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5.2认识物质的量浓度(第一课时)


资源信息表
标 题:
认识物质的量浓度(教学设计) pH、物质的量浓度、水的电离、溶液酸碱性

关键词:

本节课通过酸雨的 pH 引入物质的量浓度概 描述: 念,通过师生互动的方式,让学生自我建构得出 物质的量浓度概念;从实验事实入手引出水的电 离,通过实验数据的探究分析理解水的离子积以 及溶液酸碱性的本质; 并总结溶液的酸碱性和 pH 的关系。培养学生归纳、思维能力,并进行科学 方法以及有关辩证唯物主义观点的教育。

学科: 作者: 地址: Email:

化学高中一年级第二学期(试用本)>上科版>第五章>第二 节>第一课时 余方喜



位:

上海市松江二中

上海市松江区中山东路 250 号

Drizzl-yu@163.com

5.2

认识物质的量浓度(共两课时)
溶液酸碱性强弱的测定方法

第 1 课时
[设计思想]

本节内容是化学基本概念与理论知识的融合,两个内容均属化学核心知识。 通过酸雨的 pH 引入物质的量浓度概念,自然流畅。物质的量浓度在生产和研究中有广 泛的应用。这个概念的建立可在对质量分数概念回忆并评价的基础上通过师生互动的方式, 让学生自我建构得出结论。教师不必贪图教学的快节奏,包办代替。可根据学生理解情况, 酌情提出一些问题让学生运用物质的量浓度的概念进行辨析。 水的电离对学生了解溶液的酸碱性以及 pH 具有重要的意义,也为今后继续学习奠定了 很重要的基础。教学中可从实验事实入手,说明水是一种极弱的电解质,只能微弱地电离, 并存在着电离平衡。由此引出水的离子积,并使学生了解水的离子积是个很重要的常数。然 后通过实验数据的探究分析理解在 25℃时,任何物质的溶液中 KW=c(H+)· c(OH-)=10-14。在 处理溶液的酸碱性和 pH 的关系时可从 KW 出发, 在学生了解溶液中 c(H+)和 c(OH-)关系基础 上理解溶液酸碱性的本质, 并进行矛盾的对立统一, 以及事物间的相互联系和相互制约等辩 证唯物主义观点的教育。 关于 pH 的教学可以分以下几步进行:先说明引入 pH 的意义,再给出计算式,介绍有 关 pH 的简单计算,最后总结溶液的酸碱性和 pH 的关系。

一.教学目标
1.知识与技能
(1)水的电离和溶液的 pH(B) (2)物质的量浓度概念(B) (3)有关物质的量浓度的计算(B)

2.过程与方法
(1)通过物质的量浓度概念的建构,认识科学概念的建立过程。 (2)通过 pH 与溶液酸碱性关系的学习、归纳等思维过程,经历科学方法的学习。

3.情感态度与价值观
通过 pH 与溶液酸碱性关系的学习,了解对立统一规律及事物间相互联系与相互制约规 律。

二.教学重点和难点
1.重点
pH 的数学表达式,物质的量浓度的概念,溶液酸碱性与 pH 的关系。

2.难点
物质的量浓度概念的建立

三.教学用品
pH 试纸、pH 计、0.1mol/LH2SO4、0.1mol/L NaOH 溶液、灵敏电流计、纯水、学生电 源

四.教学流程
1.流程图
酸雨 定义
1

pH 测

2

物质的量浓

2

概念

3

水的

定方法
3 3

度概念建立 pH 与

巩固

电离

溶液酸

碱性本质

酸碱性

小结

2.流程图说明
pH 测定 1:通过 0.1mol/LH2SO4 和 NaOH 溶液的 pH 测定熟悉操作与 pH 试纸使用注意 事项。 物质的量浓度 2:引导学生评价质量分数浓度在应用中不足的基础上,自主建构,得出 结论,再强化巩固。 pH 与酸碱性 3:在介绍水的电离基础上,先通过实验数据引导学生得出在 25℃时,任 何物质的溶液中 KW=c(H+)· c(OH-)=10-14 的结论,在归纳出溶液酸碱性本质,通过问题的形 式解决 pH 与溶液酸碱性之间的关系。

五.教学案例
1.教学过程 教 学 内 容

教师活动

学生活动

说明

[板书]一、溶液的 pH [引入]酸雨的 pH 小于 5.6, 那么我们用什么方 法测定雨水或溶液的 pH? [板书]1、测定方法 溶 液 酸 碱 性 强 弱 的 测 定 方 法 [ 设问] pH 的含义是什么?其数学表达式如 何? [板书]2、pH 数学表达式 [阅读]pH 是常用来表示溶液酸碱性 强弱的数值,它是 H+物质的量浓度 数值的负对数。即 pH=—lgc(H )。 [设问]什么是物质的量浓度呢? [引入]许多化学反应是在溶液中进行的, 生产 和科学研究中经常要对溶液进行定量分析、 定量计算,必需用到溶液浓度。 [ 提问] 什么是溶液的浓度?什么是溶液的质 量分数? [ 回答 ] 一定量溶液中所含溶质的多 少。 溶质的质量分数=m(溶质)/m(溶液) 物 质 的 量 浓 度 概 念 [讲述]]用质量分数表示溶液浓度的大小,能 方便地知道溶液中溶质的质量,但在使用溶 液时,称质量不如量体积方便,即使称溶液 质量,也不容易直接得出溶液中溶质的物质 的量。 [提出问题] 我们能否建立一个新的溶液浓度 的表示方法使之满足生产和科学实验需要 呢? [学生形成设想] 与溶质的质量分数进行类比并提出 “物质的量浓度”设想: 让学生回忆旧 知,通过类比 得出物质的量 浓度的概念。
+

[阅读]学生阅读课本,学习测定溶液 pH 的两种方法:使用 pH 试纸和 pH 计。

[演示]用两种方法测定 0.1mol/L HCl 的 pH。 [讲述] 用 pH 试纸测定溶液 pH 时, 将待测液 滴在 pH 试纸上, 然后把试纸显示的颜色与标 准比色卡对照。 [强调]用 pH 试纸测定溶液 pH 时,试纸不能 润湿。用 pH 计测定时,将数字 pH 计电极浸 入待测液, 当数据稳定后, 即可读出溶液 pH。 [学生实验]用 pH 试纸和 pH 计两种方 法测定 0.1mol/LH2SO4 和 NaOH 溶液 的 pH。 熟悉用 pH 试 纸测定 pH 的 操作。 理解 pH 的定 义,掌握 pH 数学表达式。

溶液表 示 质 量 分数 物 质 的 量 浓度 单位质 量溶液 单位体 积溶液

溶质表 示 溶质的 质量 溶质的 物质的 量

优点

用于质 量计算 用于物 质的量 计算

[板书]二、物质的量浓度 [追问]你能否自主给“物质的量浓度”下一定 义?并与课本的定义进行比较。 [板书]1、概念 [学生得出结论]以单位体积溶液里所 含溶质的物质的量来表示溶液浓度 的物理量,叫做溶质的物质的量浓 度。 [ 引导] 你认为物质的量浓度的单位是什么? 能否给出物质的量浓度的计算公式? [板书]2、单位与表达式 [应用巩固]课本 p11 思考与讨论。 根据实际补 充习题。 [回答]符号为 c,单位是 mol/L。计算 公式为:c=n/V [学生思考回答]略 [习题] 1. 配制 500mL0.1mol/L 的 NaCl 溶 液,需 NaCl 的质量为多少? 2. 配制 100mL2mol/L 的盐酸,需 2mol/L HCl 的体积为多少毫升? [小结] 物质的量浓度是生产和科学实验上常 用的一种表示溶液浓度的重要方法。 [引入]学习了物质的量浓度以后, 下面我们深 入讨论溶液的酸碱性。 [板书]三、溶液酸碱性与 pH 关系 [板书]1、水的电离与水的离子积 [实验演示]用灵敏电流计测定纯水的导电性。 [ 现象 ] 灵敏电流计指针有微弱的偏 [提问]纯水导电的原因是什么? 溶 液 的 酸 碱 性 [讲述]纯水有微弱的导电性, 说明纯水可以微 弱地电离。 [板书]纯水电离方程式: H2O H++OH
- -

巩固概念,学 习物质的量浓 度的计算方 法。

转。 [回答]纯水中存在自由移动的离子。

[讲述]在一定温度下 c(H+)与 c(OH )的乘积是 一个常数,即 c(H+)· c(OH )=KW,这个常数


理解水的电 离,掌握水的 离子积。

KW 叫做水的离子积常数,简称为水的离子 积 。 25 ℃ 时 , 纯 水 中


c(H )= c(OH

+

)=10 mol· L ,KW=10 。

-7

-1

-14

[探究活动]根据下表实验数据, 你能得出什么 结论? 常温下溶液中 c(H+)与 c(OH )的关系


溶液

C(H+)

C(OH )



0.2mol/LKOH 0.01mol/LNaOH 纯水 0.001mol/LHCl 0.1mol/LCH3COOH [板书]溶液酸碱性

5.0×10-13 1.0×10-12 1.0×10-7 1.0×10-3 1.3×10-3

2.0×10-1 1.0×10-2 1.0×10-7 1.0×10-11 7.7×10-12

[讨论]: 1.在任何物质的水溶液中,水的电 离总是客观存在。 2.在常温下,任何物质的水溶液中, 水的离子积不变。

理解水的离子 积。

[讲述]既然在任何物质的水溶液中都存在 H+、 OH , 且 常 温 下 任 何 物 质 的 水 溶 液 中 c(H+)· c(OH )不变。那么溶液的酸碱性就是这
- —

一对性质矛盾的双方对立统一的结果。 [板书]2、溶液酸碱性的本质 [提问]溶液酸碱性的本质是什么? [回答] 室温时溶液的酸碱性可用 c(H+)和 c(OH )的关系表示如下:


中性:c(H+)=c(OH )=1× 10-7mol/L


酸性 c (H+) > c (OH ), c (H+) > 1× 10-7


mol/L 碱性 c (OH ) > c (H+), c (OH ) >
- -

1× 10-7 mol/L [板书]3、溶液酸碱性与溶液 pH 的关系。 [提问]常温下,溶液的酸碱性与溶液 pH 之间 溶 液 酸 碱 性 与 溶 液 pH 关 系 [小结]略 [展示] c(H )、pH 与溶液的酸碱性关系(见课 本) ,请填写该表并思考可得出什么结论? [讨论] 1.H+与 pH 成反相关关系。 2.溶液酸性越强,其 pH 越小;溶 液碱性越强,其 pH 越大。
+

有何关系?

[回答] 酸性溶液 pH<7, 碱性溶液 pH>7, 中性溶液 pH=7,

掌握溶液酸碱 性的本质。

[提问]依据 pH 数学表达式,如何计算碱性溶 液的 pH?

[回答]先计算碱性溶液的 c(OH ), 然 后根据 KW 换算成 c(H ), 代入 pH 数 学表达式。
+



掌握溶液 pH 的计算,理解 溶液酸碱性与 pH 的关系。

2.板书设计
一.溶液的 pH 1.测定方法:pH 试纸或 pH 计 2.数学表达式:pH=—lgc(H+) 二.物质的量浓度 1.概念:单位体积溶液里所含溶质的物质的量。 2.单位与表达式:符号为 c,单位是 mol/L。计算公式为:c=n/V 三.溶液酸碱性与 pH 关系 1.水的电离与水的离子积

HO 纯水电离方程式: 2

H++OH-

2.溶液的酸碱性本质:中性:c(H+)=c(OH );酸性 c(H+)>c(OH );碱性 c(OH )>c(H+)
- - -

3.溶液酸碱性与溶液 pH 关系:酸性溶液 pH<7,碱性溶液 pH>7,中性溶液 pH=7。

3.相关链接
①夏立先,物质的量浓度教学设计(第一课时) ,中学化学教学参考,2006(9) :32。 ②杨文斌,物质的量浓度概念教学设计,化学教学,2006(4) :37—38 ③KWw 与温度的关系:在稀溶液中,KW 不随离子浓度的变化而改变,不论溶液是酸性、碱性或 中性,溶液中的 c(H )和 c(OH )的乘积在一定温度下为一常数。Kw 随温度的变化而改变, 温度升高,Kw 明显地增大 ,见表。 表 温度/℃ 0 10 20 25 Kw 跟温度变化的关系 Kw 1.138×10 2.917×10 6.808×10 1.009×10
-15 -15 -15 -14 + -

温度/℃ 40 50 90 100
-14

Kw 2.917×10 5.470×10 3.802×10 5.495×10
-14 -14 -13 -13

在常温下,水的离子积一般都可看作为 1×10 。 ④pH 的应用 pH 的测定和控制在工农业生产、科学实验和医疗等方面都很重要。在工业上, 例如, 氯碱工业生产中所用食盐水的 pH 要控制在 12 左右, 以除去其中的 Ca 和 Mg 等杂质。 在无机盐的生产中,为了分离所含的杂质 Fe ,常把无机盐溶液的 pH 调到 5 左右,此时 Fe
3+ 3+ 2+ 2+

形成 Fe(OH)3 沉淀而分离析出,其他阳离子却留在溶液中。在农业上,土壤的 pH 关系到农 作物的生长,有的作物如芝麻、油菜、萝卜等可以生长在较大的 pH 范围内,有的却对土壤 的 pH 反应非常敏感,如茶树适宜在 pH 约为 4.0~5.5 的土壤中生长。在医疗上,测定血液 等的 pH 可以帮助诊断疾病。例如,人体内血液的 pH 一般在 7.35~7.45 范围内,如果超过 这个范围,便属于病理现象。在科学实验中,pH 是影响某些反应过程的重要因素,因此测 定和控制溶液的 pH,就如控制温度和浓度等同样重要。

六.教学反思
对于学生层次较高的班级,可以让学生通过讨论来确定 pH 的使用范围。也可以要求学 生在课后自己设计 c(H )、pH 与溶液酸碱性的关系图,培养学生的创新精神。或安排学生 课下阅读课后的“资料”和“阅读”材料,开阔视野,增长知识。教学设计中对于水的电离 可以利用电脑动画,演示水的电离过程,增强直观性,加深学生对知识的理解,并激发学生 兴趣, 巩固所学知识。 时间允许可安排学生对物质的量浓度与质量分数之间的关系进行探究。
+


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