学生识讲“酸有 H⁺”,但一见 pH 就当它是一条要背的公式。这一堂要把 pH 还原成浓度的另一种写法:pH 只是把 [H⁺] 取负对数,浓度每差十倍,pH 就差一。
本堂目标 学生能够:① 由强酸浓度直接算 pH,并解释弱酸为何 pH 偏高;② 用 n = cV 算中和所需体积;③ 用 q = mcΔT 算中和热并说明为何实测值低于文献值。
01 先备知识(开课前 3 分钟快检)
以下任何一项未过关,本堂就会卡住,先补该项:
| 技能 |
快检题 |
过关标准 |
| 摩尔与浓度 |
n = cV 中 V 用什么单位 |
dm³,即 cm³ 除以 1000 |
| 对数 |
log 10 等于多少 |
1 |
| 能量单位 |
1 kJ 等于多少 J |
1000 J |
02 课堂流程(60 分钟)
| 时间 |
环节 |
导师做什么 |
学生做什么 |
| 0–8 分 |
温故:n = cV |
浓度的三种算法 |
学生口算 25 cm³ × 0.1 M |
| 8–20 分 |
pH 是浓度的镜 |
0.010 M HCl 的 pH |
算出 pH 2.00 |
| 20–32 分 |
弱酸为何 pH 高 |
CH₃COOH 0.10 M |
算出 pH 2.87 |
| 32–44 分 |
滴定摩尔比 |
0.125 M HCl 要几多 cm³ |
算出 20.0 cm³ |
| 44–54 分 |
中和热 |
q = mcΔT 再除摩尔 |
算出 58.8 kJ/mol |
| 54–60 分 |
离场检查 |
三题收回即批 |
独立完成 |
03 讲解脚本(照着说就可以)
第一幕:pH 不是新东西,只是浓度的另一种写法
0.010 M HCl 完全电离,[H⁺] = 0.010 M,pH = −log 0.010 = 2.00。稀释十倍变 0.0010 M,pH 变 3.00。导师要在白板写两行并列,让学生看见“浓度除十、pH 加一”。
板书重点:pH 不是新东西,只是浓度的另一种写法
第二幕:弱酸:pH 高不是因为酸少,是因为未电离
0.10 M CH₃COOH 的 Ka = 1.8×10⁻⁵,[H⁺] = √(Ka·c) = 1.34e-03 M,pH = 2.87。同样 0.10 M 的 HCl pH 是 1.00,差 1.87 只是因为大部分醋酸分子未放氢离子。
板书重点:弱酸:pH 高不是因为酸少,是因为未电离
第三幕:中和热:先算热,再除摩尔
25.0 cm³ 0.100 M NaOH 与 25.0 cm³ 0.125 M HCl 混合,总质量 50 g,升温 0.7 K。q = mcΔT = 50×4.2×0.7 = 147 J;n = 0.0025 mol;ΔH = 58.8 kJ/mol。文献值约 57.3,差额来自热散失与温度计误差。
板书重点:中和热:先算热,再除摩尔
04 必教题型与步骤
| 题型 |
例子 |
步骤 |
答案 |
| 计算 |
强酸 pH |
pH = −log c |
2.00 |
| 计算 |
弱酸 pH |
先 √(Ka·c) 再取 log |
2.87 |
| 滴定体积 |
1:1 中和 |
c₁V₁ = c₂V₂ |
20.0 cm³ |
| 能量 |
中和热 |
q = mcΔT ÷ n |
58.8 kJ/mol |
合理性检查(一定要教):单位先统一:cm³ 一律先除 1000 变 dm³ 才乘浓度。弱酸用 √(Ka·c) 之前要确认 Ka 够小,否则要解二次方程。量热法要扣走温度计与杯的热容量,否则 ΔH 偏大。
05 独立练习三题
| 题目 |
答案 |
想观察什么 |
| 0.010 M HCl 的 pH |
2.00 |
−log 0.010 |
| 0.10 M CH₃COOH(Ka = 1.8×10⁻⁵)的 pH |
2.87 |
√(1.8×10⁻⁵×0.10) |
| 中和 25.0 cm³ 0.100 M NaOH 所需 0.125 M HCl 体积 |
20.0 cm³ |
n = cV 再除 c |
| 上述混合液升温 0.7 K 的 ΔH |
58.8 kJ/mol |
q = mcΔT ÷ n |
06 学生常见错误与纠正句
| 错误 |
学生通常这样写 |
导师这样说 |
| cm³ 直接乘浓度 |
25 × 0.100 = 2.5 mol |
“25 系 cm³,不系 dm³,除 1000 先系 0.0025。” |
| 弱酸当强酸算 |
0.10 M 醋酸 pH = 1.00 |
“醋酸只电离百分之一,pH 应该系 2.87。” |
| 中和热忘记除摩尔 |
答 147 kJ/mol |
“呢个系 J,仲要除 0.0025 mol 先系每摩尔。” |
| 滴定用错摩尔比 |
H₂SO₄ 当 1:1 计 |
“一条 H₂SO₄ 有两个 H⁺,体积要减半。” |
07 家课建议(直接指到练习卷题号)
08 离场检查(最后 5 分钟)
| 题目 |
答案 |
判定 |
| 0.010 M HCl 的 pH |
2.00 |
答对=可进缓冲溶液 |
| 0.10 M 醋酸的 pH |
2.87 |
错=下堂重讲 Ka |
| 25.0 cm³ 0.100 M NaOH 需 0.125 M HCl 几多 cm³ |
20.0 cm³ |
错=重练 n = cV |
09 导师常问
pH 一定要用计算机吗?
DSE 卷一不允许,所以只会考 0.10、0.010 这类十的次方,要练到心算。
为何中和热不是每种酸都一样?
强酸强碱完全电离,本质都是 H⁺ + OH⁻;弱酸要先电离,吸收部分能量,放热较少。
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