3.1 水与水溶液 第2课时（同步课件）化学鲁科版选择性必修1

鲁科版选择性必修 1 第三章 物质在水溶液中的行为 第2课时 水溶液的酸碱性与pH 第1节 水与水溶液 1 3 溶液的酸碱性与pH 1 pH的测定方法和调控的意义 溶液pH的计算 2 学习内容导览 2 1.理解水溶液的酸碱性与溶液中c平(H+)和c平(OH-)的关系，理解pH的定义及水溶液的酸碱性与pH的关系。 2.掌握水溶液pH的简单计算及检测溶液pH的方法，认识溶液酸碱性知识在生活、生产、健康等方面的应用价值。 重点：理解溶液酸碱性本质是c平(H+)和c平(OH-)相对大小，应用水的离子积Kw计算溶液pH。 难点：把握外界条件对溶液酸碱性、pH影响的平衡移动分析。 素养锚定·课标定位 由于水的电离，在水溶液中始终存在着H+和OH-，而且稀水溶液中Kw＝c平(H+)·c平(OH-)。那么，水溶液中H+、OH-的浓度与溶液的酸碱性有什么关系呢?水溶液的酸碱度又如何量度呢? 联想·质疑 酸性 ？ 碱性 情境启思·任务缘起 溶液的酸碱性 与pH 01 5 一、溶液的酸碱性与pH 任务一 溶液中c平(H+)和c平(OH-)的计算？ 利用水的离子积可以计算溶液中 H+ 或 OH- 的浓度。 例如，室温下测得某酸溶液中的c平(H+) 为 1.0×10-5 mol·L-1，根据 Kw = c平(H+)·c平(OH-) =1×10-14 mol2·L-2 可得该酸溶液中的 c平(OH-) 为： c平(OH-)＝ ＝ ＝1.0×10-9 mol·L-1 c平(H+) Kw 1.0×10-5 mol·L-1 1.0×10-14 mol2·L-2 分层研学·探理悟新 一、溶液的酸碱性与pH 任务一 溶液中c平(H+)和c平(OH-)的计算？ 1.下表列出了室温下一些溶液的 c平(H+) 或 c平(OH-)，请填上空缺的数据。 化合物 c/(mol/L) c平(H+)/(mol/L) c平(OH-)/(mol/L) HCl 1.0×10-2 1.0×10-2 HNO3 1.0×10-3 1.0×10-3 NaOH 1.0×10-2 1.0×10-2 KOH 1.0×10-3 1.0×10-3 1.0×10-12 1.0×10-11 1.0×10-12 1.0×10-11 2.由表中的数据能找出什么规律? ＞ ＞ ＜ ＜ 溶液呈酸性 溶液呈碱性 分层研学·探理悟新 1.溶液的酸碱性与c平(H+)和c平(OH－)的相对大小的关系式 知识总结 一、溶液的酸碱性与pH 在任一溶液中 c平(H+) ＞ c平(OH－) c平(H+) = c平(OH－) c平(H+) ＜ c平(OH－) 溶液呈酸性，c平(H+)越大，溶液的酸性越强 溶液呈中性 溶液呈碱性，c平(OH-)越大，溶液的碱性越强 分层研学·探理悟新 2.溶液的pH 知识总结 一、溶液的酸碱性与pH (1) 概念：pH是水溶液中氢离子浓度的负对数。 (2) 表达式： pH= -lg c平(H+) 适用范围： 用pH表示溶液的酸碱度时，pH的范围一般在0~14之间，即适用于1×10-14 mol/L≤c平(H+)或c平(OH-)≤1 mol/L的电解质稀溶液。 对于c平(H+)＞1 mol/L的酸性溶液或c平(OH-)＞1 mol/L的碱性溶液，直接用c平(H+)或c平(OH-)表示溶液的酸碱度。 分层研学·探理悟新 3.溶液的pH与溶液酸碱性的对应关系（25℃） 知识总结 一、溶液的酸碱性与pH 规律：室温(25℃)时，pH<7，[c平(H+) > 1.0×10-7 mol·L-1]，为酸性溶液；pH＝7，[c平(H+) = 1.0×10-7 mol·L-1]，为中性溶液； pH>7，[c平(H+) < 1.0×10-7 mol·L-1]，为碱性溶液。 中性 碱性增强 酸性增强 分层研学·探理悟新 10 溶液酸碱性判断的注意事项 1.任何情况下，均可根据溶液中c平(H+)和c平(OH-)的相对大小来判断溶液的酸碱性，不受温度影响。 2.在分析 pH、c平(H+)与溶液的酸碱性关系时，要注意溶液的温度。