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2018-2019版高中化学 第3章 物质在水溶液中的行为 第1节 水溶液 第2课时 鲁科版选修4_图文

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第3章 第1节 水溶液
第2课时 溶液的酸碱性与pH

[学习目标定位] 1.了解溶液的酸碱性与溶液中[H+]和[OH-]的关系。 2.知道pH的定义,了解溶液的酸碱性与pH的关系。 3.能够进行有关pH的简单计算。

内容索引

新知导学 达标检测

新知导学

一、溶液的酸碱性与pH 1.溶液的酸碱性与溶液中[H+]和[OH-]的关系 溶液的酸碱性是由溶液中[H+]与[OH-]的相对大小决定的。请填写下表:

中性溶液 酸性溶液 碱性溶液

[H+]与[OH-] 的相对大小 [OH-] = [H+] [OH-] < [H+] [OH-] > [H+]

[H+]的范围(25 ℃)
[H+] = 1.0×10-7 mol·L-1 [H+] > 1.0×10-7 mol·L-1 [H+] < 1.0×10-7 mol·L-1

2.溶液的pH (1)定义:pH是[H+]的负对数,其表达式是 pH=-lg[H+] 。 (2)25 ℃时,溶液酸碱性与[H+]、pH的关系如下图所示

3.溶液酸碱性的测定方法 (1)酸碱指示剂法(只能测定溶液的pH范围)。

指示剂

变色范围(颜色与pH的关系)

石蕊

<5.0红色

5.0~8.0紫色 >8.0蓝色

酚酞

<8.2无色

8.2~10.0粉红色 >10.0红色

甲基橙

<3.1红色

3.1~4.4橙色 >4.4黄色

(2)利用pH试纸测定,使用时的正确操作为_将__p_H__试__纸__放__在___表__面__皿__上__,__用__ _干__燥__洁__净__的__玻__璃__棒__蘸__取__溶__液__点__在__试__纸__上__,__当__试___纸__颜__色__变__化__稳__定__后__迅__速__与__ _标__准__比_色__卡__对__照__,__读__出__p_H___。

(3)利用pH计测定,pH计可精确测定试液的pH(读至小数点后2位)。

归纳总结

溶液酸碱性的判断依据

溶液 [H+]与[OH-] 性质 大小关系

[H+]/mol·L-1

任意温度

25 ℃

Ph (25 ℃)

中性 [H+] = [OH-] [H+]= Kw [H+] = 1×10-7 pH= 7 酸性 [H+] > [OH-] [H+]_>_ Kw [H+] > 1×10-7 pH < 7

碱性 [H+]<[OH-] [H+]_<_ Kw [H+] < 1×10-7 pH > 7

例1 下列溶液一定显酸性的是 A.溶液中[OH-]>[H+]
√B.滴加紫色石蕊溶液后变红色的溶液
C.溶液中[H+]=10-6 mol·L-1 D.溶液中水电离的[H+]=10-9 mol·L-1

解析 答案

易错警示
溶液的酸碱性取决于溶液中[H+]与[OH-]的相对大小,[H+]=10-7 mol·L-1 或pH=7的溶液不一定呈中性,常温下[H+]=10-7 mol·L-1或pH=7的溶 液才呈中性,而其他温度下不呈中性,100 ℃时,pH=7的溶液呈碱性。

例2 下列说法正确的是
A.强酸的水溶液中不存在OH-
B.pH=0的溶液是酸性最强的溶液
√C.在温度不变时,水溶液中[H+]和[OH-]不能同时增大
D.某温度下,纯水中[H+]=2×10-7 mol·L-1,其呈酸性

解析 在酸性或碱性水溶液中均存在H+和OH-,故A项错误; pH=0的溶液中[H+]=1.0 mol·L-1,并不是酸性最强的溶液,只是[H+]> 1.0 mol·L-1的溶液用pH表示酸碱性强弱不方便,故B项错误; 在温度一定时,[H+][OH-]=Kw是一个定值,故二者不能同时增大,故C 项正确;

纯水中,[H+]=[OH-],呈中性,故D项错误。

解析 答案

知识总结
pH的取值范围为0~14,即只适用于[H+]≤1 mol·L-1或[OH-]≤1 mol·L-1 的电解质溶液,当[H+]或[OH-]>1 mol·L-1时,直接用[H+]或[OH-]表示 溶液的酸碱性。

二、酸、碱溶液混合后pH的计算方法
1.强酸、强碱溶液pH的计算 (1)计算c mol·L-1HnA强酸溶液的pH ①[H+]= nc mol·L-1; ②pH= -lgnc 。 (2)计算c mol·L-1 B(OH)n强碱溶液的pH(25 ℃) ①[H+]=_1_0n_-c_1_4_m__o_l·__L_-__1 ; ②pH= 14+lgnc 。

