高考化学第8章水溶液中的离子平衡第2节水的电离和溶液的酸碱性考点2溶液的酸碱性和pH讲与练.docx

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高考化学第8章水溶液中的离子平衡第2节水的电离和溶液的酸碱性考点2溶液的酸碱性和pH讲与练

第八章　水溶液中的离子平衡

李仕才

考点二　溶液的酸碱性和pH

1．溶液的酸碱性

溶液的酸碱性取决于溶液中c（H＋）与c（OH－）的相对大小

2.pH

（1）定义：

pH＝－lgc（H＋）。

（2）适用范围：

通常应用于c（H＋）、c（OH－）都较小的稀溶液，小于1mol/L。

（3）表示意义：

溶液酸性越强，c（H＋）越大，pH越小；

溶液碱性越强，c（H＋）越小，pH越大。

3．pH的测量方法

（1）酸碱指示剂法

取待测液滴加酸碱指示剂，通过观察溶液颜色的变化来确定溶液的酸碱性。

常用的酸碱指示剂有石蕊、甲基橙、酚酞试液。

其颜色变化及pH变色范围：

（2）pH试纸法

把小片试纸放在表面皿或玻璃片上，用洁净干燥的玻璃棒蘸取待测液滴在干燥的pH试纸的中部，观察变化稳定后的颜色，与标准比色卡对比即可确定溶液的pH。

（3）pH计法

用仪器精确测量溶液的pH。

判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

1．任何温度下，利用H＋和OH－浓度的相对大小均可判断溶液的酸碱性。

（　√　）

2．某溶液的c（H＋）>10－7mol·L－1，则该溶液呈酸性。

（　×　）

3．用蒸馏水润湿的pH试纸测溶液的pH，一定会使结果偏低。

（　×　）

4．一定温度下，pH＝a的氨水溶液，稀释10倍后，其pH＝b，则a＝b＋1。

（　×　）

5．25℃时，pH＝4.5的番茄汁中c（H＋）是pH＝6.5的牛奶中c（H＋）的2倍。

（　×　）

6．25℃时，某溶液中水电离出的c（H＋）＝10－13，则该溶液的pH一定为13。

（　×　）

7．常温下，pH＝3的盐酸和pH＝12的NaOH溶液等体积混合所得溶液呈碱性。

（　√　）

8．25℃时，pH＝2的CH3COOH和pH＝12的NaOH溶液等体积混合所得溶液呈中性。

（　×　）

9．25℃时，pH＝2的盐酸和pH＝12的氨水等体积混合所得溶液呈酸性。

（　×　）

1．pH范围在0～14之间，pH＝0的溶液并非没有H＋，而是c（H＋）＝1mol·L－1；pH＝14的溶液并非没有OH－，而是c（OH－）＝1mol·L－1。

2．溶液显酸碱性的实质是溶液中c（H＋）与c（OH－）的相对大小。

利用c（H＋）大于、小于或等于1×10－7mol·L－1或pH大于、小于或等于7来判断溶液的酸碱性，利用pH判断前提条件是在常温下。

3．使用pH试纸测溶液pH时用蒸馏水润湿相当于将待测液稀释。

4．不能用pH试纸测定“漂白性”溶液的pH。

5．使用pH试纸测溶液的pH，读数只读取整数，如pH＝2。

6．室温下，已知酸和碱pH之和的溶液等体积混合酸碱性分析

（1）两强混合：

①若pH之和等于14，则混合后溶液显中性，pH＝7。

②若pH之和大于14，则混合后溶液显碱性，pH>7。

③若pH之和小于14，则混合后溶液显酸性，pH<7。

（2）一强一弱混合——“谁弱显谁性”。

pH之和等于14时，一元强酸和一元弱碱等体积混合呈碱性；一元强碱和一元弱酸等体积混合呈酸性。

溶液的酸碱性与pH

1．下列溶液一定呈中性的是（　　）

A．c（H＋）＝c（OH－）＝10－6mol·L－1的溶液

B．pH＝7的溶液

C．使石蕊试液呈紫色的溶液

D．酸与碱恰好完全反应生成正盐的溶液

解析：

溶液呈中性，则c（H＋）＝c（OH－），A正确；和常温时相比，如果升高温度，水的Kw增大，pH＝7的溶液则会显碱性，B错误；常温下在pH＝5～8的溶液中石蕊均显紫色，所以C项中溶液可显酸性或碱性；D项中生成的正盐如果能够水解，溶液有可能不呈中性。

答案：

A

2．下列叙述正确的是（　　）

A．无论是纯水，还是酸性、碱性或中性稀溶液，在常温下，其c（H＋）·c（OH－）＝1×10－14

B．c（H＋）＝1×10－7mol·L－1的溶液一定是中性溶液

C．0.2mol·L－1CH3COOH溶液中的c（H＋）是0.1mol·L－1CH3COOH溶液中的c（H＋）的2倍

D．任何浓度的溶液都可以用pH来表示其酸性的强弱

解析：

B项，没有指明温度，所以c（H＋）＝10－7mol·L－1的溶液不一定是中性溶液；C项，对于弱电解质，浓度越大，电离程度越小，所以0.2mol·L－1CH3COOH溶液中c（H＋）小于0.1mol·L－1CH3COOH溶液中c（H＋）的2倍；D项H＋浓度大于1mol·L－1或OH－浓度大于1mol·L－1的溶液一般不用pH表示。

答案：

A

3．常温下，下列叙述不正确的是（　　）

A．c（H＋）>c（OH－）的溶液一定显酸性

B．pH＝3的弱酸溶液与pH＝11的强碱溶液等体积混合后溶液呈酸性

C．pH＝5的硫酸溶液稀释到原来的500倍，稀释后c（SO

）与c（H＋）之比约为1∶10

D．中和10mL0.1mol·L－1醋酸与100mL0.01mol·L－1醋酸所需NaOH的物质的量不同

解析：

B项，pH＝3的弱酸溶液与pH＝11的强碱溶液等体积混合，弱酸浓度大，有大量剩余，反应后溶液显酸性。

C项，pH＝5的硫酸溶液稀释到原来的500倍，则溶液接近于中性，c（H＋）约为10－7mol·L－1，c（SO

）＝10－5/（2×500）＝10－8mol·L－1，则c（SO

）∶c（H＋）＝1∶10。

D项，两份醋酸的物质的量相同，则所需NaOH的物质的量相同，错误。

答案：

D

4．下列说法正确的是（　　）

A．酸式滴定管和量筒都没有“0”刻度线

B．使用pH试纸时，不能润湿，否则一定会使测定结果不准确

C．若用水润湿过的pH试纸去测pH相等的H2SO4和H3PO4，H3PO4的误差更大

D．pH试纸在酸性较强的环境中显红色，在碱性较强的环境中显蓝色

解析：

酸式滴定管有“0”刻度线，A项错误；pH试纸不能润湿，若溶液呈酸性或碱性，测定结果一定有误差，若呈中性，无误差，B项错误；由于H3PO4是弱酸，H2SO4是强酸，稀释相同倍数后，H3PO4的pH增加的比H2SO4小，所以H2SO4的误差大，C项错误。

答案：

D

5．已知温度T时水的离子积常数为Kw，该温度下，将浓度为amol·L－1的一元酸HA与bmol·L－1的一元碱BOH等体积混合。

可判定该溶液呈中性的依据是（　　）

A．a＝b

B．混合溶液的pH＝7

C．混合溶液中，c（H＋）＝

mol·L－1

D．混合溶液中，c（H＋）＋c（B＋）＝c（OH－）＋c（A－）

解析：

A.a＝b，则二者恰好中和，但反应生成的盐的种类不能确定，酸碱性也不能确定，错误；B.由于水的电离平衡常数只与温度有关，温度没有指明是室温，所以混合溶液的pH＝7不能确定溶液呈中性，错误；C.由于c（H＋）·c（OH－）＝Kw，若混合溶液中，c（H＋）＝

mol·L－1，则c（H＋）＝c（OH－），溶液呈中性，正确；D.根据电荷守恒，混合溶液中始终存在c（H＋）＋c（B＋）＝c（OH－）＋c（A－），错误。

答案：

C

6．在室温下等体积的酸和碱的溶液，混合后pH一定小于7的是（　　）

A．pH＝3的硝酸跟pH＝11的氢氧化钾溶液

B．pH＝3的盐酸跟pH＝11的氨水

C．pH＝3的硫酸跟pH＝11的氢氧化钠溶液

D．pH＝3的醋酸跟pH＝11的氢氧化钡溶液

解析：

pH＝3的硝酸中c（H＋）＝1×10－3mol/L，pH＝11的氢氧化钾溶液中c（OH－）＝1×10－3mol/L，在室温下等体积混合后，pH＝7，故A错误；pH＝3的盐酸中c（H＋）＝1×10－3mol/L，pH＝11的氨水中c（OH－）＝1×10－3mol/L，则在室温下等体积混合后，氨水过量，pH>7，故B错误；pH＝3的硫酸中c（H＋）＝1×10－3mol/L，pH＝11的氢氧化钠溶液中c（OH－）＝1×10－3mol/L，在室温下等体积混合后，pH＝7，故C错误；pH＝3的醋酸c（H＋）＝1×10－3mol/L，pH＝11的氢氧化钡溶液中c（OH－）＝1×10－3mol/L，由于醋酸为弱酸，c（CH3COOH）>1×10－3mol/L，则在室温下等体积混合后，醋酸过量，pH<7，故D正确。