只有25 ℃时才能利用pH与7的大小关系或c平(H+)与1×10-7mol/L的相对大小来判断溶液的酸碱性。如只有在常温下，pH=7的溶液才是中性溶液。 3.常温下，pH=0的溶液不是酸性最强的溶液，pH=14的溶液也不是碱性最强的溶液。 一、溶液的酸碱性与pH 分层研学·探理悟新 (1)升高温度，水的电离平衡向电离方向移动，c(H+)增大，溶液呈酸性。 (2)任何温度下，利用溶液中c平(H+)和c平(OH-)的相对大小判断溶液的酸碱性。 (3)25 ℃时pH的范围通常是0~14。 (4)4 ℃时，纯水的pH=7。 × √ √ 例1.正误判断 × 一、溶液的酸碱性与pH 典例剖析·逻辑释疑 【变式1】根据公式计算下列溶液的pH(常温)，并比较其酸碱性的强弱。 (1)①c平(H+)=1×10-5 mol·L-1的溶液pH=　　　；  ②0.001 mol·L-1的稀盐酸pH=　　　；  ③0.005 mol·L-1的稀硫酸pH=　　　；  上述三种溶液酸性由强到弱的顺序：　　　 　(填序号)。 (2)①c平(H+)=1×10-9 mol·L-1的溶液pH=　　　；  ②c平(OH-)=1×10-4的溶液pH=　　　；  ③0.001 mol·L-1的稀NaOH溶液pH=　　　；  上述三种溶液碱性由强到弱的顺序为　　　　　(填序号)。   5 3 2 ③>②>① 9 10 11 ③>②>① 一、溶液的酸碱性与pH 典例剖析·逻辑释疑 溶液pH的计算 02 14 二、溶液pH的计算 任务二 如何计算溶液中的c平(H+)和pH（25℃）？ (2)纯水，先算c平(H+)=c水(H+) =c水(OH-)=(Kw)1/2= 1.0×10-7 mol/L，pH= - lgc平(H+)，lg2≈0.3；lg3≈0.5；lg5≈0.7； 稀酸溶液，H+来源于酸的电离和水的电离，OH-只来源于水的电离，且酸电离出的c酸(H+)>>c水(H+)，故c平(H+)≈c酸(H+)，pH= - lgc平(H+)； 稀碱溶液，OH-来源于碱的电离和水的电离，H+只来源于水的电离，且碱电离出的c碱(OH-)>>c水(OH-)，故c平(OH-)≈c碱(OH-)，c平(H+)= ，pH= - lgc平(H+)【pOH= - lg平c(OH-)， pH= 14 – pOH（常温）】。 (1) 公式：pH=﹣lgc平(H+)， c平(H+)·c平(OH-) = Kw 计算技巧：在加法运算中，相差100倍以上（含100）可忽略小的数！ 分层研学·探理悟新 二、溶液pH的计算 任务三 室温下，测得NaOH溶液的浓度为1.0×10-3mol·L-1，计算该溶液 的pH。 解： NaOH Na+ + OH- c/(mol·L-1) 1.0×10-3 1.0×10-3 因为 KW ＝ c平(H+)·c平(OH-) 所以 c平(H+)＝ pH ＝ -lgc平(H+)＝ -lg ＝ -lg ＝ 11.0 c平(OH-) KW c平(OH-) KW 1.0×10-14 1.0×10-3 分层研学·探理悟新 (1)强酸(或强碱)每稀释10倍，pH向7靠拢1个单位。 (2)弱酸(或弱碱)每稀释10倍，pH向7靠拢不到1个单位。 (3)酸碱溶液无限稀释，pH只能接近7。 知识总结 二、溶液pH的计算 1. 酸碱溶液的稀释时pH变化规律(常温) T1.(1)pH=3的醋酸加水稀释到原来的10倍，溶液的pH范围：　　　　。  (2)pH=12的氨水加水稀释到原来的10倍，溶液的pH范围：　　　　 。  3<pH<4 11<pH<12 分层研学·探理悟新 知识总结 二、溶液pH的计算 1. 酸碱溶液的稀释时pH变化规律(常温) T2.下列溶液被稀释后，计算所得溶液的pH(常温) 溶液稀释 pH pH=3的稀盐酸加水稀释100倍 pH=2的稀硫酸加水稀释100倍 pH=11的NaOH溶液加水稀释10倍 pH=12的Ba(OH)2溶液加水稀释10倍 pH=5的稀盐酸加水稀释1 000倍 pH=9的NaOH溶液加水稀释1 000倍 5 4 10 11 约为7，略小于7 约为7，略大于7 分层研学·探理悟新 知识总结 二、溶液pH的计算 2.单一溶液pH的计算 (2)若为碱性，先求c平(OH-) 后，由Kw求c平(H+)，再求pH (1)若为酸性，先求出c平(H+)后，由pH =-lg c(H+)求pH 例如：强酸(HnA)溶液的浓度为c mol/L，则c平(H＋)＝nc mol/L，pH＝ －lg c平(H＋)＝－lg (nc)。 例如：25 ℃，强碱[B(OH)n]溶液的浓度为c mol/L，c平(OH-)＝nc mol/L，则 c平(H＋)＝10-14/nc mol/L，pH＝－lg c(H＋)＝14＋lg (nc)。 分层研学·探理悟新 知识总结 二、溶液pH的计算 3.混合溶液pH的计算 (1)两种强酸混合：直接求出c混(H＋)，再据此求pH。 T3：计算pH=3的盐酸与pH=5的硫酸等体积混合后的pH。 c平(H＋) ＝ mol/L ＝5×10－4 mol/L V10－3＋V10－5 2V pH＝－lgc平(H＋)＝－lg(5×10－4)＝3.3 【结论】两种pH不同的强酸等体积混合时ΔpH≥2时，pH混=pH小+0.3 分层研学·探理悟新 知识总结 二、溶液pH的计算 (2)两种强碱混合：先求出c混(OH－)，再据Kw求出c混(H＋)，最后求pH。 关键：抓住OH- 进行计算！再转化为H+ T4：计算pH=10与pH=12的NaOH溶液等体积混合后的pH。 c平(OH－) ＝ mol/L ＝5×10－3 mol/L 10－4 V+10－2V 2V pH＝－lgc(H＋) ＝－ lg(2×10－12)＝11.7 【结论】两种pH不同的强碱等体积混合时ΔpH≥2 时，pH混=pH大- 0.3 3.混合溶液pH的计算 分层研学·探理悟新 (3)强酸强碱混合：“谁过量先求谁” pH=7（常温） ① 当n(H＋)＝n(OH－)时，恰好中和 ② 当n(H＋)＞n(OH－)时，酸过量 ③ 当n(H＋)＜n(OH－)时，碱过量 知识总结 二、溶液pH的计算 3.混合溶液pH的计算 分层研学·探理悟新 知识总结 二、溶液pH的计算 (4) 强酸、强碱溶液等体积混合后，pH的变化规律 (1) pH1+pH2 = 14 (2) pH1+pH2 ＞ 14 (3) pH1+pH2 ＜ 14 混合后为中性 pH=7 混合后为碱性 pH＞7 混合后为酸性 pH＜7 3.混合溶液pH的计算 分层研学·探理悟新 知识总结 二、溶液pH的计算 (5) 一强一弱等体积混合且pH之和等于14 (1)若为强酸、弱碱溶液，则混合后溶液显 性。 (2)若为弱酸、强碱溶液，则混合后溶液显 性。 碱 酸 3.混合溶液pH的计算 分层研学·探理悟新 例1.pH=2的盐酸与pH=4的硫酸，若按1∶10的体积比混合。混合后溶液的pH为　　。 3 二、溶液pH的计算 典例剖析·逻辑释疑 【变式1】0.015 mol·L-1的硫酸与0.01 mol·L-1的NaOH溶液等体积混合后溶液的pH是　 　。 2 酸过量，设混合前两溶液的体积均为V L 二、溶液pH的计算 典例剖析·逻辑释疑 【变式2】常温下，pH＝12的NaOH溶液和pH＝4的盐酸等体积混合后溶液的pH为________。 11.7 pH＝－lg (2×10－12)＝12－lg 2≈11.7 pH＝12的NaOH溶液，c(OH－)＝10－2 mol·L－1 pH＝4的盐酸，c(H＋)＝10－4 mol·L－1 碱过量 二、溶液pH的计算 典例剖析·逻辑释疑 pH的测定方法和调控的意义 03 28 任务四 【交流·研讨】如何测定溶液的酸碱度？ 三、pH的测定方法和调控的意义 1.酸碱指示剂 2.pH试纸 分层研学·探理悟新 1.酸碱指示剂法 知识总结 三、pH的测定方法和调控的意义 该方法只能确定pH的范围。常用的酸碱指示剂有甲基橙、石蕊和酚酞。 几种常用指示剂的变色范围和颜色变化如图所示： pH 1 2 3.1 4.4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 甲基橙 红色 橙色 黄色 石蕊 红色 紫色 蓝色 酚酞 无色 浅红色 红色 分层研学·探理悟新 2.pH试纸法 知识总结 三、pH的测定方法和调控的意义 (1) pH试纸的种类 广泛pH试纸：其pH范围是 (最常用)，可以识别的pH差约为 。 精密pH试纸：可判别0.2或0.3的pH差值。 专用pH试纸：用于酸性、中性或碱性溶液。 1～14 1 分层研学·探理悟新 2.pH试纸法 知识总结 三、pH的测定方法和调控的意义 (2) pH试纸的使用方法： 取一小块试纸放在干净的玻璃板上，用干净的玻璃棒蘸取溶液点在试纸的中央，待显色后，与标准的比色卡对比，得出溶液的pH。 (3) 使用pH试纸的注意事项： 不能用湿的玻璃棒蘸取待测液，也不能将 pH 试纸先用水润湿，否则会将待测液稀释，可能导致所测定的pH 不准确，使测定的酸性溶液的 pH 变大，碱性溶液的 pH 变小，但中性溶液不受影响； pH 试纸不能直接伸入待测液中，否则会污染待测液；具有漂白性或强氧化性的溶液不能用酸碱指示剂检验其酸碱性，也不能用 pH 试纸测定其 pH。 分层研学·探理悟新 3.酸度计法 知识总结 三、pH的测定方法和调控的意义 酸度计，又叫pH计，可用来精密测量溶液的pH，其量程为0~14。 人们根据生产与生活的需要，研制了多种类型的pH计，广泛应用于工业、农业、科研和环保等领域。 酸度计 分层研学·探理悟新 例1.正误判断 三、pH的测定方法和调控的意义 (1)使用pH试纸时应先将试纸润湿，然后再测定溶液的pH (2)用广泛pH试纸测得某溶液的pH为3.4 (3)酸度计是精确测定溶液pH的仪器 × × √ 典例剖析·逻辑释疑 【变式1】下列溶液一定显酸性的是( ) 三、pH的测定方法和调控的意义 A.溶液中c平(OH-)>c平(H+) B.滴加紫色石蕊溶液后变红色的溶液 C.溶液中c平(H+)=10-6 mol·L-1 D.溶液中水电离的c水(H+)=10-9 mol·L-1 B 典例剖析·逻辑释疑 溶液的酸碱性与pH的计算 溶液 酸碱性 pH的计算 pH=﹣lgc平(H+) c平(H+) ＞ c平(OH－)：酸性 c平(H+) = c平(OH－)：中性 c平(H+) ＜ c平(OH－)：碱性 酸、碱溶液的稀释 稀酸溶液和稀碱溶液的pH计算 混合溶液的pH计算 体系梳整·认知升华 B 1.关于溶液的酸性及酸性强弱的说法正确的是(　　) A.只要溶液中有H+，溶液就显酸性 B.H+浓度大于OH-浓度，溶液一定显酸性 C.H+浓度增大，溶液的酸性一定增强 D.强酸溶液的酸性一定比弱酸溶液的酸性强 当堂诊学·成效校验 D 2. 常温下，pH=13的强碱溶液与pH=2的强酸溶液混合，所得混合溶液的pH=11，则强碱溶液与强酸溶液的体积比是(　　) A.11∶1 B.9∶1 C.1∶11 D.1∶9 当堂诊学·成效校验 A 3.在室温下，由水电离产生的H+浓度为1×10-13 mol·L-1的溶液中，一定能大量共存的离子组是(　　) A.③⑤ B.①③ C.③④ D.②⑤ 当堂诊学·成效校验 B 4.某温度下，相同pH值的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释，平衡pH值随溶液体积变化的曲线如下图所示。据图判断正确的是（ ） A.Ⅱ为盐酸稀释时的pH值变化曲线 B.b点溶液的导电性比c点溶液的导电性强 C.a点KW的数值比c点KW的数值大 D.b点酸的总浓度大于a点酸的总浓度 当堂诊学·成效校验 感谢观看 更多练习见分层作业 鲁科版选择性必修 1 41 c混(H＋)＝ c混(OH－)＝ c 平(OH－)＝ c平(H＋)＝ c平(H＋)＝ mol·L－1＝1×10－3 mol·L－1 c平(H＋)＝ mol·L－1＝0.01 mol·L－1 反应后c平(OH－)＝ mol·L－1≈ mol·L－1 c平(H＋)＝ mol·L－1＝2×10－12 mol·L－1 ①K+、Cl-、N、S2-　②K+、Fe2+、I-、S　③Na+、Cl-、N、S　④Na+、Ca2+、Cl-、HC　⑤K+、Ba2+、Cl-、N $