2.酸、碱溶液混合后pH的计算
(1)强酸与强酸混合 [H+]1·V1+[H+]2·V2
[H+]混=________V_1_+__V_2_______,然后再求pH。
(2)强碱与强碱混合 [OH-]1·V1+[OH-]2·V2
先计算:[OH-]混=_______V_1_+__V_2 __________ Kw
再求[H+]混=___[O__H_-_]_混____,最后求pH。

(3)强酸与强碱混合
①恰好完全反应,溶液呈中性,pH= 7 。(25 ℃)
②酸过量: [H+]·V?酸?-[OH-]·V?碱?
先求[H+]余=________V_?酸__?_+__V_?_碱__?_________,
再求pH。
③碱过量: [OH-]·V?碱?-[H+]·V?酸?
先求[OH-]余=_______V_?_酸__?_+__V__?碱___? _____, Kw
再求[H+]=__[O__H_-__]余__,然后求pH。

例3 室温下,将0.1 mol·L-1HCl溶液和0.06 mol·L-1的Ba(OH)2溶液等体

积混合后,则该溶液的pH是

A.1.7

B.12.3

√C.12

D.1

解析 答案

易错警示
两种溶液混合,不论是两种碱溶液混合,还是酸碱混合,只要混合液 显碱性,计算溶液pH值时,一定先计算混合溶液中的[OH-],再根据 Kw=[H+][OH-],推出溶液中的[H+],进一步得pH。

例4 pH=13的强碱溶液与pH=2的强酸溶液混合,所得混合液的pH=11,

则强碱与强酸的体积比是

A.11∶1 B.9∶1

C.1∶11

√D.1∶9

解析 可设碱与酸的体积分别为V(碱)和V(酸),由题意可知,混合后碱过

量,可列等式:

10-?14-1V3??·酸V?碱 ?+?- V?碱10?-2·V?酸?=10-(14-11),解之可得 V(碱)∶V(酸)=1∶9。

解析 答案

规律总结
25 ℃,pH强酸+pH强碱=14,等体积混合时,pH混=7。 25 ℃,pH强酸+pH强碱>14,等体积混合时,pH混>7。 25 ℃,pH强酸+pH强碱<14,等体积混合时,pH混<7。

三、酸碱溶液稀释后的pH变化规律
1.室温下计算下列酸溶液稀释后的pH (1)pH=2的盐酸,若加水稀释10倍,其pH为 3 ;若加水稀释10n倍,其pH 为 2+n(2+n<7) (若n≥5,则pH无限接近7)。 (2)若将pH=5的盐酸加水稀释103倍,其pH 接近于7 。 (3)pH=2的醋酸溶液,加水稀释10倍,其pH大小范围应是 2<pH<3 。

2.室温下计算下列碱溶液稀释后的pH (1)pH=11的氢氧化钠溶液,若加水稀释10倍,其pH为 10 ;若加水稀释 10n倍,其pH为 11-n(11-n>7) (若n≥4,则pH无限接近7)。 (2)pH=11的氨水,若加水稀释10n倍,其pH大小范围应是11-n<pH<11 ; 若无限稀释时,其pH 接近于7 。

归纳总结

酸或碱溶液稀释后溶液的pH变化图

例5 常温下,关于溶液的稀释下列说法正确的是 A.pH=3的醋酸溶液稀释100倍,pH=5 B.pH=4的H2SO4溶液加水稀释100倍,溶液中由水电离产生的[H+]=
1×10-6 mol·L-1
√C.将1 L 0.1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液稀释为2 L,pH=13
D.pH=8的NaOH溶液稀释100倍,其pH=6
解析 答案

易错警示
计算很稀的酸或碱的溶液中[H+]或[OH-]时,不能忽视水的电离。

例6 在25 ℃的条件下,将体积都为10 mL,pH都等于3的醋酸和盐酸,

加水稀释到a mL和 b mL,测得稀释后溶液的pH均为5,则稀释时加入水

的体积为

A.a=b=1 000 mL B.a=b>1 000 mL

C.a<b

D.a>b



解析 在溶液中,盐酸的电离是不可逆的,而CH3COOH的电离是可逆的, 存在电离平衡,在加水稀释的过程中,盐酸溶液里[H+]的主要变化只有

一个,即减小;CH3COOH溶液里[H+]的主要变化有两个,即减小和增大。

若a=b,稀释后的CH3COOH溶液pH<5,若使CH3COOH溶液pH=5,就

必须继续加水稀释,即a>b。

解析 答案

方法规律
(1)pH相等的一元强酸和一元弱酸分别稀释相同的倍数后,强酸溶液的 pH大于弱酸溶液的pH。 (2)pH相等的一元强碱和一元弱碱稀释相同的倍数后,强碱溶液的pH小 于弱碱。

