苏教版高中化学选修四《化学反应原理》《溶液的酸碱性》学案新版.docx
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苏教版高中化学选修四《化学反应原理》《溶液的酸碱性》学案新版
专题3第二单元溶液的酸碱性
第1课时溶液的酸碱性
问题导入
现有一瓶无标签试剂，欲知其酸碱性。
如何测定？
溶液呈酸性或碱性的实质是什么？
基础知识
1.一种溶液是显酸性、中性还是碱性，取决于溶液中浓度和氢氧根离子浓度的相对大小。
在一定温度下，水溶液中c（H+）与c（OH-）乘积是_________。
当知道其中的一种离子的浓度，就可计算出另一种离子的浓度，从而判断溶液的_________性。
2.室温时，溶液酸碱性与溶液中c（OH-）和c（H+）有如下的关系：
酸性溶液：
c（H+）_________c（OH-），c（H+）_________10-7mol·L-1,c（H+）越大，___________性越强。
碱性溶液：
c（H+）_________c（OH-），c（OH-）_________10-7mol·L-1,c（OH-）越大，__________性越强。
中性溶液：
c（H+）=c（OH-），c（H+）=c（OH-）=10-7mol·L-1。
3.人们常用溶液中____________浓度的负对数来表示溶液的酸碱性，pH与氢离子浓度的关系为pH=-lgc（H+）。
在25℃时，pH=7时，c（H+）____________c（OH-），溶液呈____________性；
当pH＜7时，c（H+）____________c（OH-），溶液呈____________性；
当pH＞7时，c（H+）____________c（OH-），溶液呈____________性。
课堂互动
三点剖析
重点溶液的酸碱性
溶液的酸碱性取决于溶液中c（H+）和c（OH-）的相对大小
（1）酸性：
c（H+）＞c（OH-）
（2）碱性：
c（H+）＜c（OH-）
（3）中性：
c（H+）=c（OH-）
注意：
溶液的酸碱性与酸和碱的酸碱性涵义的区别：
溶液的酸碱性指的是溶液中c（H+）与c（OH-）的相对大小；而酸和碱的酸碱性是指其潜在的电离出H+或OH-的能力。
酸、碱的强弱是以电解质的电离程度来区分的。
强酸、强碱在溶液中完全电离，弱酸、弱碱在溶液中部分电离。
溶液的酸碱性的判断：
（1）强酸溶液的酸性不一定比弱酸溶液的酸性强。
（2）酸性强的溶液不一定是强酸溶液。
（3）酸性相同的溶液弱酸浓度大，中和能力强。
例如：
c（H+）=1mol·L-1的醋酸溶液和盐酸溶液，体积均为1L时，醋酸溶液的中和能力更强。
（4）中和能力相同的酸，提供H+的能力相同。
例如：
1L0.1mol·L-1的CH3COOH和1L0.1mol·L-1的盐酸，均可提供0.1mol的H+。
【例1】下列溶液一定呈中性的是（）
A.pH=7的溶液
B.c（H+）=c（OH-）的溶液
C.由强酸、强碱等物质的量反应得到的溶液
D.非电解质溶于水得到的溶液
解析：
溶液呈中性的根本标志是c（H+）=c（OH-）。
当pH=7时，只说明c（H+）=10-7mol·L-1，当温度升高时，中性溶液中的c（H+）＞10-7mol·L-1，即pH＜7，故选项A错误。
等物质的量的强酸与强碱，由于它们所含的H+和OH-的物质的量未知，因此无法判断它们混合后溶液的酸碱性。
若n（H+）＞n（OH-）,H+过量，溶液呈酸性；若n（OH-）＞n（H+）,OH-过量，溶液呈碱性，只有当n（H+）=n（OH-）时，H+与OH-恰好完全反应，溶液才呈中性，故选项C也错误。
非电解质只是它本身不能直接电离产生离子，当它溶于水时可能与水反应生成能电离的物质，使溶液显酸性或碱性，如SO2溶于水生成H2SO3，溶液显酸性；NH3溶于水生成NH3·H2O，溶液显碱性。
答案：
B
难点溶液的pH
溶液的pH用水溶液中H+浓度的负对数来表示，表达式
pH=-lg［c（H+）］
（1）强酸或强碱溶液pH的计算
①强酸溶液，直接求c（H+），再由pH=-lgc（H+）求pH。
②强碱溶液，先求c（OH-），再据KW求c（H+），c（H+）=KWc（OH-），最后求pH。
（2）溶液混合后pH的计算
①强酸与强酸混合后，先求混合液中c（H+），再求pH。
②强碱与强碱混合后，先求碱性混合液中c（OH-），再由KW求c（H+），后求pH。
③强酸与强碱混合
先看两者是否恰好中和，若恰好中和，则混合液为中性，室温下，pH=7。
若酸过量，须先求中和后溶液中c（H+），再求pH。
若碱过量，须先求中和后溶液中c（OH-），由KW求c（H+），后求pH。
【例2】在25℃时，某溶液中由水电离出的c（H+）=1×10-12mol·L-1，则该溶液的pH可能是（）
A.12B.7C.6D.2
解析：
纯水中由水电离出的c水（H+）=c水（OH-），向纯水中加酸或碱，水的电离均受到抑制，水的电离平衡左移，水电离出的H+和OH-的量相应减少，但c水（H+）=c水（OH-）。
若为酸，则c液（OH-）=c水（OH-）=c水（H+）=1×10-12mol·L-1。
由KW=c液（H+）·c液（OH-），有c液（H+）=
mol·L-1=1×10-2mol·L-1，pH=-lgc（H+）=-lg（1×10-2）=2。
故D选项符合题意。
若为碱，则c液（H+）=c水（H+）=1×10-12mol·L-1，则由pH=-lgc（H+）=-lg（1×10-12）=12。
故A选项符合题意。
答案：
AD
各个击破
类题演练1
下列溶液一定呈碱性的是（）
A.溶液中c（OH-）＞c（H+）B.滴加甲基橙后溶液显红色
C.溶液中含有OH-D.滴加甲基橙后溶液显黄色
解析：
判断溶液酸碱性的最根本的依据是H+与OH-的浓度的相对大小。
c（H+）＞c（OH-），呈酸性；c（H+）=c（OH-），呈中性；c（H+）＜c（OH-），呈碱性。
答案：
A
变式训练1
有人曾建议用AG表示溶液的酸度，AG的定义为AG=lg［c（H+）/c（OH-）］。
下列表述正确的是（）
A.在25℃时，若溶液呈中性，则pH=7，AG=1
B.在25℃时，若溶液呈酸性，则pH＜7,AG＜0
C.在25℃时，若溶液呈碱性，则pH＞7,AG＞0
D.在25℃时，溶液的pH与AG的换算公式为AG=2（7-pH）
解析：
本题考查了对溶液酸碱性的认识，对pH、AG定义的理解和关系式的推导，能反映我们对数运算的数学基础。
新旧知识融合、检测我们应变能力是高考命题的发展趋势之一。
根据溶液中c（H+）与c（OH-）的相对大小决定溶液的酸碱性，并从pH和AG的定义寻找两者的关系式。
A项呈中性时，c（H+）=c（OH-）,
AG=lg［c（H+）/c（OH-）］=lg1=0;
B项呈酸性，c（H+）＞c（OH-）,
AG＞lg1=0;
C项呈碱性，c（H+）＜c（OH-）,
AG＜lg1=0;
D项25℃时，pH+pOH=pKW=14,
AG=lg［c（H+）］-lg［c（OH-）］=-pH+14-pH=14-2pH=2（7-pH）。
答案：
D
变式训练2
25℃的下列溶液中，碱性最强的是（）
A.pH=11的溶液B.c（OH-）=0.12mol·L-1的溶液
C.1L中含有4gNaOH的溶液D.c（H+）=1×10-10mol·L-1的溶液
解析：
常温下，可根据pH或c（H+）比较溶液的酸碱性，也可根据c（OH-）大小来比较，A、C、D三个选项中溶液的c（OH-）依次为1×10-3mol·L-1，0.１mol·L-1，1×10-4mol·L-1，B中c（OH-）最大，碱性最强。
答案：
B
类题演练2
在25℃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，则混合之前，该强酸的pH与强碱的pH之间应满足什么关系？
解析：
设强酸溶液为10L,则强碱溶液为1L。
两种溶液混合后呈中性，所以10c酸（H+）=c碱（OH-）。
方法一：
根据碱溶液中水的离子积可得：
10c酸（H+）=
，则c酸（H+）·c碱（H+）=
=10-15,取负对数得pH酸+pH碱=15。
方法二：
因为10c酸（H+）=
，所以-lg10c酸（H+）=
，则pH酸-1=14-pH碱，即pH酸+pH碱=15。
答案：
pH（酸）+pH（碱）=15
变式训练3
将0.3mol·L-1的Ba（OH）2溶液50mL与0.02mol·L-1的H2SO4溶液100mL混合后，求混合液的pH是多少？
解析：
n（OH-）=0.3mol·L-1×0.05L×2=0.03mol
n（H+）=0.02mol·L-1×0.1L×2=0.004mol
n（H+）＜n（OH-）,碱过量，则
c（OH-）=
=0.17mol·L-1
pOH=-lg1.7×10-1=1-0.23=0.77
