资源简介

3.2水的电离和溶液的pH 教学设计
一、核心素养目标
1.宏观辨识与微观探析：能从微观角度解释水的电离过程，理解溶液酸碱性与氢离子、氢氧根离子浓度的关系，建立宏观酸碱性与微观粒子浓度的关联。2.变化观念与平衡思想：认识水的电离平衡及其影响因素，理解温度、酸、碱对水的电离平衡的移动规律，形成动态平衡的观念。
3.证据推理与模型认知：通过实验现象和数据推理水的电离平衡存在，构建溶液pH计算的思维模型，能运用模型解决实际问题。
4.科学探究与创新意识：参与溶液pH测定的实验探究，体验科学探究的过程，培养实验操作和数据分析能力。
5.科学态度与社会责任：了解溶液pH在工农业生产、医疗等领域的应用，认识化学知识与实际生活的联系，树立科学应用化学知识的意识。
二、教学重难点
1.重点：水的电离平衡及其影响因素；溶液酸碱性与c(H )、c(OH )的关系；溶液pH的定义及计算。2.难点：水的离子积常数的理解与应用；外界条件对水的电离平衡的影响；混合溶液pH的计算。
三、教学过程
（一）议题导入：生活中的pH——为何胃酸过多需服用碱性药物？
1.呈现生活情境：展示胃酸过多患者服用碳酸氢钠片、氢氧化铝凝胶等药物的说明书，提出议题：“这些药物为何能缓解胃酸过多的不适？溶液的酸碱性由什么决定？”2.师生互动：引导学生结合已有知识思考，学生发言后，教师总结：溶液的酸碱性与溶液中氢离子、氢氧根离子的浓度相关，而这一关系的本质与水的电离密切相关，由此引入本节课主题——水的电离和溶液的pH。
（二）探究一：水的电离平衡与离子积常数
1.微观分析：水的电离过程
（1）教师引导：提出问题“纯水是否能导电？为什么？”，引发学生思考。（2）实验演示：进行“纯水的导电性实验”，观察到电流表指针微弱偏转。（3）师生互动：学生基于实验现象推理，教师补充讲解：纯水能微弱电离，产生自由移动的H 和OH ，其电离方程式为H O+H O H O +OH ，可简写为H O H +OH 。强调水的电离是可逆过程，存在电离平衡。
2.水的离子积常数（K_w）
（1）平衡常数推导：教师引导学生根据化学平衡常数的表达式，写出水的电离平衡常数K=[c(H )·c(OH )]/c(H O)。由于水的电离程度极小，c(H O)可视为常数，令K_w=K·c(H O)，则K_w=c(H )·c(OH )，K_w称为水的离子积常数。（2）数据呈现：展示25℃时纯水中c(H )=c(OH )=1.0×10 mol/L，计算得出25℃时K_w=1.0×10 。（3）核心讲解：强调K_w的特性——只与温度有关，温度升高，K_w增大（如100℃时K_w=1.0×10 ）；在任何水溶液中，无论酸、碱还是盐溶液，都存在H 和OH ，且c(H )·c(OH )=K_w（同一温度下）。（4）即时练习：25℃时，某溶液中c(H )=1.0×10 mol/L，求c(OH )？学生计算后，教师讲解思路，强化K_w的应用。
（三）探究二：溶液的酸碱性与pH
1.溶液酸碱性的判断标准
（1）师生探究：提出问题“如何根据c(H )和c(OH )的相对大小判断溶液的酸碱性？”，组织学生小组讨论。（2）小组展示：各小组分享讨论结果，教师总结并板书：①中性溶液：c(H )=c(OH )（25℃时，c(H )=1.0×10 mol/L）；②酸性溶液：c(H )>c(OH )（c(H )>1.0×10 mol/L，25℃）；③碱性溶液：c(H )2.pH的定义与计算
