c(H+)<1×10-7mol·L-1
>7
4.pH使用中的几个误区
(1)pH=7的溶液不一定呈中性。
只有在常温下pH=7的溶液才呈中性;当在100℃时,水的离子积常数为1×10-12,此时pH=6的溶液为中性溶液,pH>6时为碱性溶液,pH<6时为酸性溶液。
(2)使用pH试纸测溶液pH时,若先用蒸馏水润湿,测量结果不一定偏小。
若先用蒸馏水润湿,相当于将待测液稀释了,若待测液为碱性溶液,则所测结果偏小;若待测液为酸性溶液,则所测结果偏大;若待测液为中性溶液,则所测结果没有误差。
5.溶液中的c(H+)和水电离出来的c(H+)的区别
(1)室温下水电离出的c(H+)=1×10-7mol·L-1,若某溶液中水电离出的c(H+)<1×10-7mol·L-1,则可判断该溶液呈酸性或碱性;若某溶液中水电离出的c(H+)>1×10-7mol·L-1,则可判断出该溶液中存在能水解的盐,从而促进了水的电离。
(2)室温下,溶液中的c(H+)>1×10-7mol·L-1,说明该溶液是酸性溶液或水解呈酸性的盐溶液;溶液中的c(H+)<1×10-7mol·L-1,说明该溶液是碱性溶液或水解呈碱性的盐溶液。
6.pH和等于14的酸碱混合问题的判断
pH和等于14的意义:
酸溶液中的氢离子浓度等于碱溶液中的氢氧根离子的浓度。
(1)已知酸、碱溶液的pH之和为14,则等体积混合时:
pH=7
pH>7
pH<7
(2)已知酸、碱溶液的pH之和为14,若混合后溶液的pH为7,溶液呈中性,则
―→V酸∶V碱=1∶1
―→V酸∶V碱>1∶1
―→V酸∶V碱<1∶1
(3)强酸、强碱等体积混合后溶液酸、碱性的判断:
7.溶液pH计算的一般思维模型
题组一 走出溶液稀释与混合的误区
1.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)常温下pH为2的盐酸与等体积pH=12的氨水混合后所得溶液呈酸性(×)
(2012·广东理综,23B)
(2)常温下pH为2的盐酸由H2O电离出的c(H+)=1.0×10-12mol·L-1(√)
(2012·广东理综,23C)
(3)同浓度、同体积的强酸与强碱溶液混合后,溶液的pH=7(×)
(2012·天津理综,5A)
(4)常温下,将pH=3的醋酸溶液稀释到原体积的10倍后,溶液的pH=4(×)
(2012·浙江理综,12A)
(5)100℃时,将pH=2的盐酸与pH=12的NaOH溶液等体积混合,溶液呈中性(×)
(2011·天津理综,5D)
误区一:
不能正确理解酸、碱的无限稀释规律
常温下任何酸或碱溶液无限稀释时,溶液的pH都不可能大于7或小于7,只能接近7。
误区二:
不能正确理解弱酸、弱碱的稀释规律
溶液
稀释前溶液pH
加水稀释到
体积为原来
的10n倍
稀释后溶液pH
酸
强酸
pH=a
pH=a+n
弱酸
a<pH<a+n
碱
强碱
pH=b
pH=b-n
弱碱
b-n<pH<b
误区三:
不能正确掌握混合溶液的定性规律
pH=n(n<7)的强酸和pH=14-n的强碱溶液等体积混合,pH=7;pH=n(n<7)的醋酸和pH=14-n的氢氧化钠溶液等体积混合,混合溶液pH<7;pH=n(n<7)的盐酸和pH=14-n的氨水溶液等体积混合,混合溶液pH>7。
题组二 一强一弱比较的图像分析
2.相同体积、相同pH的HCl(a)和CH3COOH(b),按要求画出图像。
分别与足量的锌粉发生反应。
(1)产生H2的体积(V)随时间(t)的变化图像。
(2)产生H2的速率v(H2)随时间(t)的变化图像。
(3)溶液的pH随时间(t)的变化图像。
答案
(1)
(2)
(3)
3.pH=2的两种一元酸x和y,体积均为100mL,稀释过程中pH与溶液体积的关系如下图所示。
分别滴加NaOH溶液(c=0.1mol·L-1)至pH=7,消耗NaOH溶液的体积为Vx、Vy,则( )
A.x为弱酸,VxVy
C.y为弱酸,VxVy
答案 C
解析 由图知:
将一元酸x和y分别稀释10倍,pH的变化量ΔpHx=1,ΔpHy<1,所以x为强酸,而y为弱酸。
pH=2时弱酸y的浓度大,滴加NaOH至pH=7时需NaOH溶液的体积则y要比x大。
图像法理解一强一弱的稀释规律
1.相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸
(1)加水稀释相同的倍数,醋酸的pH大。
(2)加水稀释到相同的pH,盐酸加入的水多。
2.相同体积、相同pH值的盐酸、醋酸
(1)加水稀释相同的倍数,盐酸的pH大。
(2)加水稀释到相同的pH,醋酸加入的水多。
题组三 理解换算关系,突破pH的计算
4.在T℃时,Ba(OH)2的稀溶液中c(H+)=10-amol·L-1,c(OH-)=10-bmol·L-1,已知a+b=12。
向该溶液中逐滴加入pH=4的盐酸,测得混合溶液的部分pH如表所示:
序号
氢氧化钡溶液的体积/mL
盐酸的体积/mL
溶液的pH
①
22.00
0.00
8
②
22.00
18.00
c
③
22.00
22.00
d
假设溶液混合前后的体积变化可忽略不计,则下列说法不正确的是(双选)( )
