第3章 第1节 第2课时 水溶液的酸碱性与pH.docx

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第3章第1节第2课时水溶液的酸碱性与pH

第2课时　水溶液的酸碱性与pH

[核心素养发展目标]　1.变化观念与平衡思想：

知道外加酸或碱对水电离平衡的影响，知道溶液pH的概念及溶液酸碱性与pH的关系。

2.证据推理与模型认知：

通过分析、推理等方法掌握溶液pH的简单计算，并能计算各类混合溶液的pH。

一、溶液的酸碱性与pH

1．25℃时，分析下列溶液的氢离子和氢氧根离子浓度。

化合物

c/mol·L－1

c平（H＋）/mol·L－1

c平（OH－）/mol·L－1

HCl

1.0×10－2

1.0×10－2

1.0×10－12

HNO3

1.0×10－3

1.0×10－3

1.0×10－11

NaOH

1.0×10－2

1.0×10－12

1.0×10－2

KOH

1.0×10－3

1.0×10－11

1.0×10－3

2.溶液的酸碱性与氢离子浓度、氢氧根离子浓度的关系

（1）任何水溶液中都有H＋和OH－。

（2）溶液的酸碱性取决于溶液中c平（H＋）与c平（OH－）的相对大小

c平（H＋）＞c平（OH－），溶液呈酸性，且c平（H＋）越大，酸性越强

c平（H＋）＝c平（OH－），溶液呈中性

c平（H＋）＜c平（OH－），溶液呈碱性，且c平（OH－）越大，碱性越强

3．溶液的pH

（1）概念：

pH是c平（H＋）的负对数，其表达式是pH＝－lgc平（H＋）。

（2）25℃时，溶液酸碱性与c平（H＋）、pH的关系（如图所示）：

（3）pH的适用范围1.0×10－14mol·L－1≤c平（H＋）≤1.0mol·L－1。

4．溶液酸碱性的测量方法

（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浅红色

>10.0红色

甲基橙

<3.1红色

3.1～4.4橙色

>4.4黄色

（2）pH试纸法：

取一小块pH试纸于干燥洁净的玻璃片或表面皿上，用干燥洁净的玻璃棒蘸取待测溶液点在试纸上，当试纸颜色变化稳定后与标准比色卡对照，读出pH（整数）。

（3）酸度计法：

精确测量溶液的pH的方法。

（读至小数点后2位）

（1）升高温度，水的电离平衡向电离方向移动，c（H＋）增大，溶液呈酸性（　　）

（2）任何温度下，都可利用c平（H＋）和c平（OH－）的相对大小判断溶液的酸碱性（　　）

（3）用蒸馏水润湿的pH试纸测溶液的pH，一定会使结果偏低（　　）

（4）4℃时，纯水的pH＝7（　　）

（5）1.0×10－3mol·L－1盐酸的pH＝3.0，1.0×10－8mol·L－1盐酸的pH＝8.0（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）×　（5）×

1．下列溶液一定显酸性的是（　　）

A．溶液中c平（OH－）>c平（H＋）

B．滴加紫色石蕊溶液后变红色的溶液

C．溶液中c平（H＋）＝10－6mol·L－1

D．常温时，溶液中由水电离的c平（H＋）＝10－9mol·L－1

答案　B

解析　判断溶液酸碱性的关键是看c平（H＋）和c平（OH－）的相对大小，若c平（H＋）>c平（OH－），溶液呈酸性；而pH<7或c平（H＋）>10－7mol·L－1的溶液呈酸性，仅适用于常温时，若温度不确定，就不能用来判断溶液的酸碱性。

B项中可使紫色石蕊溶液变红，则该溶液为酸性；D项中水电离的c平（H＋）<10－7mol·L－1，说明向水中加入了抑制水电离的酸或者是碱，溶液的酸碱性不能确定。

2．已知某温度下纯水的pH＝6。

请回答下列问题：

（1）pH＝7的溶液呈____（填“酸性”“中性”或“碱性”）。

（2）该温度下，0.1mol·L－1的盐酸的pH＝________。

水电离的H＋浓度为________。

答案　

（1）碱性　

（2）1　1×10－11mol·L－1

3．李同学在实验室测某溶液的pH。

实验时，他先用蒸馏水润湿pH试纸，然后用洁净干燥的玻璃棒蘸取试样进行检测。

（1）该学生的操作是________（填“正确的”或“错误的”），其理由是____________________

______________________________。

（2）如不正确，请分析是否一定有误差：

_________________________________________。

（3）若用此法分别测定c平（H＋）相等的盐酸和醋酸溶液的pH，误差较大的是________，原因是________________________________________________________________________。

答案　

（1）错误的　用湿润的pH试纸来测定溶液的pH，相当于将溶液稀释了，测出的不是原溶液的pH，若溶液不显中性，就会产生误差

（2）不一定有误差，当溶液为中性时则不产生误差

（3）盐酸的pH　因为在稀释过程中醋酸继续电离产生H＋，使醋酸溶液中c平（H＋）受到的影响比盐酸中的小，故误差较小

解析　用蒸馏水润湿pH试纸的操作是错误的，会使测定的溶液被稀释。

测溶液pH时的三注意

（1）不能用湿润的玻璃棒蘸取待测液，也不能将pH试纸先用水润湿，否则会将溶液稀释，可能导致所测定的pH不准确，使酸性溶液的pH变大，碱性溶液的pH变小，但中性溶液不受影响。

（2）若某溶液具有漂白性，则不能用酸碱指示剂测定该溶液的酸碱性，也不能用pH试纸测定其pH。

（3）pH试纸不能测c平（H＋）>1mol·L－1或c平（OH－）>1mol·L－1的溶液的pH。

二、溶液pH的计算

1．计算的基本原则

（1）若溶液为酸性，先求c平（H＋），再求pH。

（2）若溶液为碱性，先求c平（OH－），再由c平（H＋）＝

，求出c平（H＋），最后求pH。

2．计算类型（25℃）及方法

（1）单一溶液pH的计算

溶液类型

相关计算

强酸HnA溶液

设HnA的浓度为cmol·L－1，则c平（H＋）＝ncmol·L－1，pH＝－lgc平（H＋）＝－lg_nc

强碱B（OH）n溶液

设B（OH）n的浓度为cmol·L－1，则c平（OH－）＝ncmol·L－1，c平（H＋）＝

mol·L－1，pH＝－lgc平（H＋）＝14＋lg_nc

（2）混合溶液pH的计算

溶液类型

相关计算

两种强酸混合

→c平（H＋）混＝

→pH

两种强碱混合

→c平（OH－）混＝

→c平（H＋）＝

→pH

强酸与强碱混合

恰好完全反应显中性

pH＝7（常温）

酸过量

先求c平（H＋）混＝

→pH

碱过量

先求出c平（OH－）混＝

→c平（H＋）混＝

→pH

（3）酸或碱溶液稀释后pH的计算

溶液类型

稀释至原体积的10n倍

无限稀释

强酸

c平（H＋）减小为原来的

，pH稀＝pH原＋n

由于水的电离不可忽视，pH只能接近7（不可能大于7）

强碱

c平（OH－）减小为原来的

，pH稀＝pH原－n

由于水的电离不可忽视，pH只能接近7（不可能小于7）

1．常温下，有0.01mol·L－1的三种溶液：

a．HCl　b．NaOH　c．NaHSO4

解答下列问题：

（1）三种溶液中水电离的c平（H＋）＝________________________________________________。

（2）三种溶液的pH分别是：

a.__________，b.__________________，c．__________。

答案　

（1）1×10－12mol·L－1

（2）2　12　2

解析　

（1）相同浓度的氢离子和氢氧根离子对水的抑制程度相同，NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO

，0.01mol·L－1的NaHSO4溶液中c平（H＋）＝0.01mol·L－1，水电离的氢离子浓度等于溶液中的氢氧根离子浓度，c平（H＋）水＝c平（OH－）＝

＝

mol·L－1＝1×10－12mol·L－1。

（2）a.pH＝－lgc平（H＋）＝－lg0.01＝2；

b．0.01mol·L－1的氢氧化钠c平（OH－）＝0.01mol·L－1，c平（H＋）＝

＝

mol·L－1＝1×10－12mol·L－1，pH＝－lg（1×10－12）＝12。

2．

（1）常温下pH均为2的稀盐酸与稀硫酸等体积混合后，pH＝______。

答案　2

（2）常温下pH均为3的稀盐酸与醋酸等体积混合后，pH＝______。

答案　3

（3）常温下，将pH＝8和pH＝10的两种强碱溶液等体积混合，溶液的pH是________（已知lg2≈0.3）。

答案　9.7

解析　由于两种溶液均为强碱溶液，故应先求溶液中的c平（OH－），再求c平（H＋）和pH。

设混合前两种强碱溶液的体积均为VL，c平（OH－）＝

mol·L－1≈5×10－5mol·L－1，故c平（H＋）＝

mol·L－1＝2×10－10mol·L－1，pH＝－lg（2×10－10）≈9.7。

溶液pH计算的步骤和规律

（1）步骤

（2）规律

酸按酸，碱按碱，同强混合在之间，异强混合看过量，无限稀释7为限。

1．纯水在25℃和80℃时，pH前后大小关系及酸碱性分别是（　　）

A．pH前＞pH后　弱酸性

B．pH前＞pH后　都显中性

C．pH前＜pH后　弱酸性

D．pH前＜pH后　都显中性

答案　B

解析　Kw随温度升高而增大，纯水中c平（H＋）也随温度升高而增大，pH随温度升高而减小，但c平（H＋）仍等于c平（OH－），显中性。

【考点】　溶液的酸碱性和pH

【题点】　溶液酸碱性的判断

2．25℃的下列溶液中，碱性最强的是（　　）

A．pH＝11的溶液

B．c平（OH－）＝0.12mol·L－1的溶液

C．含有4gNaOH的1L溶液

D．c平（H＋）＝1×10－10mol·L－1的溶液

答案　B

解析　A项，c平（OH－）＝10－3mol·L－1；B项，c平（OH－）＝0.12mol·L－1；C项，c平（OH－）＝

0.1mol·L－1；D项，c平（OH－）＝10－4mol·L－1。

【考点】　溶液pH的定义

【题点】　溶液酸碱性的判断

3．下列说法正确的是（　　）

A．用pH试纸测定氯水的pH

B．pH试纸使用前要用蒸馏水润湿

C．用广范pH试纸测定某溶液的pH为3.2

D．酸度计能较准确地测定溶液的酸碱度

答案　D

解析　氯水具有漂白性，不能用pH试纸测定氯水的pH，故A错误；pH试纸使用前不能用蒸馏水润湿，否则蒸馏水会将溶液稀释，故B错误；pH试纸测定的溶液的pH是整数，不可能是3.2，故C错误；酸度计可以较准确地测定溶液的pH，从而确定酸碱性，故D正确。

【考点】　溶液的酸碱性与pH

【题点】　溶液酸碱性的实验测定

4．100℃时将pH＝2的强酸与pH＝10的强碱溶液混合，所得溶液pH＝3，则强酸与强碱的体积比是（　　）

A．1∶9B．9∶1C．11∶90D．11∶9

答案　D

解析　100℃时，水的离子积常数Kw＝10－12mol2·L－2，pH＝2的强酸，c平（H＋）＝10－2mol·

L－1；pH＝10的强碱溶液，c平（OH－）＝10－2mol·L－1，设强酸的体积为V1，强碱溶液的体积为V2，则

＝10－3mol·L－1，

＝

。

【考点】　溶液pH的计算

【题点】　关于溶液pH计算的综合

5．计算下列溶液中H2O电离的c平（H＋）和c平（OH－）。

（1）pH＝2的H2SO4溶液

c平（H＋）＝________，c平（OH－）＝____________。

（2）pH＝10的NaOH溶液

c平（H＋）＝____________，c平（OH－）＝_______________。

答案　

（1）10－12mol·L－1　10－12mol·L－1

（2）10－10mol·L－1　10－10mol·L－1

解析　常温下，在水溶液中，水的离子积常数是10－14mol2·L－2，即水溶液中，不分溶液的酸碱性，都存在c平（H＋）·c平（OH－）＝10－14mol2·L－2；水的电离方程式为H2OH＋＋OH－，所以由水电离出的氢离子和氢氧根始终相等；溶液的pH＝－lgc平（H＋），由此结合题目进行计算即可。

【考点】　溶液pH的计算

【题点】　关于溶液pH计算的综合

一、选择题：

每小题只有一个选项符合题意。

1．我们常见的一些食物在室温时的近似pH如表，则下列说法中不正确的是（　　）

食物

橘子汁

朝鲜泡菜

牛奶

鸡蛋清

近似pH范围

3.0～4.0

3.2～3.6

6.3～6.6

7.6～8.0

A.鸡蛋清显碱性

B．胃酸过多的人应少吃朝鲜泡菜

C．橘子汁能使石蕊溶液变红

D．牛奶比鸡蛋清的碱性强

答案　D

解析　鸡蛋清的pH大于7，显碱性，故A正确；泡菜的pH小于7，呈酸性，胃酸过多的人不宜多吃，故B正确；橘子汁的pH小于7，呈酸性，能使石蕊变红，故C正确；碱性物质碱性越强pH越大，所以鸡蛋清比牛奶的碱性强，故D错误。

【考点】　溶液的酸碱性与pH

【题点】　溶液酸碱性的判断方法

2．（2019·天津中学月考）25℃时，两种不同浓度的NaOH溶液中，c平（H＋）分别为1×10－14mol·

L－1和1×10－10mol·L－1。

将这两种溶液等体积混合后，所得溶液中c平（H＋）是（　　）

A．1×（10－14＋10－10）mol·L－1

B.

mol·L－1

C．2×10－10mol·L－1

D．2×10－14mol·L－1

答案　D

解析　c平（H＋）为1×10－14mol·L－1的NaOH溶液中c平（OH－）＝1mol·L－1，c平（H＋）为1×

10－10mol·L－1的NaOH溶液中c平（OH－）＝1×10－4mol·L－1，设混合前两溶液的体积均为VL，则两溶液等体积混合后，c平（OH－）混＝

mol·L－1≈0.5mol·L－1，所以c平（H＋）混＝

mol·L－1＝2×10－14mol·L－1。

【考点】　溶液的酸碱性与pH

【题点】　溶液酸碱性的判断方法

3．（2020·辽宁高二检测）某温度下，重水（D2O）的离子积常数为1.6×10－15mol2·L－2，若用定义pH一样规定pD＝－lgc平（D＋），则在该温度下，下列叙述正确的是（　　）

A．纯净的重水中，c平（D＋）·c平（OD－）＞1.0×10－14mol2·L－2

B．1L溶解有0.01molDCl的重水溶液，其pD＝2

C．1L溶解有0.01molNaOD的重水溶液，其pD＝12

D．纯净的重水中，pD＝7

答案　B

解析　A项，该温度下重水（D2O）的离子积常数为1.6×10－15mol2·L－2＜1.0×10－14mol2·L－2，错误；B项，c（DCl）＝

＝0.01mol·L－1，则c平（D＋）＝0.01mol·L－1，所以pD＝2，正确；C项，c（NaOD）＝

＝0.01mol·L－1，则c平（D＋）＝

mol·L－1＝1.6×10－13mol·

L－1，则pD＞12，错误；D项，c平（D＋）＝

mol·L－1＝4×10－8mol·L－1，所以pD＞7，错误。

【考点】　溶液pH的计算

【题点】　非常温时溶液的pH计算

4．室温下，pH＝5的盐酸和pH＝9的氢氧化钠溶液以体积比11∶9混合，则混合液的pH为（　　）

A．7.2B．8

C．6D．无法计算

答案　C

解析　pH＝5的盐酸中c平（H＋）＝1×10－5mol·L－1，pH＝9的NaOH溶液中c平（OH－）＝1×

10－5mol·L－1，设两溶液的体积分别为11V和9V，由于酸过量，所得混合溶液中c平（H＋）＝

mol·L－1＝1×10－6mol·L－1，即溶液pH＝6，C项正确。

【考点】　溶液pH的计算

【题点】　强酸、强碱溶液混合的pH计算

5．25℃时，等体积硫酸和氢氧化钠溶液混合后，若溶液呈现中性，则混合前硫酸的pH和氢氧化钠溶液的pH之间应满足的关系是（　　）

A．pH（H2SO4）＋pH（NaOH）＞14

B．pH（H2SO4）＋pH（NaOH）＜14

C．pH（H2SO4）＋pH（NaOH）＝14

D．pH（H2SO4）＋pH（NaOH）＝13

答案　C

解析　等体积的硫酸和氢氧化钠溶液混合后，恰好完全反应，则氢氧化钠溶液中氢氧根离子的物质的量浓度与硫酸中氢离子的物质的量浓度相等，故设硫酸中氢离子的浓度为10－amol·L－1，故硫酸溶液的pH为a；则氢氧化钠溶液中的氢氧根离子的浓度为10－amol·L－1，则氢氧化钠的溶液中的氢离子浓度为10－（14－a），故氢氧化钠溶液的pH为14－a，故两溶液的pH之和为14，故选C。

【考点】　溶液pH的定义及简单计算

【题点】　强酸、强碱溶液混合的pH计算

6．现有常温时pH＝1的某强酸溶液10mL，下列操作能使溶液的pH变成2的是（　　）

A．加入10mL0.01mol·L－1的NaOH溶液

B．加入10mL0.01mol·L－1的盐酸

C．加水稀释成100mL

D．加入10mL的水进行稀释

答案　C

解析　常温下pH＝1的某强酸溶液中c平（H＋）＝0.1mol·L－1，使溶液的pH变成2，即c平（H＋）＝0.01mol·L－1，则：

pH＝1的某强酸溶液10mL，n（H＋）＝0.01L×0.1mol·L－1＝0.001mol，10mL0.01mol·L－1的NaOH溶液，n（OH－）＝0.01L×0.01mol·L－1＝0.0001mol，混合后c平（H＋）＝

≠0.01mol·L－1，A项错误；加入10mL0.01mol·L－1的盐酸，混合后，c平（H＋）＝

≠0.01mol·L－1，B项错误；加水稀释成100mL，c平（H＋）＝

＝0.01mol·L－1，C项正确；加入10mL的水进行稀释，混合后c平（H＋）＝

＝0.05mol·L－1≠0.01mol·L－1，D项错误。

【考点】　pH的简单计算

【题点】　强酸、强碱溶液混合的pH计算

7．已知100℃时，0.01mol·L－1NaHSO4溶液中水电离的c平（H＋）＝10－10mol·L－1，该温度下将pH＝8的Ba（OH）2溶液V1L与pH＝5的NaHSO4溶液V2L混合，所得溶液pH＝7，则V1∶V2为（　　）

A．2∶9B．1∶9C．1∶1D．1∶2

答案　A

解析　根据100℃时，0.01mol·L－1NaHSO4溶液中水电离的c平（H＋）＝10－10mol·L－1，确定水的离子积为1.0×10－12mol2·L－2，该温度下将pH＝8的Ba（OH）2溶液V1L与pH＝5的NaHSO4溶液V2L混合，所得溶液pH＝7，溶液呈碱性，所以c平（OH－）＝10－5mol·L－1＝