答案：

D

7．下表是不同温度下水的离子积数据：

温度（℃）

25

t1

t2

水的离子积常数

1×10－14

α

1×10－12

试回答下列问题：

（1）若25”“<”或“＝”）1×10－14，作出此判断的理由是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。

（2）在t1时，测得纯水中的c（H＋）＝2.4×10－7mol·L－1，则c（OH－）为________。

该温度下，测得某H2SO4溶液中c（SO

）＝5×10－6mol·L－1，该溶液中c（OH－）＝________mol·L－1。

（3）t2℃下，①0.01mol·L－1的氢氧化钠溶液的pH＝________。

②若10体积的某强酸溶液与1体积的某强碱溶液混合后溶液呈中性，则混合之前，该强酸的pH数值pH1与强碱的pH数值pH2之间应满足的关系是________。

解析：

（1）水是弱电解质，存在电离平衡，电离吸热。

所以温度升高，水的电离程度增大，离子积增大；

（2）水电离出的氢离子浓度和氢氧根离子浓度相同，某温度下纯水中的c（H＋）＝2.4×10－7mol·L－1，则此时纯水中的c（OH－）＝2.4×10－7mol·L－1，该温度下，某H2SO4溶液中c（SO

）＝5×10－6mol·L－1，则溶液中氢离子浓度是1×10－5mol·L－1，c（OH－）＝

＝5.76×10－9mol·L－1；（3）t2温度下水的离子积常数是1×10－12，①0.01mol·L－1的氢氧化钠溶液的c（H＋）＝1×10－12/0.01＝10－10，则pH＝10；②设强酸的pH＝a，强碱的pH＝b，由t2℃时，若10体积的某强酸溶液与1体积的某强碱溶液混合后溶液呈中性，即n（H＋）＝n（OH－），则10×10－a＝1×10b－12,101－a＝10b－12，即1－a＝b－12，则a＋b＝13，即pH（酸）＋pH（碱）＝13。