（1）定义引入：提出问题“对于c(H )很小的溶液（如1.0×10 mol/L、1.0×10 mol/L），直接用浓度表示酸碱性不便，如何简化？”，引出pH的定义。（2）核心讲解：pH=-lgc(H )，强调pH的适用范围是c(H )在1.0×10 ~1.0mol/L之间的溶液，超出此范围直接用浓度表示。（3）典型计算：①计算25℃时纯水的pH（pH=7）；②计算0.01mol/LHCl溶液的pH（c(H )=0.01mol/L，pH=2）；③计算0.01mol/LNaOH溶液的pH（c(OH )=0.01mol/L，c(H )=1.0×10 mol/L，pH=12）。（4）师生互动：学生完成计算后，教师点评，总结pH计算的关键步骤——先确定c(H )，再代入公式计算。
3.pH与溶液酸碱性的关系（25℃）
（1）梳理总结：教师结合前面的计算结果，板书pH与溶液酸碱性的关系：①pH<7：酸性，pH越小，酸性越强；②pH=7：中性；③pH>7：碱性，pH越大，碱性越强。（2）易错提醒：强调“pH=7时溶液呈中性”的前提是“25℃”，温度变化时，中性溶液的pH会改变（如100℃时，中性溶液pH=6）。
（四）探究三：影响水的电离平衡的因素
1.议题驱动：“哪些外界条件会影响水的电离平衡？如何影响？”，组织学生进行实验探究和理论分析。
2.实验探究：各小组完成以下实验，记录实验现象并分析：
（1）实验1：向纯水中加入少量盐酸，测定溶液的pH，分析c(H )、c(OH )的变化及水的电离平衡移动方向。（2）实验2：向纯水中加入少量NaOH固体，测定溶液的pH，分析相关变化。（3）实验3：将纯水加热至沸腾，测定溶液的pH，分析变化原因。
3.小组汇报与教师总结：
（1）温度的影响：升高温度，水的电离平衡正向移动，K_w增大，溶液仍呈中性（c(H )=c(OH )）。（2）酸、碱的影响：加入酸，c(H )增大，水的电离平衡逆向移动，抑制水的电离；加入碱，c(OH )增大，水的电离平衡逆向移动，同样抑制水的电离。（3）拓展讲解：加入可水解的盐（如NaClO、NH Cl）会促进水的电离，为后续学习铺垫。
（五）探究四：溶液pH的测定方法
1.实验演示与讲解：
（1）pH试纸法：展示广泛pH试纸和精密pH试纸，讲解使用步骤：①取一小块pH试纸放在表面皿上；②用玻璃棒蘸取少量待测液滴在试纸上；③待试纸颜色稳定后，与标准比色卡对比，读出pH（整数）。强调：不能将pH试纸直接伸入待测液中，不能先用水润湿试纸（会稀释待测液，导致测量误差）。（2）pH计法：展示pH计，简要介绍其原理（通过电极测量溶液中的H 浓度）和优点（测量精度高，可读出小数）。
2.学生实验：各小组用pH试纸测定以下溶液的pH：①0.1mol/LHCl溶液；②0.1mol/LNaOH溶液；③肥皂水；④可乐饮料。记录数据并交流讨论，分析测量结果是否符合预期。
（六）核心知识归纳总结
1.水的电离：可逆过程，存在电离平衡，电离方程式为H O H +OH 。2.水的离子积常数（K_w）：K_w=c(H )·c(OH )，只与温度有关，25℃时K_w=1.0×10 ，任何水溶液中均适用。3.溶液酸碱性判断：①本质：c(H )与c(OH )的相对大小；②25℃时：pH<7为酸性，pH=7为中性，pH>7为碱性。4.pH计算核心：先确定溶液中的c(H )，再代入pH=-lgc(H )计算；混合溶液需先判断酸碱性，再计算过量的c(H )或c(OH )。5.影响水的电离平衡的因素：①升温促进电离；②加酸、加碱抑制电离。6.pH测定方法：pH试纸法（粗略测量）、pH计法（精确测量）。
（七）课堂检测
1.下列关于水的电离的说法正确的是（）A.水的电离是放热过程B.纯水中c(H )随温度升高而减小C.25℃时，纯水中c(H )=c(OH )=1.0×10 mol/LD.加入酸或碱会促进水的电离
2.25℃时，某溶液中c(H )=1.0×10 mol/L，则该溶液的pH和酸碱性分别是（）A.pH=5，酸性B.pH=9，碱性C.pH=5，碱性D.pH=9，酸性
3.关于水的离子积常数K_w，下列说法正确的是（）A.K_w随溶液浓度的变化而变化B.100℃时，K_w=1.0×10 C.向纯水中加入氯化钠固体，K_w不变D.酸性溶液中K_w<1.0×10 （25℃）
4.25℃时，0.001mol/LNaOH溶液的pH是（）A.3B.11C.12D.13
5.下列操作会导致测定的溶液pH偏大的是（）A.用润湿的pH试纸测定稀盐酸的pHB.用润湿的pH试纸测定稀氢氧化钠溶液的pHC.用pH试纸直接伸入待测液中测定pHD.测定完毕后，将pH试纸放在空气中晾干
6.25℃时，将pH=2的盐酸与pH=12的氢氧化钠溶液等体积混合，混合后溶液的酸碱性是（）A.酸性B.中性C.碱性D.无法判断
7.能促进水的电离的物质是（）A.盐酸B.氢氧化钠C.氯化钠D.氯化铵
8.100℃时，纯水中的c(H )=1.0×10 mol/L，此时纯水中的c(OH )和pH分别是（）A.1.0×10 mol/L，6B.1.0×10 mol/L，8C.1.0×10 mol/L，7D.1.0×10 mol/L，12
9.实验题：某小组同学欲探究温度对水的电离平衡的影响，请完成以下实验方案：（1）实验仪器：烧杯、温度计、pH试纸、标准比色卡、玻璃棒、表面皿、酒精灯、石棉网。（2）实验步骤：①取两只洁净的烧杯，分别加入50mL纯水；②向其中一只烧杯中加入少量【酚酞溶液】，另一只烧杯中加入少量【石蕊溶液】，观察溶液颜色；③将其中一只烧杯放在石棉网上，用酒精灯加热至沸腾，保持沸腾状态2分钟；④分别用pH试纸测定加热前后纯水的pH，记录数据。（3）问题探究：①加热前，纯水中加入酚酞和石蕊均无明显颜色变化，说明什么？②加热后，测定的pH变小，能否说明水的电离平衡发生了移动？请解释原因。③根据实验现象，总结温度对水的电离平衡的影响规律。
10.实验题：现有浓度均为0.1mol/L的盐酸、氢氧化钠溶液、氯化钠溶液三种试剂，请设计实验判断这三种溶液的酸碱性，并说明判断依据。（1）实验仪器：试管、胶头滴管、pH试纸、表面皿、玻璃棒。（2）实验步骤：（3）实验现象与结论：（4）问题思考：该实验中，氯化钠溶液的pH=7（25℃），说明氯化钠的加入对水的电离平衡无影响，试结合水的离子积常数解释原因。
（八）课堂小结与作业布置
1.小结：教师引导学生回顾本节课核心内容，强调水的电离平衡、K_w的应用、溶液酸碱性与pH的关系及影响水的电离的因素。2.作业：①完成课堂练习1-10题；②查阅资料，了解溶液pH在农业生产中的应用（如土壤pH与作物生长的关系），撰写一篇简短的调查报告。
四、重难点突破策略
1.水的离子积常数突破：通过推导平衡常数表达式，结合实验数据（不同温度下纯水中c(H )和c(OH )），让学生理解K_w的本质的是“平衡常数与水浓度的乘积”，从而掌握其只与温度有关的特性；通过即时练习强化K_w在不同溶液中的应用。2.溶液pH计算突破：采用“定义讲解—典型例题—学生练习—点评总结”的模式，先解决单一溶液的pH计算，再逐步过渡到混合溶液的计算，构建“确定c(H )→代入公式”的思维模型；针对易错点（如温度对中性溶液pH的影响），通过对比辨析强化理解。3.外界条件对水的电离平衡影响突破：以实验探究为核心，让学生通过亲自操作、观察现象、分析数据，自主得出温度、酸、碱对水的电离平衡的影响规律；结合平衡移动原理进行理论解释，实现“实验现象—理论分析—规律总结”的闭环。
五、练习答案及解析
1.【答案】C【解析】A项，水的电离是吸热过程，升温促进电离，错误；B项，升温使水的电离平衡正向移动，c(H )增大，错误；C项，25℃时，纯水中c(H )=c(OH )=1.0×10 mol/L，正确；D项，加入酸或碱会增大c(H )或c(OH )，抑制水的电离，错误。
2.【答案】A【解析】25℃时，pH=-lgc(H )=-lg(1.0×10 )=5；c(H )=1.0×10 mol/L>1.0×10 mol/L，溶液呈酸性，正确。
3.【答案】C【解析】A项，K_w只与温度有关，与溶液浓度无关，错误；B项，100℃时，K_w=1.0×10 ，错误；C项，氯化钠是强酸强碱盐，不影响水的电离，K_w不变，正确；D项，25℃时，任何水溶液中K_w均为1.0×10 ，错误。
4.【答案】B【解析】0.001mol/LNaOH溶液中，c(OH )=0.001mol/L，25℃时，c(H )=K_w/c(OH )=1.0×10 /1.0×10 =1.0×10 mol/L，pH=-lg(1.0×10 )=11，正确。
5.【答案】A【解析】A项，润湿的pH试纸测定稀盐酸，会稀释盐酸，c(H )减小，pH偏大，正确；B项，润湿的pH试纸测定稀NaOH溶液，会稀释NaOH，c(OH )减小，pH偏小，错误；C项，pH试纸直接伸入待测液会污染溶液，但不一定导致pH偏大，错误；D项，pH试纸晾干不影响后续测量，错误。
6.【答案】B【解析】25℃时，pH=2的盐酸中c(H )=1.0×10 mol/L，pH=12的NaOH溶液中c(OH )=1.0×10 mol/L，等体积混合时，n(H )=n(OH )，恰好完全中和，混合后溶液呈中性，正确。
7.【答案】D【解析】A项，盐酸抑制水的电离，错误；B项，氢氧化钠抑制水的电离，错误；C项，氯化钠不影响水的电离，错误；D项，氯化铵是强酸弱碱盐，NH 水解促进水的电离，正确。
8.【答案】A【解析】100℃时，纯水中c(H )=c(OH )=1.0×10 mol/L；pH=-lg(1.0×10 )=6，正确。
9.【答案】（3）①说明纯水中c(H )=c(OH )，溶液呈中性，酚酞和石蕊在中性溶液中均不变色。②能说明；加热后pH变小，说明c(H )增大，而纯水中c(H )只来自水的电离，因此可推断水的电离平衡正向移动。③升高温度，促进水的电离，水的离子积常数增大。【解析】本题核心是通过实验现象推导温度对水的电离平衡的影响，关键在于理解“纯水中c(H )的变化只与水的电离平衡移动有关”，结合pH的定义分析实验结果。
10.【答案】（2）实验步骤：①取三支洁净的试管，分别加入少量三种待测溶液，编号为A、B、C；②取三块pH试纸，分别放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量A、B、C溶液，分别滴在对应的pH试纸上；③待试纸颜色稳定后，分别与标准比色卡对比，读出pH并记录。（3）实验现象与结论：若溶液pH<7，则为盐酸（酸性）；若pH>7，则为氢氧化钠溶液（碱性）；若pH=7，则为氯化钠溶液（中性）。（4）解释：25℃时，K_w=c(H )·c(OH )=1.0×10 ；氯化钠电离产生的Na 和Cl 不与H 或OH 结合，不会改变纯水中c(H )和c(OH )的相对大小，因此水的电离平衡不移动，溶液呈中性。【解析】本题通过pH测定判断溶液酸碱性，核心是掌握pH与溶液酸碱性的关系；对于氯化钠溶液的影响，需结合离子反应分析其对水的电离平衡的作用。

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