水溶液中的离子平衡(选修4)教案.doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上31 弱电解质的电离【教学目标】之知识与技能1、了解强、弱电解质的概念、电离平衡常数2、复习物质分流的重要意义3、理解弱电解质的电离平衡以及浓度等条件对电离平衡的影响【教学目标】之过程与方法1、能够从组成和结构上加以理解强弱电解质和非电解质的概念2、能够从化学平衡移动的角度理解电离平衡及其移动【教学目标】之情感态度与价值观1、通过学习,巩固物质分类法的应用和分类的意义2、通过学习,意识到整个自然界实际就是各类物种相互依存、各种变化互相制约的复杂的平衡体系,而离子平衡就是其中的一个重要平衡【教学重点】弱电解质的电离平衡、电离平衡常数的意义【教学难点】弱电解质的电离平衡【
2、教学方法】讨论、实验探究、推理【课时安排】3课时【教学过程】【知识回顾】判断:NaCl溶液;干冰;液态的醋酸;铜;BaSO4固体;蔗糖;酒精;熔融的KNO3(1)以上物质能导电的是:_; (2)以上物质属于电解质的是:_;(3)以上物质属于非电解质的是:_;(4)以上物质属于强电解质的是:_。一、物质的分类物质:【思考】从物质分类图来看,单质是非电解质吗?为什么?盐酸、氨水呢?【讲解】单质即不是电解质又不是非电解质;盐酸、氨水都是混合物,混合物既不是电解质,也不是非电解质。【思考】电解质为什么能导电?【讲解】电解质导电的原因:在水溶液里或熔融状态自身能直接电离产生自由移动的离子【学与问】酸碱盐
3、都是电解质,在水中都能电离出离子。不同的电解质的电离程度是否相同?【实验探究】演示实验311 mol/L HCl1 mol/L CH3COOH与镁条反应的现象快慢溶液的pH00【思考】在本实验中,两个反应的实质是什么?影响它们反应速率的因素是什么?【讲解】实质:2HMgMg2H2,由于镁条大小相同,因此影响它们反应速率的因素是c(H),c(H)越大,反应的速率越快【思考】当酸溶液的物质的量浓度相等时,溶液中的c(H)是否相等?怎么判断?【讲解】当c(酸)相同时,c(H)受酸的强弱不同,电离程度就不相同,因此c(H)不一定相等;可以通过测定溶液的pH值来判断【思考】为什么相同体积、相同浓度的盐酸
4、和醋酸中,H浓度却不同?【讲解】在水溶液中,HCl易电离,CH3COOH较难电离;同时由于c(HCl)c(H),表明溶液溶液中HCl分子是完全电离的;但同浓度的醋酸溶液中:c(CH3COOH)c(H),说明醋酸只有部分电离【结论】不同电解质在水溶液中的电离程度不一定相同二、强、弱电解质1、定义:【学与问】哪些物质是强电解质?哪些物质又是弱电解质呢?2、常见的强弱电解质:【思考】为什么相同体积、相同浓度的盐酸和醋酸中,H浓度却不同?【讲解】水溶液中:CH3COOHHCH3COO的同时发生:HCH3COOCH3COOH,所以说,醋酸的电离过程是一个可逆过程,因此,在溶液中始终都有醋酸分子的存在,所
5、以c(CH3COOH)c(H),我们可以用图示来表示这个过程:vv(电离) v(离)v(结)v(结合)0 t【学与问】从图示来看,醋酸的电离过程有什么特点?当溶液中各成分的浓度不再改变时,电离和结合过程是否已经停止?【讲解】从vt图像来看,最终是v(电离)v(结合)0,此时溶液中的各成分的浓度不再改变,根化学平衡一样,体系处于一个动态平衡状态,我们把这个过程叫作电离平衡,它也是化学平衡的一种三、电离平衡1、定义:在一定条件下(温度、浓度),弱电解质在溶液中电离成离子的速率与离子结合生成分子的速率相等时,电离过程就达到了平衡状态【思考】完成教材P41的思考与交流【思考】电离平衡既然是一个动态平衡
