学生识背 pH = −log[H⁺],但一问“为什么弱酸同浓度 pH 较高”就答不出。这一堂由粒子行为讲到滴定终点。
本堂目标 学生能够:① 讲出强酸与弱酸在水中的分别(完全电离与部分电离),并由此解释同浓度下 pH 的差异;② 用 n = cV 完成滴定计算,并由摩尔比推出未知浓度;③ 按强酸强碱、弱酸强碱、强酸弱碱三类选择指示剂,并讲出等当点的 pH 范围。
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 三个符号的单位 |
mol、mol dm⁻³、dm³ |
| 电离 |
HCl 在水中变成什么 |
H⁺ 与 Cl⁻ |
| 对数 |
10⁻³ 的 log 值 |
−3 |
02 课堂流程(45 分钟)
| 时间 |
环节 |
导师做什么 |
学生做什么 |
| 0–8 分 |
强酸与弱酸 |
同浓度比较电离程度与导电性 |
讲出“部分电离” |
| 8–18 分 |
pH 与稀释 |
0.100 M HCl pH 1,稀释十倍加一 |
两题都由学生算 |
| 18–30 分 |
滴定摩尔比 |
25 cm³ 碱配 20.0 cm³ 酸,逐步算 |
n = 2.50 × 10⁻³ mol |
| 30–40 分 |
选指示剂 |
三类酸碱组合各选一次并讲理由 |
三类都选对 |
| 40–45 分 |
离场三问 |
即场批,错即场改 |
三题全对 |
03 讲解脚本(照着说就可以)
第一幕:强酸弱酸:分别在电离程度,不在浓度
盐酸是强酸,在水中几乎完全电离,0.100 M 的溶液 [H⁺] 就是 0.100 M,pH = 1。醋酸是弱酸,同浓度下只有约百分之一电离,[H⁺] 远低于 0.100 M,pH 约 3。
这个分别可以用三个现象验证:同浓度下弱酸 pH 较高、导电性较弱、与碳酸盐反应较慢。三个现象都指向同一个原因:溶液中自由氢离子较少,不是“酸性较弱”这句空话。
教法上先问“同浓度、同体积,哪个 pH 较低”,要学生讲原因;只答“强酸较强”不收货,要讲到“电离程度”四个字。
要学生讲:为什么同浓度的醋酸 pH 比盐酸高?
第二幕:pH 与稀释:十倍稀释等于 pH 加一
pH 的定义是 −log[H⁺],所以 [H⁺] = 0.100 M 时 pH = 1,[H⁺] = 0.010 M 时 pH = 2。浓度除以十,pH 加一;这是因为 log 10 = 1,不是因为“酸少了十倍所以 pH 乘十”。
这条规则只在强酸、且浓度远高于水的自电离时成立。稀释到 10⁻⁷ M 附近,水的自电离开始主导,pH 不会无限上升,只会趋向 7。这一点要讲,否则学生会算出 pH 9 的酸。
另外要学生习惯:pH 每差一,[H⁺] 差十倍;pH 差二,差一百倍。这个换算在选择题最常考。
要学生讲:pH 由 2 降到 1,[H⁺] 变成几倍?
第三幕:滴定:先算摩尔,再讲终点
以 0.100 M 氢氧化钠 25.0 cm³ 滴定盐酸为例。先算碱的摩尔数:n = cV = 0.100 × 0.025 = 2.50e-03 mol。盐酸与氢氧化钠是 1:1,所以酸的摩尔数相同。若酸浓度是 0.125 M,所需体积 V = n / c = 2.50e-03 / 0.125 = 0.020 dm³ = 20.0 cm³。
三步固定:写平衡式、找摩尔比、用 n = cV 换算。任何一步跳过,学生就会把 25.0 与 20.0 直接倒转相乘。
指示剂选择由等当点 pH 决定:强酸强碱等当点 pH 7,酚酞或甲基橙皆可;弱酸强碱等当点 pH 大于 7,用酚酞;强酸弱碱等当点 pH 小于 7,用甲基橙。
要学生讲:为什么弱酸用强碱滴定时,等当点的 pH 不是 7?
