其pH为多少？ 【答案】 【解析】 是强碱，，，，所以 ，，。 活动二 混合溶液pH的计算 【引入】在实际情况中，我们还会遇到混合溶液pH的计算问题。接下来，我们就来学习混合溶液pH的计算方法。 【问题】混合溶液有多种情况，比如强酸与强酸混合、强碱与强碱混合、强酸与强碱混合，我们分别应该如何计算呢？ 【学生思考】回答：强酸与强酸混合时，先根据 求出混合后的 ，再计算pH；强碱与强碱混合时，先根据 求出混合后的 ，再通过 求出 并计算pH；强酸与强碱混合时，要分恰好完全反应、酸过量、碱过量三种情况。恰好完全反应时溶液呈中性，（）；酸过量时，；碱过量时，，再通过 计算 进而求出pH。 【讲解】评价、强调：总结得很全面。我们通过具体的例子来加深理解。 【例1】计算填空：（1）常温下， 的 和 的 溶液按等体积混合后，求溶液的pH。（2）常温下，用 和 的强酸和强碱混合，使 ，求两溶液的体积比。对于（1）， 为强电解质，，。对于（2），设强酸体积为 ，强碱体积为 ，混合后溶液呈碱性，则 ，整理可得 ，所以 。 【设计意图】让学生掌握混合溶液pH的计算方法，通过具体例题的分析，提高学生运用公式解决实际问题的能力。 【对应训练3】常温下，将 的盐酸和 的 溶液等体积混合，求混合后溶液的pH。 【答案】 【解析】 的盐酸中 ， 的 溶液中 ，等体积混合时， 和 恰好完全反应，溶液呈中性，所以 。 3.1 水的电离和溶液的酸碱性 第2课时 pH的计算与测量 一、溶液的酸碱性与pH 1.溶液酸碱性判断 o酸性：[H⁺]＞[OH⁻] o中性：[H⁺]＝[OH⁻] o碱性：[H⁺]＜[OH⁻] 2.pH定义及计算 opH＝ -lg[H⁺] o不同温度对pH和酸碱性的影响 二、计算溶液pH的方法 1.单一溶液 o强酸：[H⁺]＝n·[HₙA]，pH＝ -lgnc o强碱：[OH⁻]＝n·[B(OH)ₙ]，[H⁺]＝KW/[OH⁻]，pH计算 2.混合溶液 o强酸与强酸混合：[H⁺]混计算及pH计算 o强碱与强碱混合：[OH⁻]混计算及pH计算 o强酸与强碱混合：分恰好反应、酸过量、碱过量情况 三、pH的测量 1.酸碱指示剂 2.pH试纸 o精密pH试纸 o广范pH试纸 3.pH计 四、pH的应用 1.医学 2.人体健康 3.环保 4.农业生产 5.科学实验和生产 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⁺]＝1.0×10⁻⁷mol·L⁻¹ C．[OH⁻]＝[H⁺]的溶液呈中性 D．在100°C时，纯水的pH<7，因此显酸性 【答案】C 【解析】A选项，只有在25°C时，pH＝7的溶液才呈中性，温度改变，水的离子积常数改变，pH＝7的溶液不一定呈中性，A错误；B选项，中性溶液中[OH⁻]＝[H⁺]，但不一定是[H⁺]＝1.0×10⁻⁷mol·L⁻¹，温度不同，水的离子积常数不同，中性溶液中氢离子浓度也不同，B错误；C选项，[OH⁻]＝[H⁺]的溶液一定呈中性，C正确；D选项，在100°C时，纯水的pH<7，但此时纯水中[OH⁻]＝[H⁺]，溶液呈中性，D错误。 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 【答案】C 【解析】A选项，不能将pH试纸放入溶液中，会污染溶液，应该用干燥、洁净的玻璃棒蘸取溶液，滴在pH试纸上，A错误；B选项，氯水具有强氧化性，能漂白pH试纸，不能用pH试纸测氯水的pH，B错误；C选项，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，操作正确，C正确；D选项，用干燥、洁净的玻璃棒蘸取溶液，滴在湿润的pH试纸上，若溶液为酸性，测量的pH会偏高，若溶液为碱性，测量的pH会偏低，若溶液为中性，测量的pH不变，D错误。 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 【答案】D 【解析】设强碱溶液体积为V₁，强酸溶液体积为V₂。pH＝13的强碱溶液中[OH⁻]＝0.1mol/L，pH＝2的强酸溶液中[H⁺]＝0.01mol/L，混合后pH＝11，即混合后[OH⁻]＝0.001mol/L。根据混合后[OH⁻]的计算公式(=0.001)，解得(=)，所以强碱与强酸的体积比是1∶9，D正确。 4.25°C，将100mL0.14mol·L⁻¹NaOH溶液与100mL0.06mol·L⁻¹硫酸溶液混合，所得200mL混合溶液的pH为() A．12 B．12.3 C．13 D．14 【答案】A 【解析】100mL0.14mol·L⁻¹NaOH溶液中(n(OH^-)=0.1L0.14mol/L = 0.014mol)，100mL0.06mol·L⁻¹硫酸溶液中(n(H+)=0.1L0.06mol/L = 0.012mol)。混合后(n(OH-))剩余(0.014mol - 0.012mol = 0.002mol)，混合溶液体积为200mL，即0.2L，则混合后([OH-]=0.01mol/L)，([H+]=1×10⁻¹²mol/L)，所以pH＝ -lg(1×10⁻¹²) = 12，A正确。 5.某探究小组在某温度下测定溶液的pH时发现：0.01mol·L⁻¹的氢氧化钠溶液，由水电离出的[H⁺]＝10⁻¹¹mol·L⁻¹。在相同温度下，0.1mol·L⁻¹氢氧化钠溶液的pH应为() A．13 B．12 C．11 D．10 【答案】B 【解析】0.01mol·L⁻¹的氢氧化钠溶液中([OH-]=0.01mol/L)，由水电离出的([H+]=10-11mol/L)，则该温度下水的离子积常数(Kw=[H+][OH-]=10-11= 10-13)。在相同温度下，0.1mol·L⁻¹氢氧化钠溶液中([OH-]=0.1mol/L)，则([H+]==10-12mol/L)，所以pH＝ -lg(1×10⁻¹²) = 12，B正确。 在本节课的教学中，通过理论讲解、实例分析和课堂练习等多种方式，学生基本掌握了溶液酸碱性与pH的关系以及pH的计算方法。但在教学过程中，也发现了一些问题。例如，部分学生对pH计算中涉及的离子浓度关系理解不够透彻，在处理混合溶液pH计算时容易出错。在今后的教学中，应加强对重点知识的深入讲解，多举一些不同类型的实例进行分析，增加课堂练习的难度和多样性，及时纠正学生的错误，加深学生对知识的理解和掌握。同时，对于pH在各领域的应用部分，可以结合更多实际案例，提高学生的学习兴趣和对知识的应用能力。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $