Giáo án Hóa học Lớp 11 - Bài 3: Sự điện li của nước. pH. Chất chỉ thị Axit, Bazơ - Trung tâm GDTX Mỹ Luông

Tuần : Ngày dạy: Lớp: Tiết PPCT: Bài 3: SỰ ĐIỆN LI CỦA NƯỚC. pH. CHẤT CHỈ THỊ AXIT – BAZƠ I- MỤC TIÊU BÀI HỌC: 1. Về kiến thức: Học sinh biết: - Tích số ion của nước , ý nghĩa tích số ion của nước. - Khái niệm về pH, định nghĩa môi trường axit, môi trường trung tính và môi trường kiềm. - Đánh giá độ axit và độ kiềm của các dung dịch theo nồng độ H+ và pH. - Màu của một số chất chỉ thị thông dụng trong dung dịch ở các khoảng pH khác nhau. 2. Về kĩ năng: - Rèn luyện một số kĩ năng giải bài tập đơn giản liên quan đến mối quan hệ giữa [H+] , [OH-] , và pH. - Tính pH của dung dịch axit mạnh và bazơ mạnh. - Xác định được môi trường của dung dịch bằng cách sử dụng giấy chỉ thị vạn năng, giấy quỳ tím hoặc dung dịch phenolphtalein. 3. Về thái độ , tình cảm: - Giáo dục cho Hs lòng biết ơn đối với các nhà khoa học. Hs cũng học tập được tinh thần hợp tác khoa học của nhiều thế hệ các nhà khoa học. - Những kiến thức mà Hs học được từ bài này đều thiết thực và gần gũi với sản xuất và đời sống hằng ngày, điều đó càng khuyến khích các em chăm học để có tài năng thực sự giúp ích cho xã hội. II- CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH: 1- Giáo viên: - Dụng cụ và hoá chất: Giấy chỉ thị pH, quỳ tím, dung dịch phenolphtalein, nước nguyên chất, dung dịch axit HCl 0,1M,dung dịch NaOH 0,1M, và các cốc thuỷ tinh sạch, kẹp hoá chất, - Hệ thống các câu hỏi và bài tập củng cố , phiếu học tập, bảng phụ, giáo án, sách giáo khoa, dụng cụ dạy học.. 2- Học sinh: - Học bài, chuẩn bị bài theo SGK, soạn bài theo câu hỏi đã cho tiết trước ,dụng cụ học tập,.. III- PHƯƠNG PHÁP: Đặt vấn đề, trực quan , đàm thoại , phát vấn, thảo luận nhóm,. IV- TIẾN TRÌNH DẠY- HỌC: 1- Ổn định lớp : (1 phút) Kiểm tra sĩ số, nắm tình hình lớp,. 2- Kiểm tra bài cũ: ( 4 phút) Nêu định nghĩa về axit, bazơ, hiđroxit lưỡng tính và muối theo thuyết A-re-ni-ut, cho ví dụ và viết phương trình điện li về chúng. 3- Học bài mới: Hoạt động của giáo viên ( GV) Hoạt động của học sinh (HS) Nội dung bài học I- Nước là chất điện li rất yếu: * Hoạt động 1: ( 2 phút) - GV thông báo: Bằng dụng cụ đo nhạy, người ta thấy nước cũng dẫn điện nhưng cực kì yếu, vì nước điện li rất yếu. - Gv: yêu cầu Hs dựa vào sách giáo khoa (SGK) viết phương trình điện li của nước? - Gv nhắc nhở Hs: Cách viết phương trình điện li của chất điện li yếu ( dùng hai mũi tên ngược chiều nhau để biểu diễn) - Gv bổ sung thêm: Thực nghiệm đã xác định được rằng, ở nhiệt độ thường, cứ 555 triệu phân tử H2O chỉ có một phân tử phân li ra ion. - Gv: nhấn mạnh nước là chất điện li rất yếu. - Hs: nghe giảng và ghi chép. - Hs dựa vào SGK viết phương trình điện li của nước: H2O D H+ + OH- (1) - Hs nghe giảng. 