pH=14-pOH=14-0.77=13.23。
答案：
13.23
课后集训
基础达标
1.往纯水中加入下列物质，能使水的电离平衡发生移动的是（）
A.NaClB.NaOHC.酒精D.CH3COOH
2.溶液在25℃时由水电离出氢离子的浓度为1×10-12mol·L-1，下列说法正确的是（）
A.该溶液pH=12B.该溶液pH=2
C.该溶液pH=12或2D.不能确定溶液pH
3.25℃，NaOH溶液pH为a，某酸溶液pH为b，a+b=14，a≥11。
将两种溶液按等体积混合，下列说法正确的是（）
A.混合溶液的pH必定为7
B.混合溶液的pH≤7
C.向混合溶液中加入MgCl2溶液，可能生成Mg（OH）2沉淀
D.混合溶液中可能有两种溶质
4.在甲烧杯中放入盐酸，乙烧杯中放入醋酸，两种溶液的体积和pH都相等，向两烧杯同时加入质量不等的锌粒，反应结束后得到等量的氢气，下列说法正确的是（）
A.甲烧杯中放入锌的质量比乙烧杯中放入锌的质量大
B.甲烧杯中酸过量
C.两烧杯中参加反应的锌等量
D.反应开始后，乙烧杯中的c（H+）始终比甲烧杯中的c（H+）小
5.重水（D2O）的离子积为1.6×10-15,可以用pH一样的定义来规定pD=-lgc（D+），以下关于pD的叙述正确的是（）
A.中性溶液的pD=7.0
B.含0.01mol的NaOD的D2O溶液1L,其pD=12.0
C.溶解0.01mLDCl的D2O溶液1L,其pD=2.0
D.在100mL0.25mol·L-1的DCl重水溶液中，加入50mL0.2mol·L-1的NaOD的重水溶液，其pD=1.0
6.向25℃时的纯水中通入一定量的HCl气体，当溶液的pH=2时，则由水电离出的c（H+）是（）
A.1×10-2mol·L-1B.1×10-8mol·L-1
C.1×10-12mol·L-1D.1×10-4mol·L-1
7.向10mLpH=12的NaOH溶液中加入10mL某酸，再滴入几滴甲基橙，溶液呈红色，则这种酸可能是（）
A.pH=2的硫酸B.0.01mol·L-1的甲酸
C.pH=2的醋酸D.0.01mol·L-1的硝酸
综合运用
8.25℃时，向纯水中加入NaOH，使溶液的pH为11，则由NaOH电离出的OH-离子浓度与水电离的OH-离子浓度之比为（）
A.1010∶1B.5×109∶1C.108∶1D.1∶1
9.将pH=3的H2SO4和pH=12的NaOH溶液混合，当混合溶液的pH=10时，强酸和强碱的体积之比为（）
A.1∶9B.9∶1C.10∶1D.1∶10
10.常温下某强酸溶液和某强碱溶液的pH之和为13，将这种酸和这种碱按一定比例混合，溶液恰好呈中性，混合时酸和碱的体积之比是（）
A.10∶1B.1∶10C.1∶1D.1∶2
11.向VmLBaCl2溶液中加入一定体积的0.05mol·L-1的硫酸溶液，二者恰好完全反应，且反应后溶液的pH为3.0，原BaCl2溶液的物质的量浓度为（）
A.5.05×10-4mol·L-1B.5.05×10-3mol·L-1
C.1.01×10-4mol·L-1D.1.01×10-3mol·L-1
12.25℃时，若体积为Va、pH=a的某一元强酸与体积为Vb、pH=b的某一元强碱混合，恰好中和，且已知Va＜Vb和a=0.5b，请填写下列空白：
（1）a值可否等于3_____________（填“可”或“否”），若理由是________________。
（2）a值可否等于5_____________（填“可”或“否”），其理由是________________。
（3）a的取值范围为__________________________。
拓展探究
13.25℃时，取pH为a的盐酸V1L，用pH为b的NaOH溶液中和（a≤b且b≥8）。
需NaOH溶液V2L。
（1）若a+b=14，则
=________________。
（2）若a+b=13，则
=________________。
（3）若a+b＞14，则
=____________。
且V1_________V2（填“＞”“＜”或“=”）。
参考答案
课前预习
问题导入
答案：
测定溶液酸碱性的方法较多，常用的方法有指示剂法，测pH法等。
溶液中c（H+）与c（OH-）相对大小决定溶液酸碱性。
当溶液中c（H+）＞c（OH-）时，溶液呈酸性，且c（H+）越大酸性越强；当溶液中c（H+）＜c（OH-）时，溶液呈碱性，且c（OH-）越大碱性越强。
基础知识
1.答案：
氢离子常数酸碱
2.答案：
＞＞酸＜＞碱
3.答案：
氢离子=中＞酸＜碱
课后集训
1.解析：
H2O
H++OH-。
NaCl不会电离出H+或OH-不会破坏水的电离；NaOH电离出OH-，破坏水的电离平衡；酒精是非电解质；CH3COOH能电离出H+，破坏水的电离平衡。
答案：
BD
2.解析：
水电离出的氢离子比10-7小，可知该溶液可能呈酸性也可能呈碱性。
pH可能为2也可能为12。
答案：
C
3.解析：
由a+b=14,假如是强酸溶液，两种溶液混合pH=7，假如该酸是弱酸溶液，该酸与NaOH溶液反应后有酸剩余。
该溶液中有两种溶质，是盐和该酸，溶液pH＜7。
答案：
BD
4.解析：
盐酸为强酸，醋酸为弱酸，醋酸的浓度大于盐酸浓度，但此时二者产生的H+浓度相同，放入不等质量Zn粒，产生相同的H2，肯定是盐酸中Zn的质量多，Zn有剩余，醋酸中Zn不足，反应的Zn粒一样多，反应一开始后，两者反应速率相同，乙烧杯c（H+）始终比甲烧杯c（H+）大。
答案：
AC
5.解析：
PD=-lgc（D+）。
A项中重水离子积为1.6×10-15,H+浓度为4×10-7，中性溶液PD=7-lg4。
B项中0.01molNaOD的D2O溶液1L、PD=12.0，C项中0.01molDCl的D2O溶液，PD不为2.0。
D.根据酸碱中和后剩余成分计算，溶液PD≠1.0。
答案：
B
6.解析：
pH=2时，c（H+）为10-2，c（ＯＨ-）为10-12，由于水电离的H+和OH-相等，故水电离的H+浓度为1×10-12mol·L-1。
答案：
C
7.解析：
甲基橙加入后溶液显红色，就说明溶液为酸性，在NaOH中加入酸的物质的量应大于NaOH物质的量。
A项中加硫酸pH=7,溶液呈中性；B项中二者生成强碱弱酸盐，溶液显碱性；C项中醋酸剩余，溶液呈酸性；D项中二者恰好反应，溶液呈中性。
答案：
C
8.解析：
溶液的pH=11,则NaOH电离出的OH-离子浓度为10-3mol·L-1,溶液中c（Ｈ+）=10-11mol·L-1，水电离出的c（OH-）=c（H+）=10-11mol·L-1，因此NaOH电离出的c（OH-）与水电离出的c（OH-）之比为108∶1。
答案：
C
9.解析：
设酸的体积为x，碱的体积为y，酸中c（H+）=10-3mol·L-1，碱中c（OH-）=10-2mol·L-1
则
=10-4,x∶y=9∶1。
答案：
B
10.解析：
设酸的体积为V酸，pH=a,碱的体积为V碱，pH=b，因混合后溶液呈中性，则：
V酸×10-a=V碱×
=10（a+b）-14=10-1。
答案：
B
11.解析：
混合前H2SO4溶液中c（H+）=0.05mol·L-1×2=0.10mol·L-1，混合后溶液中pH=3，即c（Ｈ+）=0.001mol·L-1。
c（H+）被BaCl2溶液稀释了100倍，则原H2SO4与BaCl2的体积比为1∶99，根据C1V1=C2V2，二者恰好完全反应，
则c（BaCl2）=
=5.05×10-4mol·L-1。
答案：
A
12.解析：
pH=a、体积为Va的一元强酸提供的H+为10-a·Va,pH=b、体积为Vb的一元强碱提供的OH-为10-14+b·Vb。
由题意知：
Va·10-a=10-14+b·Vb
=1014-a-b
由Vb＞Va,得
＞1,即14-a-b＞0,a+b＜14,
又a=0.5b,则a+2a＜14a＜
对于一元强碱pH=b＞72a＞7a＞
根据a=0.5bb＞7，将a=3代入可知其是否合理。
根据
=1014-a-b,Va＜Vb,将a=5,b=10代入可知其是否合理。
答案：
（1）可符合a+b＜14
（2）否不符合a+b＜14
（3）
＞a＞3.5
13.解析：
pH=a的HCl（aq）,c（H+）=10-amol·L-1;pH=b的NaOH,c（OH-）=10b-14mol·L-1。
若酸碱恰好中和时，V1·10-a=V2·10b-14.
所以
=10a+b-14。
故
（1）当a+b=14时，则
=1；
（2）当a+b=13时，
=10-1；（3）当a+b＞14时，V1V2=10a+b-14＞1，即V1＞V2。
答案：
（1）1
（2）0.1
（3）10a+b-14＞
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