6、,那么它有什么特征呢?2、特征:等:v(电离)v(结合)动:是动态平衡,v(电离)v(结合)0定:在一定条件下平衡建立后,溶液中弱电解质分子及其电离出的各离子浓度都将保持不变变:是相对平衡,平衡建立在特定条件下,当条件发生改变时,平衡发生相应的移动,适用勒夏特列原理吸:电离过程一般为吸热过程【思考】化学平衡会随着外界条件的改变而发生相应的改变,那么影响电离平衡的因素又有哪些呢?3、外界条件对电离平衡的影响内因:弱电解质本身的性质【讲解】由于电离平衡也是化学平衡的一种,所以,外界条件对化学平衡的影响同样适用于电离平衡,也符合勒夏特列原理浓度:越稀越电离【思考】在1 mol/L的CH3COOH溶液
7、中加入1 mol/L的HCl或CH3COONa,醋酸的电离将如何变化a、加入与弱电解质具有相同离子的强电解质,会抑制弱电解质的电离,平衡向逆向移动。(同离子效应)【思考】在1 mol/L的CH3COOH溶液中加入1 mol/L的NaOH或Na2CO3,醋酸的电离如何变化b、加入与弱电解质的离子反应的强电解质,会加大弱电解质的电离,平衡向正向移动温度:升高温度,电离平衡向电离的方向移动,弱电解质的电离程度增大【思考】同浓度的强酸与弱酸溶液中,它们的成分和性质有何不同?4、一元强酸与一元弱酸的比较相同物质的量浓度、相同体积的一元强酸(如HCl)与一元弱酸(如CH3COOH)的比较c(H)pH中和碱
8、的能力与活泼金属反应生成H2与金属反应开始的速率一段时间后反应的速率一元强酸大小相同相同大小一元弱酸小大小大相同c(H)、相同体积的一元强酸(如HCl)与一元弱酸(如(CH3COOH)的比较 c(酸)pH中和碱的能力与活泼金属反应生成H2与金属反应开始的速率一段时间后反应的速率一元强酸小相同小少相同小一元弱酸大大多大【思考】如何通过实验证明NH3H2O是弱碱?a、指示剂法:NH3H2O溶液变红红色变浅b、稀释法:氨水测c(OH)稀释100倍测c(OH) 【练习】一定温度下,醋酸溶液中有电离平衡:CH3COOHHCH3COO,当改变影响平衡的某一条件时,将体系中的变化情况填写下表:条件变化电离平
9、衡移动方向离子数目离子浓度导电性升高温度右移增多增大增强加水稀释右移增多减小减弱加少量冰醋酸右移增多增大增强加少量醋酸钠晶体左移H减少,CH3COO增多H减小,CH3COO增大增强加少量浓盐酸左移H增多,CH3COO减少H增大,CH3COO减小增强加少量NaOH右移H减少,CH3COO增多H减小,CH3COO增大增强四、电离方程式的书写及离子浓度大小的比较1、强电解质电离时用“”:多元强酸(碱、盐)一步电离 HClHCl H2SO42HSO42 KOHKOH Ba(OH)2Ba22OH NaClNaCl Ba(NO3)2Ba22NO32、弱电解质的电离用“”表示一元弱酸的电离 HFHF CH3
10、COOHHCH3COO二元弱酸的电离:分步电离,且以第一步为主 第一步 第二步 H2SHHS HSHS2 H2CO3HHCO3 HCO3HCO32 H2SO3HHSO3 HSO3HSO32离子浓度的大小:以H2S为例:c(H)c(HS)c(S2)三元弱酸的电离:分步电离,且以第一步为主离子浓度:c(H)c(H2PO4)c(HPO42)c(PO43)酸 性:多元弱酸的酸性以第一步电离为主多元弱碱的电离:一步电离:【讲解】电离平衡与化学平衡都是动态平衡,所以,电离平衡也有平衡常数,叫做电离常数。请阅读教材P42的科学视野五、电离常数1、一元弱酸电离平衡常数CH3COOHCH3COOH K2、一元弱
