"Водородный показатель". 11-й класс (интегрировнный урок химии и математики с применением ИКТ)

Тип: интегрированный урок химии и математики, с применением ИКТ (Приложение 1).

Цель: сформировать понятие о pH, ионном произведении воды, константе её диссоциации.

Оборудование: слайды, проектор, компьютер.

Реактивы: H₂O, растворы индикаторов, кислот, щелочей.

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Цель и задачи.

3. Устный опрос по теме “Вода””.

4. Объяснение нового материала.

Водородный показатель

Вода – слабый электролит, диссоциирующий на ионы H⁺ и OH^- - анионы.

Этому процессу соответствует константа диссоциации воды:

,

так как диссоциирует ничтожная часть молекул воды, то [H₂O] – постоянная величина,

Кд* [H₂O] = К _H2O = [H⁺] [OH^-] – ионное произведение воды,

К _H2O = 1*10^-14 (при 25° С)

К _H2O – величина постоянная. Зная [H⁺] , можно вычислить [OH^-] и наоборот.

При [H⁺] = [OH^-] = 10 ^-7 моль/л – среда нейтральная

При [H⁺] > [OH^-], [H⁺ ] > 10^-7 моль/л – среда кислая

При [H⁺] < [OH^-], [H⁺ ] < 10^-7 моль/л – среда щелочная

Для характеристики среды растворов используют водородный показатель pH , который определяется как отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода [H⁺]

pH = - lg [H⁺]

если pH = 7 – среда нейтральная

pH > 7 - среда щелочная

pH < 7 - среда кислотная

В частности, при 25°С pH + pOH = pH₂O = 14

Определить pH можно с помощью индикаторов.

Индикатор – вещество, способное существовать в двух формах – кислой и щелочной, в которых он имеет различную окраску.

Учитель химии демонстрирует изменение цвета индикатора в зависимости от среды растворов на примере лакмуса, метилового оранжевого, фенолфталеина.

Учитель математики:

Что же такое логарифм?

Слайд

lg 1=0
lg 10⁵ =5
lg 10^-2 =-2
lg a*b = lga + lgb
lg a/b =lga – lgb
lg aⁿ = n(lga)

lg a^1/n =1/n(lga)

Вычисление десятичного логарифма на калькуляторе.

Учитель химии:

Вычислим pH нейтрального раствора, т.е. раствора, когда [H⁺] = [OH^-] = 1*10^-7

pH = -lg [H] = -lg (1*10^-7) = - lg1 + (-lg 10^-7 )= 0 +7*1=7=> pH нейтрального раствора равен 7

Задача 1. Вычислите значения pH для двух растворов из предыдущей задачи: вычислить [H⁺] в растворе:

где

а) [OH^-] = 0,01 моль/л => [H⁺] = 1*10^-12 раствор щелочной

б) [OH^-] = 2*10^-9 моль/л => [H⁺] = 5*10^-5 раствор кислый

Слайд: Решение:

а) в первом случае установлено, что [H⁺] = 1*10^-12

pH = -lg (1*10^-12 )= -(-12)=12

среда = ?

б) для второго раствора [H⁺] = 1*10^-6

pH = -lg (5*10^-6)= -(lg5 + lg10^-6 ) = -(0,699-6) = 5,3

среда = ?

Слайд:

Задача 2. Определите pH раствор с [H⁺] = 0,015М (моль/л)

Слайд:

Решение:

pH = -lg[H⁺] = -lg 0,015 = -lg (1,5*10^-2 ) = -lg 1,5 – lg (10^-2 ) = -0,18 +2 =1,82

pH < 7, среда кислая

Вывод:

Кислотно - основные свойства имеют большое значение практически во всех областях народного хозяйства.

1. От кислотности или основности воды очень сильно зависит разложение химических загрязнителей в сточных водах, скорость коррозии металлических предметов, находящихся в воде, а также пригодность водной среды к обитанию в ней рыб и растений.

2. pH крови человека в норме 7,34 – 7,44 уменьшение этой величины ниже 6,8 и увеличение их до 8,0 приводит к гибели организма.

Таблица 1

pH некоторых жидкостей

Задача 3. Определить концентрацию ионов водорода в растворе, pH которого равен 4,60.

Решение. Согласно условию задачи, -lg[H⁺] = 4,6. Следовательно lg[H⁺] = -4,60 = 5,40. Отсюда по таблице логарифмов находим [H⁺] = 2,5*10^-5 моль/л.

Задача 4. Чему равна концентрация гидроксид – ионов в растворе, pH которого равен 10,80?

Решение. Из соотношения pH + pOH =14 находим:

pOH = 14- pH = 14 – 10,80 = 3,20.

Отсюда – lg [OH^-] = 3,20 или lg [OH^-] = -3,20 =4,80.

Этому значению логарифма соответствует значение [OH^-] = 6,31*10^-4 моль/л.

5. Обобщение.

Домашнее задание: §16, с.68 №8,9 (учебник Г.Е.Рудзитис, Ф.Г.Фельдман, “Химия-11”).