水的電離和溶液的pH值
教學目標
知識目標
了解水的電離和水的離子積；
了解溶液的酸堿性和pH值的關系
掌握有關pH值的簡單計算。
能力目標
培養學生的歸納思維能力及知識的綜合應用能力。
通過酸、堿對水的電離平衡的影響的討論，培養學生運用所學的電離理論，獨立分析問題、解決問題的能力。
通過pH的教學，培養學生的計算能力，并對學生進行科學方法教育。
情感目標
對學生進行對立統一及事物間相互聯系與相互制約的辯證唯物主義觀點的教育。
教學建議
教材分析
本節的第一部分重點介紹水的電離和水的離子積常數，是對上一節電離平衡的具體應用，同時又為接下來學習溶液酸堿性作必要的準備。一開始，教材根據水有微弱導電性的實驗結論，說明水是極弱的電解質，突出了化學研究以實驗事實為依據的原則。然后，應用電離平衡理論，用電離平衡常數推導出水的離子積常數，使水的離子積常數的概念有了充分的理論依據，也反映了兩個常數之間的內在聯系，便于學生理解溫度、濃度等外界條件對水的離子積常數的影響。
本節的第二部分為溶液的酸堿性和pH。教材首先指出常溫下即便是在稀溶液中，水的離子積仍然是一個常數，由此進一步說明c(H+)和c(OH－)的相對大小是決定溶液的酸堿性的根本原因。在具體分析了溶液的酸堿性和c(H+)、c(OH－)的關系之后，結合實際說明了引入pH的必要性，這也為后面討論pH的范圍埋下了伏筆。在給出了pH的表達式之后，教材隨即介紹了pH的簡單計算，并在分析計算結果的基礎上討論了溶液的酸堿性和pH的關系，最后強調了pH的應用范圍。
從教材編排的看，整節內容環環相扣、層層遞進，成為一個前后緊密聯系的整體。
教材還安排了“資料”和“閱讀”，這不僅可以豐富學生的知識，更有利于培養學生理論聯系實際的良好學習習慣。
還應注意的是，根據新的國家標準，教材將“pH值”改稱為“pH”。教學中要以教材為準，不可讀錯。
教法建議
遷移電離平衡理論學習水的電離。可以提出這樣的問題“實驗證明水也有極弱的導電性，試分析水導電的原因”，以問題引發學生的思考，由學生自己根據所學的電離理論得出“水是極弱的電解質，純水中存在水的電離平衡”的結論。對于學生層次較高的班級，利用化學平衡常數推導水的離子積常數，可以在教師指導下由學生獨立完成；對于學生層次較低的班級，可以以教師為主進行推導。
推導水的離子積常數，目的在于使學生認識水的離子積常數與水的電離平衡常數之間的聯系，更好地理解水的離子積常數只隨溫度變化而變化的原因。教學中切不可把重點放在使學生掌握水的離子積常數的推導方法上。
可以利用電腦動畫，演示水的電離過程，增強直觀性，加深學生對知識的理解，并激發學生興趣，鞏固所學知識。
討論溶液的酸堿性時，應先讓學生分析酸、堿對水的電離平衡的影響，分析水中加入酸或堿后c(H+)和c(OH－)的變化。再根據KW =K·c(H2O) ，說明對于稀溶液而言，c(H2O)也可看作常數。因此，只要溫度一定，無論是純水還是稀溶液在KW都為常數，或者說c(H+) 和c(OH－)的乘積都是定值。進而得出水溶液的酸堿性是由c(H+)和c(OH－)的相對大小所決定的結論，并具體說明二者之間的關系。
關于pH的教學可以分以下幾步進行。先說明引入pH的意義，再給出計算式，介紹有關pH的簡單計算，最后總結溶液的酸堿性和pH的關系，并強調pH的使用范圍。對于學生層次較高的班級，可以讓學生通過討論來確定pH的使用范圍。
可安排學生課下閱讀課后的“資料”和“閱讀”材料，開闊視野，增長知識。
教學設計示例
重點：水的離子積， 、 與溶液酸堿性的關系。
難點：水的離子積，有關 的簡單計算。
教學過程
引言：
在初中我們學習了溶液的酸、堿度可用pH值表示，這是為什么呢？為什么可以用pH表示溶液的酸性，也可以表示溶液的堿性？唯物辯證法的宇宙觀認為：“每一事物的運動都和它周圍的其他事物相互聯系著和相互影響著。”物質的酸堿性是通過水溶液表現出來的，所以，先研究水的電離。
1.水的電離
［實驗演示］用靈敏電流計測定純水的導電性。
現象：靈敏電流計指針有微弱的偏轉。
說明：能導電，但極微弱。
分析原因：純水中導電的原因是什么？
結論：水是一種極弱電解質，存在有電離平衡：
在25℃時，1L純水中（即55.56mol/L）測得只有 的 發生電離。
（1）請同學生們分析：該水中 等于多少？ 等于多少？ 和 有什么關系？
①
②
③
（2）水中
這個乘積叫做水的離子積，用 表示。
（3）請同學從水的電離平衡常數推導水的離子積K。
（4）想一想
①水的電離是吸熱？還是放熱？
②當溫度升高，水的離子積是： （升高，降低或不變）
③當溫度降低，水的離子積是： （“增大”，“減小”或“不變”）
［結論］水的電離是個吸熱過程，故溫度升高，水的 增大。25℃時，
；100℃時， 。
（5）水的離子積是水電離平衡時的性質，它不僅適用于純水，也適用于任何酸、堿、鹽稀溶液。即溶液中
①在酸溶液中， 近似看成是酸電離出來的 濃度， 則來自于水的電離。
且
②在堿溶液中， 近似看成是堿電離出來的 濃度，而 則是來自于水的電離。
［想一想］
為什么酸溶液中還有 ？堿溶液中還有 ？它們的濃度是如何求出來的？
2.溶液的酸堿性和pH
（1）溶液的酸堿性
常溫時，溶液酸堿性與 ， 的關系是：
中性溶液： ， ， 越大，酸性越強， 越小，酸性越小。
堿性溶液： ， ， 越大，堿性越強， 越小，堿性越弱。
（2）溶液酸堿性的表示法：
①當 或 大于1mol/L時，可直接用 或 來表示溶液酸堿性。
②若 或 小于1mol/L，如 ，或 ，這種表示溶液酸堿就很不方便，化學上采用pH來表示溶液酸堿性的強弱。
pH為氫離子物質的量濃度的負常用對數，表示溶液酸堿度強弱。
教學設計示例
重點、難點剖析：
1.影響水電離的因素
（1）溫度：電離過程是一個吸熱過程，溫度越高，水電離程度越大， 也增大。
25℃時，
100℃時，
（2）酸或堿電離出來的 或 都會抑制水的電離，使水電離出來的 與 濃度減小。其對水的電離抑制程度決定于酸堿的 或 ，而與酸堿的強弱無關。
（3）溶液的酸堿性越強，水的電離度不一定越小。（具體實例待學習鹽水解時介紹）
2.在酸、堿、鹽溶液中，水電離出來的
（1）酸溶液中：溶液中 約等于酸電離出來的 ，通過求溶液中 ；水電離出來的 等于 ；
（2）堿溶液中：溶液中 約等于堿電離出來的 ，通過求溶液 ，此 就是水電離出的 且等于溶液中水電離出來的 。
（3）在水解呈酸性鹽溶液中，溶液中 等于水電離出來的 ；
在水解呈堿性鹽溶液中，溶液中 等于水電離出來的 。
總結、擴展
要 點 | 內 容 |
水（或溶液）離子積 | （25℃） |
溶液pH |
|
溶液酸堿性與pH | ：
|
擴展
1.已知強酸、強堿稀溶液的pH，等體積混合后，求混合液pH（近似計算）
適用于選擇題型與填空題型的速算規律。
混合前 | 混合后 | 條件 |
|
| 強酸，強堿等體積混合，
|
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| |
|
|
2.強酸強堿混合呈中性時二者體積與pH變化規律
（1）若pH酸＋pH堿＝14，則 ；
（2）若pH酸＋pH堿＞14，則 ；
（3）若pH酸＋pH堿＜14，則
3.強酸（弱堿），弱酸（強堿）加水稀釋后的pH變化規律：
（1）強酸， ，加水稀釋 倍，則 ；
（2）弱酸， ，加水稀釋 倍，則 ；
（3）強堿， ，加水稀釋 倍，則 ；
（4）弱堿， ，加水稀釋 倍，則 ；
（5）酸堿無限稀釋，pH只能接近于7，酸不可能大于7，堿不可能小于7。
二個單位，由13變為11。溶液中 減少， 增大，pH變小。
例1 等體積的 和 的兩種鹽酸溶液，混合后，求混合液pH？（設體積變化忽略不計）。
解：設混合前兩種鹽酸體積都為
混合前：
， ，溶液中
， ，溶液中
混合后，溶液中氫離子物質的量是原兩種溶液中 物質的量總積。
即
∴
答 混合液pH為3.3。
例2 指導學生練習。
和 的兩種 溶液等體積混合，求混合液的pH？
教學設計示例
板書設計
第二節 水的電離和溶液pH
一、水的電離與離子積
1.水的電離
2.水的離子積
常溫下，
（ 僅是溫度函數）
3.影響水電離的因素
（1）溫度：水的電離是吸熱過程，升溫促使電離， 增大。
（2）溶液中 ， 濃度增大，均抑制水的電離，但 不變。
二、溶液的酸堿性與pH值
溶液中 小于1mol/L時，用pH來表示溶液的酸堿性。
關鍵掌握求不同溶液中的 。
探究活動
pH等于13與pH等于9的兩NaOH溶液等體積混合后，所得溶液的pH是多少？
pH等于1與pH等于5的兩強酸溶液各10mL，混合后溶液的pH是多少？
并結合以上兩題總結出規律。
參考答案：兩NaOH溶液等體積混合
分析 先求出兩溶液的 ，繼而求出混合溶液的 ，再據水的離子積求出混合溶液的 ，并取 負對數，即可計算出兩強堿溶液混合后的pH。
解：pH =13， = ， = 。PH =9， ， 。
混合后溶液的 為：
混合后溶液的 為：
混合后溶液的pH為：
兩強酸溶液混合：
分析 pH等于1的強酸溶液 為 ，pH值等于5的強酸溶液 為 ，混合后溶液的 要用原兩強酸所含 的物質的量除以混合后溶液的體積。
解：兩強酸溶液混合后的氫離子濃度為：
混合溶液的pH為：
小結：兩種強堿溶液等體積混合，所得溶液pH由堿性強的溶液決定，比堿性強的原溶液pH略小，其值為－0.3。兩種強酸溶液等體積混合，所得溶液的pH由酸性強的溶液決定，比酸性強的原溶液pH略大，其值為+0.3。