11、碱电离平衡常数NH3H2ONH4OH K【思考】一元弱电解质的电离只有一步,那么对于多元弱酸的电离常数又该如何表示?3、多元弱酸是分步电离,每步各有电离常数。如:H3PO4H3PO4HH2PO4 K17.5103H2PO4HHPO42 K26.2108HPO42HPO43 K32.21013【学与问】请阅读P43的表31中几种多元弱酸的电离常数,比较各级电离常数之间的关系,结合多元弱酸分布电离的电离程度来看,由此我们可以得到什么规律?4、K的意义:5、影响因素:【练习】1某一元强酸X和某一元弱酸Y的水溶液中,c(H)均为1102 mol/L,各取这两种溶液10 mL分别与足量金属镁反应。下列叙
12、述中正确的是A产生H2量:XY B反应消耗镁的量:XYC反应起始时速率:XY D反应一段时间后速率:XY 2把0.05 mol NaOH固体分别加入100 mL下列液体中,溶液的导电能力变化不大的是 A蒸馏水 B0.5 mol/L的盐酸 C0.5 mol/L的 醋酸 D0.5 mol/L的 NH4Cl 溶液3化合物HIn在水溶液中存在以下电离平衡,HIn(aq)(红色)H(aq)In(aq)(黄色),故可用于作酸碱指示剂。现有浓度均为0.02 mol/L的下列溶液:盐酸 石灰水 NaCl溶液 NaHSO4溶液 NaHCO3溶液 氨水;其中能使指示剂显红色的是A B C D4、在稀氨水中存在下列
13、平衡:NH3H2ONH4OH,当改变外界条件时,平衡移动方向及溶液中离子浓度的变化如表:改变条件平衡移动方向离子数目离子浓度导电性电离程度微热通少量HCl气体加少量NaOH固体加少量NH4Cl固体加水稀释32 水的电离和溶液的酸碱性【教学目标】之知识与技能1、了解水是一种弱电解质,了解水的离子积常数所表示的意义2、掌握水的离子积的应用、酸碱中和滴定的实验操作及误差分析3、能进行pH的简单技术,能进行溶液混合的pH大小讨论4、练习使用pH计测定中和反应过程中溶液pH的变化,绘制滴定曲线【教学目标】之过程与方法1、通过与同学的合作、交流、,了解水的电离和溶液的酸碱性2、通过师生间的合作交流,学会p
14、H计算方法、技巧和数学推理过程,掌握酸碱中和滴定的实验操作及反应曲线的绘制【教学目标】之情感态度与价值观1、通过研究水的电离、溶液的酸碱性,感受溶液的酸碱性与人类生成、生活的关系,培养学生学习化学的兴趣2、通过对计算问题的思考和交流,培养从事科学探究的能力和综合素质3、通过探究实践获得,理解其设计原理,了解化学定量分析的方法,并学会用图像和表格的方式去分析问题,培养从事科学研究的能力【教学重点】【教学难点】【教学方法】讨论、实验探究、推理、讲练结合【课时安排】8课时【教学过程】【知识回顾】溶液导电能力的强弱受哪些因素的影响?【讲解】离子浓度和离子所带电荷数【学与问】生活中的水,比如自来水能导电
15、吗?蒸馏水呢?为什么?【讲解】生活中的水都能导电,蒸馏水也能导电。因为在水中存在自由移动的离子【思考】请写出H2S的电离方程式,思考:与S同族的O的氢化物H2O能电离吗?【讲解】【思考】水能否像H2S一样电离出O2?【讲解】H2O比H2S稳定,水的第一步电离已极其微弱,故水不能电离出O2一、水的电离1、水的电离【讲解】水是一种极弱的电解质,能微弱地电离,同时跟其他物质的电离一样,也是一个吸热过程H2OH2OH3OOH H0简写为:H2OHOH H0【思考】在纯水中,c(H) 与c(OH)有何关系?【讲解】精确的实验证明纯水中:【学与问】根据电离平衡的影响因素以及水的离子积常数的影响因素来分析,
16、哪些因素会影响水的电离呢?2、影响水的电离的因素温度:【思考】纯水中,温度改变后,溶液的酸碱性将如何变化?【讲解】温度发生改变,水的电离程度增大,但水电离出一个H就必然会电离出一个OH,所以c(H)和c(OH)始终相等,故溶液仍呈中性酸、碱:抑制水的电离【学与问】若向纯水中加入强酸的酸式盐,水的电离程度会怎样变化?【讲解】H2OHOH,NaHSO4NaHSO42,向纯水中加入强酸酸式盐NaHSO4,由于酸式盐电离产生H,使c(H)增大,使水的电离平衡左移,水的电离程度减小含有弱酸根离子或弱碱阳离子的盐:促进水的电离【讲解】弱酸盐:,弱碱盐:在纯水中加入含弱酸根离子或弱碱阳离子的盐,因它们能跟水
17、电离出的H或OH结合生成弱电解质,使水的电离平衡右移,水的电离程度增大【学与问】若向纯水中加入活泼金属,水的电离程度会怎样变化?【讲解】2Na2H2NaH2。向纯水中加入活泼金属如Na,由于活泼金属能与水电离出的H直接作用,产生H2,促进水的电离,即使水的电离平衡右移,水的电离程度增大【学与问】你能写出水的电离常数的计算式吗?水的浓度该如何处理?当温度一定时,水的电离常数有何特点?【讲解】因为是纯水,其浓度可以看作“1”,在电离常数表达式中不需要考虑水的浓度,所以水的电离常数表达式为:Kc(H)c(OH),当温度一定时,如25时,K(H2O)c(H)c(OH)1014,而100时为1012,所
18、以当温度一定时,水的电离常数即c(H)与c(OH)的乘积为一个常数,所以我们也把水的电离常数叫做水的离子积常数,简称水的离子积3、水的离子积定义:一定温度时,水溶液中c(H)与c(OH) 的乘积是一个常数,叫做水的离子积常数,简称水的离子积。写作:Kw【阅读】请分析P46的表32不同温度下水的离子积常数表,看看有什么规律?【讲解】从表中可以看出,随着温度的升高,水的离子积增大。而在室温下,水的离子积变化不大,因此可以忽略温度对离子积的影响室温时:【讲解】同时我们也可以看出,随着温度的升高,水的离子积也在增大,这是因为水的电离过程也是一个吸热过程,而升高温度,平衡向吸热方向移动,所以水的离子积增
19、大【学与问】已知常温时,c(H)107 mol/L的溶液为酸性。在某温度下,某溶液中的KW 1012,且c(OH)106 mol/L,求该温度下此溶液的酸碱性【讲解】根据KWc(H)c(OH)可知,c(H)106c(OH),所以溶液呈中性影响因素【讲解】升高温度平衡右移电离程度增大c(H)和c(OH)同时增大Kw增大,升高温度,水的电离程度增大,水的离子积增大温度:【思考】根据电离平衡的电离常数推测,在纯水中加入酸碱盐,KW将如何变化?【讲解】在纯水中存在电离平衡H2OHOH,当向其中加入酸(如HCl)时,c(H)增大,平衡向左移动,c(OH) 减小;当向其中加入碱(如NaOH)时,c(OH)
20、 增大,平衡向左移动,c(H)减小;但在常温的各种情况下,KWc(H)c(OH)1014 不变电解质:电解质不影响KW 【结论】KW只受温度影响【思考】在酸性溶液中,是否含有OH?碱性溶液中是否含有H?为什么?【讲解】由于水的电离,无论是酸还是碱,都会抑制水的电离,根据勒夏特列原理,酸、碱都不能使水不发生电离,而只是减弱其电离程度。所以,无论是酸性溶液还是碱性溶液,又或者是中性溶液中,均存在H和OH,只是含量多少不同。且存在关系KWc(H)c(OH) 是一个常数【学与问】在酸性溶液或碱性溶液中,水电离出的H和OH的浓度有什么关系?【讲解】根据H2OHOH可以看出,水电离出一个H就必然会电离出一
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- 水溶液 中的 离子 平衡 选修 教案
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