pH7;中性溶液中:
c(H+)=c(OH-),pH7。
100℃时,水中c(H+)=c(OH-)=10-6mol/L,pH=6,水为性。
常温时水中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L,pH=7,水为中性。
(3)Kw的几点说明
a.水的离子积(Kw)是指任一水溶液体系中的情况,c(H+)和c(OH-)代表水溶液中H+和OH-的总物质的量浓度。
无论酸、碱、盐等溶液中酸碱性怎么样,Kw=,仍是一常数。
一般情况下在25℃或室温下,Kw为,而100℃时,Kw为1.0×10-12。
b.水的电离是永恒存在的,在研究水溶液体系中离子的种类时,不要忽略的同时存在。
2.影响水的电离平衡的因素
(1)水的电离过程是热的过程,所以升高温度能促进水的电离,因此升温时Kw增大,降温时Kw减小。
但不论温度升高或降低,纯水中c(H+)和c(OH-)始终。
(2)
①向纯水中加入酸或碱,可以增大水中的或的浓度,均可使水的电离平衡向移动(即分子化的方向)。
②向水中加入可溶性的盐,若组成盐的离子能与水电离产生的H+和OH-发生反应,生成难电离的物质,则能够破坏水的电离平衡,使水的电离平衡向移动,可使水溶液呈碱性或酸性;
③若所加的盐既不能与水中的H+和OH-发生反应,又不能电离产生H+和OH-,则不能破坏水的电离平衡,不使水的电离平衡发生。
④若向水中加入活泼金属,由于活泼金属与水电离出的H+反应,促进水的电离,溶液中c(OH-),c(H+)。
五、溶液的pH及pH计算
1.溶液的pH
(1)当c(H+)很小时,直接用物质的量浓度表示溶液酸碱性的强弱很不方便,通常采用c(H+)的负对数来表示,称为溶液的pH,其表达式为。
常温下,pH<7时,溶液呈酸性,pH越小,溶液的酸性越;pH>7时,溶液呈碱性,pH越大,溶液的碱性越。
(2)当pH改变一个单位时,c(H+)改变10倍,即pH每增大1个单位,c(H+)就减小为原来的1/10;pH每减小1个单位,c(H+)就增大为原来的倍。
2.水的电离与溶液pH关系的判断
一定温度下,稀溶液中Kw=c(H+)·c(OH-)是一个常数。
Kw只与温度有关,温度升高,Kw值增大。
由于水的电离的存在,所以溶液中H+和OH-是同时存在的(注意不是大量共存),酸碱性不同的溶液中,c(H+)和c(OH-)的相对大小不同,但在一定温度下,无论是稀酸、稀碱或盐溶液中,c(H+)·c(OH-)=Kw(常数)。
25℃时,Kw=1.0×10-14。
水电离出的c(H+)和c(OH-)始终是相等的,有时某一种需要忽略,但“越少越不能忽略”,意思是:
酸中的c(OH-)很小,但这完全是由水电离出来的,不能忽略,同样,碱中的c(H+)也不能忽略。
3.溶液pH的计算方法
a.单一溶液pH的计算
(1)强酸溶液,如HnA,设溶质的物质的量浓度为cmol/L,c(H+)=ncmol/L,
pH=-lgc(H+)=-lgnc
(2)强碱溶液,如B(OH)n,设溶质的物质的量浓度为cmol/L,
mol/L,
pH=-lgc(H+)=14+lgnc
b.两强酸混合
由
,先求出混合后的c(H+)混,再根据公式pH=-lgc(H+)求pH。
若两强酸等体积混合,可采用速算法:
混合后溶液的pH等于混合前溶液pH小的加0.3。
如pH=3和pH=5两种盐酸等体积混合后,pH=3.3。
c.两强碱混合
由
,先求出混合后的c(OH-)混,再通过Kw求出
c(H+)混,最后求出pH。
若两强碱溶液等体积混合,可采用速算方法:
混合后溶液的pH等于混合前溶液pH大的减0.3。
如pH=9和pH=11的两种烧碱溶液等体积混合后,pH=10.7。
d.强酸与强碱的混合
强酸与强碱混合的实质为中和反应,H++OH-=H2O,中和后溶液的pH有以下三种情况:
(1)若恰好中和,pH=7(25℃);
(2)若剩余酸,先求中和后剩余的c(H+),再求pH;
(3)若剩余碱,先求中和后剩余的c(OH-),再通过Kw求出c(H+),最后求pH。
e.已知酸和碱的pH之和,判断等体积混合后溶液的pH(25℃)
(1)若强酸与强碱溶液的pH之和等于14,则混合后溶液显碱性,pH=7
(2)若强酸与强碱溶液的pH之和大于14,则混合后溶液显碱性,pH>7