04 必教题型与步骤
| 题型 |
例子 |
步骤 |
答案 |
| pH 计算 |
0.010 M 盐酸的 pH 是多少? |
先写 [H⁺],再取 −log |
pH = 2 |
| 稀释 |
把 0.100 M 盐酸稀释一百倍,pH 变成多少? |
浓度除 100,pH 加 2 |
pH = 3 |
| 滴定计算 |
0.100 M 碱 25.0 cm³ 配 0.125 M 酸,需多少体积? |
先算碱摩尔,再用 1:1 摩尔比除酸浓度 |
20.0 cm³ |
| 指示剂选择 |
醋酸与氢氧化钠滴定,选哪个指示剂? |
先判断等当点 pH 大于 7,再选变色范围 |
酚酞 |
合理性检查(一定要教):检查数字:0.100 M × 0.025 dm³ = 2.50e-03 mol;2.50e-03 mol ÷ 0.125 M = 0.020 dm³ = 20.0 cm³;0.100 M 强酸 pH 1,稀释十倍 pH 2。三组数字互相呼应,课堂上要学生自己按一次计数机。
05 独立练习三题
| 题目 |
答案 |
想观察什么 |
| 0.050 M 氢氧化钠 20.0 cm³ 需 0.100 M 盐酸多少体积? |
10.0 cm³(n = 1.00 × 10⁻³ mol,1:1)。 |
是否先算碱摩尔再除酸浓度 |
| pH 3 的溶液,[H⁺] 是多少? |
1 × 10⁻³ M。 |
是否用 10 的负 pH 次方,而不是 pH 乘某个数 |
| 氨水与盐酸滴定,等当点 pH 大约在哪里?选哪个指示剂? |
小于 7,用甲基橙。 |
是否由“弱碱”推出等当点偏酸 |
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 |
| pH 与浓度成正比 |
“稀释十倍,pH 也除十” |
“pH 是对数,浓度除十,pH 加一。” |
| 摩尔比当 1:1 |
硫酸与氢氧化钠也当 1:1 |
“先写平衡式,H₂SO₄ 要两个氢氧根。” |
| 指示剂只看颜色 |
“酚酞变粉红就是终点” |
“终点要配合等当点 pH,不是见变色就停。” |
| 单位混用 |
cm³ 直接乘 mol dm⁻³ |
“先把 cm³ 除 1000 变 dm³,再乘浓度。” |
07 家课建议(直接指到练习卷题号)
- DSE 化学酸碱练习卷 酸碱部分第 1 至 4 题:每题写出平衡式、摩尔比与 n = cV 三步,限 20 分钟。
- 同一份卷滴定部分 第 5 至 7 题:包括一题指示剂选择,答案要写等当点 pH 的判断理由。
08 离场检查(最后 5 分钟)
| 题目 |
答案 |
判定 |
| pH 2 的 [H⁺] |
1 × 10⁻² M |
答 2 M 表示仍把 pH 当浓度 |
| 强碱滴弱酸的指示剂 |
酚酞 |
答甲基橙表示未判断等当点 pH |
| 25.0 cm³ 换成 dm³ |
0.0250 dm³ |
答 0.25 表示除以 100 |
09 导师常问
pH 一定在 0 到 14 之间吗?
不一定,浓酸可以低于 0,浓碱可以高于 14;DSE 题目多数在 0 至 14 内。
滴定终点与等当点一样吗?
不完全一样。等当点是摩尔比刚好相等,终点是指示剂变色,两者可以有少许差距。
为什么弱酸滴定曲线的等当点不明显?
因为缓冲区较长,pH 跳升较平缓,所以选指示剂要看等当点而不是看曲线斜度。
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