高2下册鲁科版化学 第三章 第1节 水溶液(第2课时) 逐字稿-4,725字

  师:同学们好,今天我们继续学习水溶液。上节课我们学习了水的电离,认识了水的离子积常数。它不仅适用于纯水,也适用于酸、碱、盐的稀溶液。利用水的离子积,我们可以计算出溶液中氢离子或氢氧根离子的浓度。不同温度下,水的离子积数值不同,室温下水的离子积常数为(1.0×10^{-14}) 。

  我们知道,由于水的电离,水溶液中既存在氢离子,又存在氢氧根离子,那么溶液的酸碱性与氢离子浓度、氢氧根离子浓度有怎样的关系呢?下面请同学们利用粒子机完成下表。这里,因为水的电离程度很小,所以在盐酸溶液、硝酸溶液中,我们忽略水电离出的氢离子;在氢氧化钠、氢氧化钾溶液中,忽略水电离出的氢氧根离子。

  同学们算好了吗?我们一起来看。在盐酸溶液中,氢氧根离子浓度为(1.0×10^{-12})摩尔每升;在硝酸溶液中,氢氧根离子浓度为(1.0×10^{-11})摩尔每升。在氢氧化钠溶液中,氢离子浓度为(1.0×10^{-12})摩尔每升;在氢氧化钾溶液中,氢离子浓度为(1.0×10^{-11})摩尔每升。

  根据表中数据,能发现什么规律呢?可以看出,在酸性溶液中也存在氢氧根离子,只是氢离子浓度大于氢氧根离子浓度;在碱性溶液中也存在氢离子,只是氢氧根离子浓度大于氢离子浓度。下面我们来整理一下:酸性溶液中,氢离子浓度大于氢氧根离子浓度,且氢离子浓度越大,酸性越强;碱性溶液中,氢离子浓度小于氢氧根离子浓度,且氢氧根离子浓度越大,碱性越强;中性溶液中,氢离子浓度与氢氧根离子浓度相等。这样我们就得到了溶液酸碱性与氢离子浓度、氢氧根离子浓度的相对大小关系。

  大家能根据室温下水的离子积,计算出室温下氢离子浓度与溶液酸碱性的关系吗?经过计算,我们发现在室温下,中性溶液中氢离子浓度等于(1.0×10^{-7})摩尔每升;酸性溶液中氢离子浓度大于(1.0×10^{-7})摩尔每升;碱性溶液中氢离子浓度小于(1.0×10^{-7})摩尔每升。根据氢离子浓度与(1.0×10^{-7})摩尔每升的关系,就可以判断室温下溶液的酸碱性。

  请同学们思考下面这个问题:100摄氏度时,水的离子积为(5.5×10^{-13}) ,那么在纯水中,氢离子浓度还是(1.0×10^{-7})摩尔每升吗?

  生:(思考、计算)

  师:经过计算,我们发现此时纯水中的氢离子浓度大于(1.0×10^{-7})摩尔每升。那么此时的纯水还呈中性吗?温度升高,水的电离程度增大,在纯水中,氢离子浓度与氢氧根离子浓度依然相等,所以此时的纯水当然呈中性。根据这道思考题,大家有什么感悟呢?

  生:(思考、回答)

  师:我们可以看出,判断溶液酸碱性,要依据氢离子浓度与氢氧根离子浓度的相对大小。而使用氢离子浓度与(1.0×10^{-7})摩尔每升的关系时,要注意温度。同学们理解得怎么样呢?我们来看下面三个判断题。第一题,当溶液中氢离子浓度与氢氧根离子浓度相等时,溶液一定呈中性,这个说法对吗?

  生:对。

  师:第二句话,当氢离子浓度等于(1.0×10^{-7})摩尔每升时,溶液一定呈中性。根据刚才的分析,在100摄氏度的水溶液中,呈中性时,氢离子浓度大于(1.0×10^{-7})摩尔每升,所以氢离子浓度等于(1.0×10^{-7})摩尔每升的溶液未必呈中性。这句话对吗?

  生:不对。

  师:第三题,一定温度下,某酸性溶液中氢离子浓度与氢氧根离子浓度的比值越大,酸性越强。这句话对吗?

  生:对。

  师:我们还可以如何表示溶液的酸碱性呢?在实际应用中,人们常用pH来表示溶液的酸碱性。什么是pH呢?请同学们看下面的资料。

  生:(阅读资料)

  师:相信同学们已经找到了答案。氢离子浓度的负对数,我们称为溶液的pH。根据这个计算公式,就可以由氢离子浓度算出相应的pH。那么在室温下,水溶液中pH、氢离子浓度与酸碱性有什么关系呢?我们来看这张图片,下面一行数字是氢离子浓度,上面一行数字是由氢离子浓度计算出的pH。

  根据前面的分析,室温下,氢离子浓度等于(1.0×10^{-7})摩尔每升时,溶液呈中性,此时pH等于7;当氢离子浓度大于(1.0×10^{-7})摩尔每升时,溶液呈酸性,此时pH小于7,且氢离子浓度越大,pH越小;当氢离子浓度小于(1.0×10^{-7})摩尔每升时,溶液呈碱性,此时pH大于7,且氢离子浓度越小,pH越大。

  根据刚才的分析,我们可以继续完成这张表格。在室温下,中性溶液的pH等于7,酸性溶液的pH小于7,碱性溶液的pH大于7。根据刚才的分析,同学们能完成下面的判断吗?第一题,一定温度下,碱性溶液pH越大,碱性越强,对吗?

  生:对。

  师:第二题,当pH小于7时,溶液一定呈酸性。就像刚才分析氢离子浓度与(1.0×10^{-7})摩尔每升的关系一样,室温下,氢离子浓度大于(1.0×10^{-7})摩尔每升时,溶液显酸性,若温度改变,情况就未必了。这句话对吗?

  生:不对。

  师:第三句话,一定温度下,pH相同的强酸溶液和弱酸溶液中氢离子浓度相同。我们知道pH是氢离子浓度的负对数,pH相同,氢离子浓度就相同,与强酸溶液还是弱酸溶液无关。这句话对吗?

  生:对。

  师:下面我们来看pH的应用。在农业上,土壤的pH关系到农作物的生长;在医学上,血液等的pH关系到人们的健康;科学实验中的pH会影响实验结果;工业生产中的pH会影响产品质量。因此,测试和调控溶液的pH具有重大意义。下面我们来看溶液pH的测定方法。

  在实验室中,我们常用广泛pH试纸对溶液的pH进行粗略测量,也会用酸度计进行精确测量。那么,pH试纸应该如何使用呢?取一片试纸放在干净的玻璃板上,用干净的玻璃棒蘸取溶液,点在试纸中央,待显色后与标准比色卡对比,得出溶液的pH。

  请同学们思考这个问题,是否应该先湿润pH试纸,再将待测液滴到pH试纸上呢?

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