(3)若强酸与强碱溶液的pH之和小于14,则混合后溶液显酸性,pH<7
(4)若酸、碱溶液的pH之和为14,酸、碱中有一强、一弱,则酸、碱溶液混合后,谁弱显谁性。
六、酸碱稀释时pH的变化
1.强酸、强碱的稀释:
在稀释时,当它们的浓度大于时,不考虑水的电离;当它们的浓度小于时,应考虑水的电离。
如:
2.弱酸、弱碱的稀释:
在稀释过程中既有浓度的变化,又有电离平衡的移动,不能求得具体数值,只能确定其pH范围。
如:
第二部分:
题型分类
一、弱电解质的电离规律与溶液酸碱性判断的题型、需要判断强酸弱酸与强碱弱碱的题型
例1.下列溶液肯定呈酸性的是()
A.含有H+离子的溶液
B.c(OH-)=1×10-8mol/L的溶液
C.c(OH-)D.pH小于7的溶液
例2.根据下表数据(均在同温、同压下测定):
酸
HX
HY
HZ
物质的量浓度/mol·L-1
0.1
0.2
0.3
电离平衡常数
7.2×10-4
1.8×10-4
1.8×10-5
可得出弱电解质强弱顺序正确的是()
A.HX>HY>HZ
B.HZ>HY>HX
C.HY>HZ>HX
D.HZ>HX>HY
例3.用食用白醋(醋酸浓度约1mol/L)进行下列实验,能证明醋酸为弱电解质的是()
A.白醋中滴入石蕊试液呈红色
B.白醋加入豆浆中有沉淀产生
C.蛋壳浸泡在白醋中有气体放出
D.pH试纸显示白醋的pH为2~3
例4.已知室温时,0.1mol/L某一元酸HA在水中有0.1%发生电离,下列叙述错误的是()
A.该溶液的pH=4
B.升高温度,溶液的pH增大
C.此酸的电离平衡常数约为1×10-7
D.由HA电离出的c(H+)约为水电离出的c(H+)的106倍
例5.在同体积0.3mol/L的H2SO4、HCl、HNO3、CH3COOH溶液中,加入足量的Zn,下列说法中正确的是()
A.硫酸中放出氢气量最多
B.醋酸中放出氢气量最多
C.盐酸中放出氢气量最多
D.盐酸和硝酸中放出氢气量相等
例6.用0.01mol/L的NaOH溶液完全中和pH=3的下列溶液各100mL,需要NaOH溶液体积最大的是()
A.盐酸
B.硫酸
C.高氯酸
D.醋酸
例7.pH=3的两种酸溶液A、B,取等体积酸分别与足量的锌反应,酸A比酸B产生的氢气的量多。
下列说法正确的是()
A.A是强酸,B一定是弱酸
B.A是弱酸,B一定是强酸
C.A是强酸,B是强酸
D.A酸性一定比B酸性弱
例8.常温下0.1mol·L-1醋酸溶液的pH=a,下列能使溶液pH=(a+1)的措施是()
A.将溶液稀释到原体积的10倍
B.加入适量的醋酸钠固体
C.加入等体积0.2mol·L-1盐酸
D.提高溶液的温度
例9.有关常温下pH均为3的醋酸溶液和盐酸的说法正确的是()
A.两种溶液中,由水电离出的氢离子浓度均为1×10-11mol·L-1
B.分别加水稀释100倍后,两种溶液的pH仍相等
C.中和同体积的这两种酸溶液所需要NaOH物质的量也相等
D.分别加入足量锌片,两种溶液生成H2的体积相等
例10.室温下,pH相差1的两种一元碱溶液A和B,分别加水稀释时,溶液的pH变化如图所示。
下列说法正确的是()
A.稀释前,c(A)=10c(B)
B.稀释前,A溶液中由水电离出的OH-的浓度大于10-7mol/L
C.在M点,A、B两种碱溶液中阳离子的物质的量浓度相等
D.用醋酸中和A溶液至恰好完全反应时,溶液的pH为7
例11.
(1)浓度均为1mol/L的①盐酸;②醋酸;③硫酸各1L,分别加入足量的锌。
开始时产生H2的速率由快到慢的顺序为:
最终收集到的H2的体积由大到小的顺序为:
中和三种酸,所需0.1mol/L的NaOH溶液的体积由大到小的顺序为:
(2)pH均为1的①盐酸;②醋酸;③硫酸各1L,分别加入足量的锌。
开始时产生H2的速率大小关系为:
最终收集到H2的体积由大到小的顺序为:
中和三种酸,所需0.1mol/L的NaOH溶液的体积由大到小的顺序为:
例12.25℃时,某溶液中由水电离产生的c(H+)和c(OH-)的乘积为1×10-18,下列说法正确的是()
A.该溶液的pH一定是9
B.该溶液的pH可能是5
C.该溶液中水的离子积为1×10-18
D.不会有这样的溶液
例13.对重水(D2O)也可以定义pD=-lgc(D+),现在已知重水的离子积为1.6