1. Sự điện li của nước: - Nước là chất điện li rất yếu theo phương trình: H2O D H+ + OH- * Hoạt động 2: ( 5 phút) - Gv đặt câu hỏi: Từ phương trình điện li của nước (1), hãy so sánh nồng độ ion H+ và OH- trong nước nguyên chất? - Gv bổ sung : + Bằng thực nghiệm, người ta đã xác định được nồng độ của chúng như sau: Ở 250C: [H+] = [OH-] = 1,0.10-7 (mol/l) + Nước nguyên chất là môi trường trung tính, nên có thể định nghĩa môi trường trung tính như thế nào? - Gv hướng dẫn Hs hình thành khái niệm tích số ion của nước: 250C Đặt: = [H+].[OH-] = 1,0.10-7x 1,0.10-7 = 1,0.10-14 Tích số = [H+].[OH-] được gọi là tích số ion của nước. - Gv bổ sung: Tích số này là hằng số ở nhiệt độ xác định, tuy nhiên giá trị tích số ion của nước là 1,0.10-14 thường được dùng trong các phép tính, khi nhiệt độ không khác nhiều với 250C. - Gv bổ sung thêm: Một cách gần đúng, có thể coi giá trị tích số ion của nước là hằng số cả trong dung dịch loãng của các chất khác nhau. - Hs dựa vào phương trình điện li của nước kết hợp SGK để trả lời: Trong nước nguyên chất : [H+] = [OH-] - Hs trả lời: Ở 250C, môi trường trung tính là môi trường trong đó: [H+] = [OH-] = 1,0.10-7 (mol/l) - Hs: quan sát và ghi chép: - Hs: nghe giảng và ghi chép: 2. Tích số ion của nước: - Ở 250C, môi trường trung tính là môi trường trong đó: [H+] = [OH-] = 1,0.10-7 (mol/l) 250C ,Đặt: =[H+].[OH-] = 1,0.10-7x 1,0.10-7 = 1,0.10-14 - Tích số = [H+].[OH-] được gọi là tích số ion của nước. - Ở 250C , giá trị tích số ion của nước là hằng số trong dung dịch loãng của các chất khác nhau và có giá trị là 1,0.10-14 . * Hoạt động 3: ( 5 phút) - Gv đặt vấn đề: Khi hòa tan axit ( ví dụ HCl) vào nước, nồng độ H+ tăng thì cân bằng điện li của nước chuyển dịch theo chiều nào? Khi đó, [OH-] biến đổi như thế nào? - Gv chia nhóm và hướng dẫn Hs thảo luận: dựa vào nguyên lí chuyển dịch cân bằng Lơ Sa- tơ- li-ê để giải thích. - Gv giảng : khi hoà tan axit vào nước, nồng độ H+ tăng, theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng Lơ Sa- tơ- li-ê ,cân bằng (1) chuyển dịch theo chiều nghịch" làm giảm [OH-] trong cân bằng sao cho tích số ion của nước không đổi. - Gv phát phiếu học tập và hướng dẫn Hs thảo luận nhóm trả lời câu 1: Câu 1: Hòa tan axit HCl vào nước được dung dịch có [H+] = 1,0.10-3 M. Khi đó [OH-] bằng bao nhiêu ? So sánh [H+] và [OH-] trong môi trường axit? * Hoạt động 4: (8 phút) - Gv đặt vấn đề: Khi hòa tan bazơ ( ví dụ NaOH) vào nước, [OH-] tăng thì cân bằng điện li của nước chuyển dịch theo chiều nào? Khi đó, [H+] biến đổi như thế nào? - Gv hướng dẫn Hs: Gv hướng dẫn Hs: dựa vào nguyên lí chuyển dịch cân bằng Lơ Sa- tơ- li-ê để giải thích. - Gv giảng : khi hoà tan bazơ vào nước, [OH-] tăng, theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng Lơ Sa- tơ- li-ê ,cân bằng (1) chuyển dịch theo chiều nghịch" làm giảm [H+] trong cân bằng sao cho tích số ion của nước không đổi. - Gv hưóng dẫn Hs trả lời câu 2 trong phiếu học tập: Câu 1: Thêm NaOH vào nước để có [OH-] = 1,0.10-5 M. Khi đó [H+] bằng bao nhiêu ? So sánh [H+] và [OH-] trong môi trường kiềm? - Gv tổng kết: Từ những ví dụ trên cho thấy, nếu biết nồng độ H+ trong dung dịch nước ,thì nồng độ OH- cũng được xác định và ngược lại. " Vì vậy, độ axit hay độ kiềm của một dung dịch có thể được đánh giá chỉ bằng nồng độ H+ (ở 250C). - Gv hướng dẫn Hs: phân biệt các môi trường trung tính, axit, kiềm trong dung dịch dựa vào [H+] . - Hs thảo luận nhóm và dựa vào nguyên lí chuyển dịch cân bằng Lơ Sa- tơ- li-ê để trả lời, sau đó cử đại diện trả lời. H2O D H+ + OH- (1) HCl " H+ + Cl- (2) Từ (2), mà [H+] tăng " theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng Lơ Sa- tơ- li-ê ,cân bằng (1) chuyển dịch theo chiều nghịch" làm giảm[OH-] trong cân bằng sao cho tích số ion của nước không đổi. - Hs nghe giảng và ghi chép. - Hs thảo luận nhóm giải bài tập: 250C ,= [H+].[OH-] = 1,0.10-14 " [OH-] = = 1,0.10-11M " [H+] > [OH-] hay [H+] > 1,0.10-7M - Hs thảo luận nhóm và dựa vào nguyên lí chuyển dịch cân bằng Lơ Sa- tơ- li-ê để trả lời , sau đó cử đại diện trả lời: H2O D H+ + OH- (1) NaOH " Na+ + OH- (2) Từ (2), mà [OH-] tăng " theo nguyên lí chuyển dịch cân bằng Lơ Sa- tơ- li-ê ,cân bằng (1) chuyển dịch theo chiều nghịch" làm giảm [H+] trong cân bằng sao cho tích số ion của nước không đổi. - Hs nghe giảng, ghi chép. - Hs thảo luận cùng giải bài tập: 250C , = [H+].[OH-] = 1,0.10-14 " [H+] = = 1,0.10-9M " [H+] < [OH-] hay [H+] < 1,0.10-7M - Hs lắng nghe và ghi chép: - Hs tóm lại: + Môi trường trung tính: [H+] = 1,0.10-7M + Môi trường axit: [H+] > 1,0.10-7M + Môi trường kiềm: [H+] < 1,0.10-7M 3. Ý nghĩa tích số ion của nước: a) Môi trường axit: - Biết [H+] " [OH-] - Môi trường axit là môi trường trong đó: [H+] > [OH-] hay [H+] > 1,0.10-7M - Vd: b) Môi trường kiềm: - Biết [OH-] " [H+] - Môi trường kiềm: là môi trường trong đó: [H+] < [OH-] hay [H+] < 1,0.10-7M - Vd: - Kết luận: Nếu biết [H+] trong dung dịch sẽ biết được [OH-] và ngược lại. - Tóm lại: " Độ axit hay độ kiềm của một dung dịch có thể được đánh giá chỉ bằng nồng độ H+ (ở 250C): + Môi trường trung tính: [H+] = 1,0.10-7M + Môi trường axit: [H+] > 1,0.10-7M + Môi trường kiềm: [H+] < 1,0.10-7M II- Khái niệm về pH. Chất chỉ thị axit – bazơ * Hoạt động 5: (8 phút) - Gv giới thiệu: Có thể đánh giá độ axit hay độ kiềm của dung dịch bằng nồng độ H+.Nhưng dung dịch thường dùng có nồng độ H+ nhỏ trong khoảng từ 10-1M đến 10-14M. Để tránh ghi nồng độ H+ với số mũ âm , người ta dùng giá trị pH với quy ước như sau: [H+] = 10-pH M - Gv hỏi: Nếu [H+] = 10-a thì pH bằng bao nhiêu? - Gv lưu ý: về mặt toán học: pH = - lg[H+] và hướng dẫn Hs cách bấm máy: - Gv: treo bảng phụ và hướng dẫn Hs làm ví dụ sau: [H+] pH Môi trường 1,0.10-3M Trung tính 10 - Gv: yêu cầu Hs thảo luận làm câu 3 trong phiếu học tập : Câu 3: Một dung dịch có [OH-]= 1,0.10-3 M. Vậy, pH của dung dịch này là: A) 3 B) 7 C) 11 - Gv bổ sung: Thang pH thường dùng có giá trị từ 1 đến 14.( giới thiệu hình 1.2 SGK) - Gv hỏi: So sánh cách sử dụng pH với giá trị [H+] , cách nào thuận tiện hơn? - Gv treo bảng phụ giới thiệu cho Hs: ý nghĩa của giá trị pH trong thực tế: + Máu người bình thường có pH từ 7,30 đến 7,45. + Thực vật có thể sinh trưởng bình thường khi giá trị pH của dung dịch trong đất ở trong khoảng xác định, đặc trưng cho mỗi loại cây. Vd: Cây trồng pH thích hợp + Lúa 5,5 " 6,5 + Ngô 6,0 "7,0 + Khoai tây 5,0 " 5,5 - Gv: hướng dẫn Hs kết luận: - Hs nghe giảng và ghi bài: - Hs trả lời: pH = a -Hs nghe giảng: - Hs: nghe giảng để vận dụng làm bài tập. [H+] pH Môi trường 1,0.10-3M 3 Axit 1,0.10-7M 7 T.Tính 1,0.10-10M 10 Kiềm - Hs thảo luận nhóm và trả lời: - 250C , = [H+].