，则V1∶V2＝2∶9。

【考点】　溶液pH的计算

【题点】　强酸、强碱溶液混合的pH计算

8．常温下，将pH＝1的硫酸溶液平均分成两等份，一份加入适量水，另一份加入与该硫酸溶液物质的量浓度相同的氢氧化钠溶液，两者pH都增大了1。

则加入水和加入NaOH溶液的体积比约为（　　）

A．11∶1B．10∶1

C．6∶1D．5∶1

答案　C

解析　设所取每份硫酸的体积为V1，使硫酸由pH＝1变为pH＝2，所加水的体积为9V1；设所加NaOH溶液的体积为V2，则有c平（H＋）＝

mol·L－1＝0.01mol·L－1，解得V2＝

V1，即V水∶VNaOH＝6∶1。

【考点】　溶液pH的计算

【题点】　关于溶液pH计算的综合

二、选择题：

每小题有一个或两个选项符合题意。

9．25℃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之间应满足的关系为（　　）

A．a＋b＝14B．a＋b＝13

C．a＋b＝15D．a＋b＝7

答案　C

解析　酸中n（H＋）＝10－a×10，碱中n（OH－）＝

×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。

【考点】　溶液pH的计算

【题点】　强酸、强碱溶液混合的pH计算

10．常温下，将pH＝4的硫酸溶液分别稀释成原体积的10倍、100倍、10000倍。

则稀释后溶液的pH分别为（　　）

A．5、6、8B．5、6、7

C．4.7、6.7、8D．4.7、6.7、7

答案　B

解析　常温下，在pH＝4的硫酸溶液中，c平（H＋）＝10－4mol·L－1，将该硫酸稀释10倍后，溶液中氢离子浓度为：

c平（H＋）＝10－4mol·L－1×

＝10－5mol·L－1，pH＝－lgc平（H＋）＝5，将上述溶液稀释100倍，计算出的氢离子浓度为：

c平（H＋）＝10－4mol·L－1×

＝10－6mol·L－1，pH＝－lgc平（H＋）＝6，将上述溶液稀释10000倍，计算出的氢离子浓度为：

c平（H＋）＝10－4mol·

L－1×

＝10－8mol·L－1，由于溶液中存在水的电离平衡，则此时溶液中c平（H＋）≈10－7mol·

L－1，pH＝－lgc平（H＋）＝7，溶液的pH分别为5、6、7，故选B。

【考点】　溶液pH的计算

【题点】　溶液稀释后pH计算

11．将pH为5的硫酸溶液稀释500倍，稀释后溶液中c平

∶c平

约为（　　）

A．1∶1B．1∶2C．1∶10D．10∶1

答案　C

解析　pH＝5的硫酸溶液中，c平

＝10－5mol·L－1，c平

∶c平

＝1∶2，所以c平

＝5×10－6mol·L－1。

将此溶液稀释500倍后，稀释后c平

＝1×10－8mol·L－1，而c平

趋近于1×10－7mol·L－1，则c平

∶c平

约为1∶10，故选C。

【考点】　溶液pH的计算

【题点】　溶液稀释后pH计算

12．25℃时，关于pH＝2的盐酸，下列说法不正确的是（　　）

A．溶液中c平（H＋）＝1.0×10－2mol·L－1

B．加水稀释100倍后，溶液的pH<4

C．此溶液中由水电离出的c平（H＋）＝1.0×10－12mol·L－1

D．将pH＝2的盐酸和pH＝5的稀硫酸等体积混合，混合液的pH＝3.5

答案　BD

解析　pH＝－lgc平（H＋）＝2，则溶液中c平（H＋）＝1.0×10－2mol·L－1，A与题意不符；加水稀释100倍后，溶液中的溶质的物质的量不变，则溶液的c平（H＋）＝1.0×10－4mol·L－1，pH＝4，B符合题意；Kw＝c平（H＋）·c平（OH－），酸电离的c平（H＋）＝1.0×10－2mol·L－1，则水电离的c平（OH－）＝1.0×10－12mol·L－1，水电离的c平（H＋）＝c平（OH－），则此溶液中由水电离出的c平（H＋）＝1.0×10－12mol·L－1，C与题意不符；pH＝2的盐酸和pH＝5的稀硫酸等体积混合后溶液中c平（H＋）混合＝

＝5.005×10－3mol