达标检测

1.将纯水加热到较高温度,下列叙述正确的是 A.水的离子积变小,pH变大,呈碱性
√B.水的离子积变大,pH变小,呈中性
C.水的离子积变大,pH变小,呈碱性 D.水的离子积不变,pH不变,呈中性
解析 水的电离是吸热过程,升温促进了水的电离,[H+]、[OH-]均增 大,水的离子积变大,pH变小,但由于[H+]=[OH-],故水仍呈中性,B 项正确。

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解析 答案

2.一定温度下,满足下列条件的溶液一定呈酸性的是

A.能与金属Al反应放出H2的溶液 B.加酚酞后显无色的溶液

C.pH=6的某溶液
√D.[H+]>[OH-]的任意水溶液

解析 能与金属Al反应放出H2的溶液可能呈酸性,也可能呈碱性,故A 项错误;

加酚酞后显无色的溶液,可能呈酸性、中性或弱碱性,故B项错误;

未指明温度,pH=6的溶液不一定呈酸性,故C项错误;

[H+]>[OH-]的任意水溶液一定呈酸性,故D项正确。
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解析 答案

3.相同温度下,测得甲溶液的pH=3,乙溶液的pH=4,则甲溶液与乙溶

液中OH-的浓度之比为

A.10∶1

B.1∶√10

C.2∶1

D.1∶2

解析 甲溶液中[H+]甲=1.0×10-3mol·L-1,乙溶液中[H+]乙= 1.0×10-4 mol·L-1,则甲、乙两溶液中OH-浓度之比为

Kw [[OOHH- -]]甲 乙=1.0×10-K3wmol·L-1=110,所以 B 项正确。
1.0×10-4 mol·L-1

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解析 答案

4.25 ℃时,若pH=a的10体积某强酸溶液与pH=b的1体积某强碱溶液混

合后溶液呈中性,则混合之前该强酸的pH与强碱的pH之间应满足的关系

A.a+b=14

B.a+b=13

√C.a+b=15

D.a+b=7

解析

酸中n(H+)=10-a×10,碱中n(OH-)=

10-14 10-b

×1=10-14+b,根据

混合后溶液呈中性,故n(H+)=n(OH-),即10-a×10=10-14+b,所以a+

b=15。

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解析 答案

5.对于常温下pH=1的硝酸溶液: (1)若升温到100 ℃,溶液中的[OH-]=1×10-11 mol·L-1,则100 ℃时水 的离子积为 1×10-12 mol2·L-2 。
解析 pH=1的硝酸溶液[H+]=10-1 mol·L-1,若升温到100 ℃,Kw= [H+][OH-]=10-1×1×10-11mol2·L-2=1×10-12 mol2·L-2。

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解析 答案

(2)该溶液中硝酸电离出的[H+]与水电离出的[H+]之比为 1012∶1 。 解析 水电离出的[H+]等于水电离出的[OH-],即 10-14 mol·L-1=
10-1 10-13 mol·L-1,所以该溶液中硝酸电离出的[H+]与水电离出的[H+]之
比为10-1 mol·L-1∶10-13 mol·L-1=1012∶1。

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解析 答案

(3)该溶液中水电离出的 [H+]与pH=3的硝酸中水电离出的 [H+]之比 为 1∶100 。

解析 pH=1 的硝酸溶液中水电离出的[H+]为 10-13 mol·L-1。pH=3 的硝

酸溶液中[H+

]H2O=[OH-

]H2

10-14


O

10-3

mol·L-1=10-11

mol·L-1,故

pH=1

的硝酸溶液与

pH=3

的硝酸溶液中水电离出的[H+]之比为1100--1113

mol·L-1 mol·L-1

=1100。

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解析 答案

(4)加水稀释,水的电离平衡 向右 (填“向左”“向右”或“不”)移动。 解析 加水稀释,[H+]减小,对水的抑制作用减弱,水的电离平衡向右 移动。

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解析 答案

6.已知某温度下纯水的pH=6。 (1)pH=7的溶液呈 碱性 (填“酸性”“中性”或“碱性”)。
解析 该温度下,Kw=[H+][OH-]=10-12mol2·L-2。pH=7时,[H+]= 10-7 mol·L-1,[OH-]=10-5 mol·L-1,[H+]<[OH-]溶液呈碱性。 (2)该温度下0.1 mol·L-1的盐酸溶液的pH= 1 。 解析 pH=-lg[H+]=-lg0.1=1。

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解析 答案

(3)该温度下0.05 mol·L-1的Ba(OH)2溶液的pH= 11 。

解析 [H+]=01.005-1m2 oml·oLl2-·L1×-22=10-11 mol·L-1,pH=11。

(4)该温度下,将pH=11的苛性钠溶液V1 L与pH=1的稀硫酸V2 L混合(设

混合后溶液的体积为原两溶液体积之和),所得混合溶液的pH=2,则

V1∶V2= 9∶11 。

解析

反应后酸剩余,则[H+]=0.1

mol·L-1×V2-0.1 V1+V2

mol·L-1×V1=10-2

mol·L-1,

V1∶V2=9∶11。

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解析 答案



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