A.a=6B.b=4C.c=9D.d=6
答案 AC
解析 本题考查了pH的综合计算和从表中获取关键信息的能力。
Ba(OH)2溶液的pH=8,即a=8,再根据a+b=12,则b=4,c(OH-)=10-4mol·L-1。
Ba(OH)2溶液中氢氧根离子的浓度与盐酸的浓度相等,该温度下Kw=10-12,当加入22.00mL盐酸时恰好中和,溶液的pH=6,即d=6;当加入18.00mL盐酸时,氢氧化钡过量,c(OH-)=(10-4×22.00-10-4×18.00)÷(22.00+18.00)=10-5(mol·L-1),所以此时c(H+)=10-7mol·L-1,pH=7,故c=7。
室温下,Kw=c(H+)·c(OH-)=1×10-14,则pKw=14。
考点二 溶液中的“三大平衡”
电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡是溶液中的三大平衡。
这三种平衡都遵循勒夏特列原理——当只改变体系的一个条件时,平衡向能够减弱这种改变的方向移动。
1.对比分析电离平衡和水解平衡
电离平衡及水解平衡均属于化学平衡,均遵循勒夏特列原理,外界条件对两平衡的影响如表所示:
电离平衡(如CH3COOH溶液)
水解平衡(如CH3COONa溶液)
升高温度
促进电离,离子浓度增大,Ka增大
促进水解,Kh增大
加水稀释
促进电离,离子浓度(除OH-外)减小,Ka不变
促进水解,离子浓度(除H+外)减小,Kh不变
加入相应离子
加入CH3COONa固体,抑制电离,Ka不变
加入NaOH固体,抑制水解,Kh不变
加入反应离子
加入NaOH固体,促进电离,Ka不变
加入盐酸,促进水解,Kh不变
Ka、Kh、Kw的关系
Kw=Ka·Kh
2.强化记忆弱酸弱碱盐、酸式盐溶液的酸碱性
(1)弱酸弱碱盐双水解,其溶液的酸碱性取决于弱酸和弱碱的相对强弱。
当Ka=Kb时,溶液显中性,如CH3COONH4;当Ka>Kb时,溶液显酸性,如HCOONH4;当Ka(2)弱酸酸式盐水溶液酸碱性,取决于酸式酸根离子电离程度和水解程度的相对大小。
a.若电离程度大于水解程度,溶液呈酸性,如NaHSO3、NaH2PO4等;b.若电离程度小于水解程度,溶液呈碱性,如NaHCO3、Na2HPO4等。
3.“三法”突破沉淀溶解平衡
(1)沉淀能否生成或溶解的判断方法
通过比较溶度积与非平衡状态下溶液中有关离子浓度幂的乘积——离子积Qc的相对大小,可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀生成或溶解的情况:
Qc>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出;Qc=Ksp,溶液饱和,沉淀的生成与溶解处于平衡状态;Qc(2)沉淀的转化方法
沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动,非氧化还原类离子反应都是向离子浓度减小的方向移动,从溶解角度说,一般是易溶物质转化成微溶物质,微溶物质转化为难溶物质。
有些金属硫化物(如CuS、HgS等)溶度积特别小,在饱和溶液中这些金属硫化物不能溶于非氧化性强酸,只能溶于氧化性酸,c(S2-)减小,可达到沉淀溶解的目的。
(3)溶度积(Ksp)与溶解能力关系的突破方法
溶度积(Ksp)反映了电解质在水中的溶解能力,对于阴阳离子个数比相同的电解质,Ksp的数值越大,难溶电解质在水中的溶解能力越强;但对于阴阳离子个数比不同的电解质,不能直接比较Ksp数值的大小。
题组一 影响弱电解质电离平衡因素的多角度分析
1.(2013·安徽理综,13)已知NaHSO3溶液显酸性,溶液中存在以下平衡:
HSO+H2OH2SO3+OH-①
HSOH++SO②
向0.1mol·L-1的NaHSO3溶液中分别加入以下物质,下列有关说法正确的是( )
A.加入少量金属Na,平衡①左移,平衡②右移,溶液中c(HSO)增大
B.加入少量Na2SO3固体,则c(H+)+c(Na+)=c(HSO)+c(OH-)+c(SO)
C.加入少量NaOH溶液,、的值均增大
D.加入氨水至中性,则2c(Na+)=c(SO)>c(H+)=c(OH-)
答案 C
解析 根据加入物质的性质判断平衡移动方向,进一步判断各选项结论是否正确。
A项加入金属钠后,钠和水反应生成氢氧化钠,使平衡①左移,平衡②右移,移动的结果是c(SO)增大。
可以利用极端分析法判断,如果金属钠适量,充分反应后溶液中溶质可以是亚硫酸钠,此时c(HSO)很小,所以A项错误。
B项依据电荷守恒判断,c(SO)前面的化学计量数应为2,即c(H+)+c(Na+)=c(HSO)+c(OH-)+2c(SO),所以B项错误。
C项加入氢氧化钠溶液后,溶液酸性减弱,碱性增强,所以增大;平衡①左移,平衡②右移,最终c(SO)增大,c(HSO)减小,所以增大。
D项加入氨水至溶液呈中性,即c(H+)=c(OH-)。
由电荷守恒知,其他离子存在如下关系:
c(Na+)+c(NH)=2c(SO)+c(HSO),所以D项错误。