[OH-] = 1,0.10-14 " [H+] = = 1,0.10-11M " pH = 11 - Đáp án : C - Hs trả lời: Sử dụng pH thuận tiện hơn. - Hs nghe giảng và ghi bài: - Hs kết luận: + Môi trường axit: pH < 7 + Môi trường trung tính: pH = 7 + Môi trường kiềm: pH > 7 1. Khái niệm về pH: Quy ước: - [H+] = 10-pH M - Nếu [H+] = 10-a thì pH = a - Thang pH thường dùng có giá trị từ 1 đến 14. -Vd: - Ý nghĩa giá trị pH trong thực tế: - Kết luận: + Môi trường axit: pH < 7 + Môi trường trung tính: pH = 7 + Môi trường kiềm: pH > 7 * Hoạt động 6: ( 7 phút) - Gv hỏi: nhìn vào bảng 1.1 ( SGK) cho biết màu của quỳ và phenolphtalein (PP) ở pH khác nhau thay đổi như thế nào? Và điền thông tin vào bảng: ? Quỳ ? ? ? PP ? - Gv: Người ta gọi những chất như quỳ , phenolphtalein có màu biến đổi phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch là chất chỉ thị axit – bazơ. Vậy, chất chỉ thị axit- bazơ là gì? - Gv giới thiệu: Trộn lẫn một số chất chỉ thị có màu biến đổi kế tiếp nhau theo giá trị pH, ta được hỗn hợp chất chỉ thị vạn năng. - Gv biểu diễn thí nghiệm: dựa vào giấy chỉ thị vạn năng để xác định giá trị gần đúng pH của dung dịch: + Cốc 1: đựng dung dịch NaOH 0,1 M. + Cốc 2: đựng nước nguyên chất. + Cốc 3: đựng dung dịch HCl 0,1 M + Nhúng đũa thủy tinh vào từng dung dịch trong mỗi cốc. + Sau đó, dùng đũa thủy tinh đã dính dung dịch tẩm vào giấy chỉ thị vạn năng -> yêu cầu Hs quan sát, so sánh màu của giấy với bảng màu chuẩn để xác định giá trị gần đúng pH của mỗi dung dịch. - Gv bổ sung: Để xác định tương đối chính xác giá trị pH của dung dịch, người ta dùng máy đo pH. -Gv: cho Hs quan sát hình máy đo pH. - Hs nhìn vào bảng và trả lời: Đỏ pH £6 Tím pH=7 - Quỳ Xanh pH ³ 8 pH < 8,3 Không màu - PP pH ³ 8,3 Hồng - Hs dựa vào SGK để trả lời: - Hs quan sát và xác định giá trị gần đúng pH của từng dung dịch: + Cốc 1: pH = 13 + Cốc 2: pH = 7 + Cốc 3: pH = 1 - Hs ghi bài: - Hs quan sát: 2.Chất chỉ thị axit - bazơ: - Chất chỉ thị axit- bazơ là chất có màu biến đổi phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch. Ví dụ: Quỳ, phenolphtalein,. - Chất chỉ thị vạn năng. - Để xác định tương đối chính xác giá trị pH của dung dịch, người ta dùng máy đo pH. 4- Củng cố: ( 4 phút) - Tích số ion của nước, ý nghĩa tích số ion của nước. - Định nghĩa môi trường axit, trung tính, kiềm theo [H+] và pH. - Công thức tính pH. Chất chỉ thị axit- bazơ. - Làm câu 4,5 trong phiếu học tập. + Câu 4: Tính nồng độ H+, OH- , và pH của dung dịch HCl 0,1M ? + Câu 5: Tính nồng độ H+, OH- , và pH của dung dịch NaOH 0,01M ? 5- Dặn dò: ( 1 phút) - Làm bài tập 4,5,6 SGK ,học bài, xem trước bài 4,. - Câu hỏi soạn bài: Điều kiện xảy ra phản ứng trao đổi ion trong dung dịch các chất điện li? Viết phương trình hóa học từng trường hợp cụ thể? V- RÚT KINH NGHIỆM: