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选择性必修1 化学 强弱电解质及弱电解质的电离平衡 逐字稿-5,157字

  师:本节课我们学习电离平衡第一课时,内容包括强弱电解质及弱电解质的电离平衡。先来明确学习目标:一是掌握强弱电解质的本质特征,二是学会判断强弱电解质在水中的电离平衡,三是能正确书写电离方程式,四是理解电离平衡的移动。在日常生活中,盐酸和醋酸都是常见的酸,盐酸常用于卫生洁具的清洁或去除水垢,有些洁厕灵的有效成分就是盐酸。而醋酸腐蚀性比盐酸小,相对安全。那为什么不用醋酸代替盐酸呢?今天我们就来解开这个疑惑。

  我们在物质分类中讲过电解质的概念,在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物称为电解质;在水溶液中或熔融状态下不能导电的化合物称为非电解质。这里有15种物质,请金木同学分辨一下,哪些属于电解质,哪些属于非电解质,还有哪些是单质或者混合物?请大家暂停屏幕思考,看看答案是否和接下来展示的一致。

  这里我要特别强调几种物质。2号盐酸,它是氯化氢的水溶液,所以属于混合物。对比硫酸,有纯净的硫酸,硫酸溶于水叫硫酸溶液。盐酸的溶质是氯化氢或氢氯酸,可称为电解质。6号物质氨气,氨气加压或冷却变成液氨,是纯净物,但氨气分子不能导电,属于非电解质。氨气的水溶液氨水是混合物,氨气与水反应生成的一水合氨是弱碱,可算作电解质。类似的还有10号物质二氧化硫,纯净的二氧化硫在液态时是分子,不能导电,属于非电解质,它与水反应生成的亚硫酸是弱酸,是电解质。同样,二氧化碳是非电解质,它与水反应生成碳酸,是弱电解质。另外,铜是单质,氯水是混合物。

  常见的电解质主要是酸、碱、盐以及一些金属氧化物,金属氧化物主要在熔融状态下导电。非电解质常见的有非金属氧化物或有机物。酸碱盐都是电解质,在水中都能电离出离子,那不同电解质的电离程度是否相同呢?今天我们以盐酸和醋酸为例进行研究。研究电离可以用导电性实验,相同条件下,离子浓度越大,导电能力越强,所以我们可以测溶液的导电性。测溶液导电性的方法很多,我们用水质检测笔检测0.1摩尔每升的盐酸和醋酸的导电能力,已知相同条件下,水质检测笔读数越大,溶液导电性越强。实验结果如下:0.1摩尔每升的盐酸读数是7180,0.1摩尔每升的醋酸读数是187,蒸馏水读数是2。通过数据比较可知,都是0.1摩尔每升时,盐酸导电性强得多,即盐酸中离子浓度更大。我们做了对比实验,蒸馏水读数为2,所以造成盐酸、醋酸两种溶液导电性差异的不是溶剂水,而是溶质在水中的电离有差异。盐酸和醋酸都能电离出氢离子,所以我们可以通过氢离子浓度研究两者的电离情况。请同学们思考,设计实验证明,在相同条件下,同浓度的盐酸中氢离子浓度大于醋酸中氢离子浓度。请暂停屏幕仔细思考。

  生:(思考并设计实验)

  师:我们可以设计这样两个实验。一是用等浓度的盐酸和醋酸溶液与等量的镁反应,观察实验现象;二是测量这两种溶液的pH值。镁跟酸反应的实质是镁把电子转移给氢离子,氢离子得电子生成氢气。实验时可观察到两个溶液中均产生气泡,但盐酸中的气泡更快更多,这说明盐酸与镁反应速度更大,即盐酸中氢离子浓度更大。

  第二个实验测两者的pH值,结果如下:0.1摩尔每升的盐酸pH值接近于1,0.1摩尔每升的醋酸pH值接近于3。pH值越小说明溶液酸性越强,也就是氢离子浓度越大。根据这两个实验,我们可以得出结论:等浓度时,盐酸中氢离子浓度大于醋酸溶液中氢离子浓度。

  请同学们思考,0.1摩尔每升的盐酸和0.1摩尔每升的醋酸溶液中各粒子的浓度分别是多少呢?这里有资料卡片,给出了pH值为1、2、3、4时对应溶液中氢离子浓度,同学们可以根据化学平衡中的三行法进行计算。请暂停屏幕自己计算。

  盐酸浓度是0.1摩尔每升,未电离前氢离子、氯离子浓度是0。已知pH = 1,即氢离子浓度是0.1摩尔每升,盐酸电离出氢离子的同时必然电离出氯离子,所以氯离子浓度也是0.1摩尔每升。盐酸总浓度是0.1摩尔每升,电离出的氢离子是0.1摩尔每升,说明盐酸全部电离,溶液中没有氯化氢分子。

  醋酸溶液中,电离前浓度依次是0.1、0、0。刚才测得0.1摩尔每升醋酸溶液pH值等于3,即氢离子浓度是0.001摩尔每升,电离出等量的醋酸根,所以醋酸根浓度也是0.001摩尔每升。有0.001摩尔每升的醋酸电离,剩余醋酸0.099摩尔每升。可见醋酸没有完全电离,只电离了极少部分,约1%。

  根据刚才定性定量的实验,我们发现盐酸和醋酸的电离有区别。盐酸中全部电离,溶液中只存在氢离子、氯离子;而醋酸中部分电离,除了氢离子、醋酸根,还有醋酸分子。

  根据电解质电离程度的不同,我们把电解质分为强电解质和弱电解质。强电解质是指在水溶液中能够全部电离成离子的电解质,包括强酸、强碱、大部分的盐。弱电解质是指在溶液中能够部分电离成离子的电解质,像醋酸,包括弱酸、弱碱和水。我们继续完善刚才的物质分类图,根据电解质在水溶液的电离情况分为强电解质和弱电解质。强电解质包括强酸,高中阶段碰到的强酸主要有6个,除了初中讲的盐酸、硫酸、硝酸,还有周期表中的最强酸高氯酸,以及卤族元素中的氢溴酸、氢碘酸。强碱主要指氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钡,以及绝大多数的盐。弱酸是指除强酸以外的酸,弱碱是指除强碱以外的碱,我们常碰到的弱碱是一水合氨,其他弱碱基本都不溶于水。

  了解物质分类后,我们来看刚才的题目,请将下列电解质填入下表。同学们可以暂停屏幕思考。

  (同学们思考填写表格)

  师:请核对答案,这里列出的表格是需要同学们强化记忆的部分。这两张图是盐酸和醋酸在水中电离的微观示意图。图一中红圈的是水合氢离子,蓝圈的是氯离子,溶液中只有这两种离子。第二张图中红圈的是水合氢离子,圆圈的是醋酸根离子,剩下浅蓝色圈的都是醋酸分子。请仔细对比蓝色和浅蓝色的圈,醋酸根里没有氢离子,而醋酸分子中有氢离子。我们看到,在醋酸体系中,除了氢离子、醋酸根,还有大量醋酸分子存在。醋酸能电离出醋酸根和氢离子,那么醋酸根和氢离子能结合成醋酸分子吗?请同学们思考。

  设计一个实验证明,在盐酸中不存在氢离子跟氯离子结合生成氯化氢分子,而在醋酸溶液中存在氢离子跟醋酸根结合生成醋酸分子。以下是实验可选用的仪器药品。请同学们暂停视频,想一想如何设计实验证明。提示一下,微观粒子间是否结合肉眼无法观察,需要设计外显的实验现象来反映,氢离子浓度的变化可以通过测定溶液的pH值来实现。

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