答案：

（1）>　水的电离是吸热过程，升高温度，平衡向电离的方向移动，c（H＋）增大，c（OH－）增大，Kw＝c（H＋）·c（OH－），Kw增大

（2）2.4×10－7mol·L－1　5.76×10－9mol·L－1

（3）①10　②pH1＋pH2＝13

　pH的计算

1有关pH计算的一般思维模型

关于溶液pH的计算是高考中的重要题型，主要包含直接求溶液的pH、求酸或碱溶液的浓度、所需酸或碱的体积等，无论以哪一种形式出现，均可按照以下方法求解。

特别提示：

利用c（H＋）＝

求pH时，要注意温度是否是25℃，Kw是否是1.0×10－14。

2计算方法

（1）单一溶液pH计算

（2）混合溶液pH计算

（3）溶液稀释时pH的计算

提醒：

表中a＋n<7，b－n>7。

（4）酸碱等体积混合后溶液酸碱性的判断

将强酸、强碱溶液以某体积之比混合，若混合液呈中性，则c（H＋）∶c（OH－）、V碱∶V酸、pH酸＋pH碱有如下规律（25℃）：

因c（H＋）酸·V酸＝c（OH－）碱·V碱，故有

＝

。

在碱溶液中c（OH－）碱＝

，将其代入上式得c（H＋）酸·c（H＋）碱＝

，两边取负对数得pH酸＋pH碱＝14－lg

。

现举例如下：

1．求下列溶液的pH（常温条件下）（已知lg2＝0.3）：

（1）0.005mol·L－1的H2SO4溶液________。

（2）0.001mol·L－1的NaOH溶液________。

（3）pH＝2的盐酸与等体积的水混合________。

（4）pH＝2的盐酸加水稀释到1000倍________。

（5）已知CH3COOH的电离常数Ka＝1.8×10－5,0.1mol·L－1的CH3COOH溶液________。

（6）0.1mol·L－1NH3·H2O溶液NH3·H2O的电离度为α＝1%，电离度＝

×100%________。

（7）将pH＝3的HCl与pH＝3的H2SO4等体积混合________。

（8）将pH＝8的NaOH与pH＝10的NaOH溶液等体积混合________。

（9）常温下，将pH＝5的盐酸与pH＝9的NaOH溶液以体积比11∶9混合________。

解析：

（5）　　　CH3COOHCH3COO－＋H＋

c初始/mol·L－10.100

c电离/mol·L－1c（H＋）c（H＋）c（H＋）

c平衡/mol·L－10.1－c（H＋）c（H＋）c（H＋）

则Ka＝

＝1.8×10－5，解得c（H＋）≈1.3×10－3mol·L－1，所以pH＝－lgc（H＋）＝－lg（1.3×10－3）≈2.9。

（6）　　　　　NH3·H2OOH－　＋　NH

　c初始/mol·L－10.100

　c电离/mol·L－10.1×1%0.1×1%0.1×1%

则c（OH－）＝0.1×1%mol·L－1＝10－3mol·L－1，c（H＋）＝

＝

mol·L－1＝10－11mol·L－1，所以pH＝11。

（8）将pH＝8的NaOH溶液与pH＝10的NaOH溶液等体积混合后，溶液中c（H＋）很明显可以根据pH来算，可以根据经验公式来求算pH＝10－lg2（即0.3），所以答案为9.7。

（9）pH＝5的盐酸溶液中c（H＋）＝10－5mol·L－1，pH＝9的NaOH溶液中c（OH－）＝10－5mol·L－1，两者以体积比11∶9混合，则酸过量，混合液的pH小于7。

c（H＋）＝

＝1.0×10－6mol·L－1，pH＝－lg（1.0×10－6）＝6。

答案：

（1）2　

（2）11　（3）2.3　（4）5　（5）2.9　（6）11

（7）3　（8）9.7　（9）6

2．

（1）体积相同，浓度均为0.2mol·L－1的盐酸和CH3COOH溶液，分别加水稀释10倍，溶液的pH分别变成m和n，则m与n的关系为________。

（2）体积相同，浓度均为0.2mol·L－1的盐酸和CH3COOH溶液，分别加水稀释m倍、n倍，溶液的pH都变成3，则m与n的关系为________。

（3）体积相同，pH均等于1的盐酸和CH3COOH溶液，分别加水稀释m倍、n倍，溶液的pH都变成3，则m与n的关系为________。

（4）体积相同，pH均等于13的氨水和NaOH溶液，分别加水稀释m倍、n倍，溶液的pH都变成9，则m与n的关系为________。

答案：

（1）m

（2）m>n　（3）mn

3．在某温度时，测得0.01mol·L－1的NaOH溶液的pH＝11。

（1）该温度下水的离子积常数Kw＝________。

（2）在此温度下，将pH＝a的NaOH溶液VaL与pH＝b的硫酸VbL混合。

①若所得混合液为中性，且a＝12，b＝2，则Va∶Vb＝________。

②若所得混合液为中性，且a＋b＝12，则Va∶Vb＝________。

解析：

（1）由题意知，溶液中c（H＋）＝10－11mol·L－1，c（OH－）＝0.01mol·L－1，故Kw＝c（H＋）·c（OH－）＝10－13。

（2）①根据中和反应：

H＋＋OH－===H2O。

c（H＋）·Vb＝c（OH－）·Va

10－2·Vb＝10－13/10－12·Va

＝

＝1∶10。

②根据中和反应H＋＋OH－===H2O

c（H＋）·Vb＝c（OH－）·Va

10－b·Vb＝10－13/10－a·Va

＝

＝1013－（a＋b）＝10，即Va∶Vb＝10∶1。

答案：

（1）10－13　

（2）①1∶10　②10∶1

4．常温下，有pH为12的NaOH溶液100mL，欲将其pH变为11，采取下列三种措施（忽略混合过程中溶液体积的变化），请回答有关问题：

（1）若加水，应加入________mL。

（2）若用pH＝10的NaOH溶液，应加入________mL。

（3）若用pH＝2的盐酸，应加入________mL。

解析：

（1）将碱稀释10倍即可使pH降低1个单位，故需将溶液的总体积扩大到1000mL，加入900mL水。

（2）计算出氢氧根离子浓度的变化，设加入pH＝10的NaOH溶液xmL，则

＝1×10－3，解得x＝1000。

（3）碱有剩余，设加入pH＝2的盐酸ymL，根据过量计算，

＝1×10－3，解得y＝81.8。

答案：

（1）900　

（2）1000　（3）81.8