碱
强碱
pH=b
pH=b-n
弱碱
7
[对点练]
4.求下列常温条件下溶液的pH(已知lg1.3=0.1,lg2=0.3,混合溶液忽略体积的变化)。
(1)0.005mol·L-1的H2SO4溶液________。
(2)0.1mol·L-1的CH3COOH溶液________(已知CH3COOH的电离常数Ka=1.8×10-5)。
(3)0.001mol·L-1的NaOH溶液________。
(4)pH=2的盐酸与等体积的水混合________。
(5)pH=2的盐酸加水稀释到1000倍________。
(6)将pH=8的NaOH与pH=10的NaOH溶液等体积混合________。
(7)将pH=3的HCl与pH=3的H2SO4等体积混合________。
(8)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:
(1)c(H2SO4)=0.005mol·L-1,c(H+)=2×c(H2SO4)=0.01mol·L-1,pH=2。
(2)
=Ka=1.8×10-5,作近似计算,可得
=1.8×10-5,c2(H+)=1.8×10-6,c(H+)≈1.34×10-3mol·L-1,pH≈2.9。
(3)c(NaOH)=0.001mol·L-1,c(OH-)=1×10-3mol·L-1,c(H+)=
mol·L-1=10-11mol·L-1,pH=11。
(4)由pH=2得c(H+)=10-2mol·L-1,加入等体积水后,c(H+)=
×10-2mol·L-1,pH=2.3。
(5)pH=2的盐酸加水稀释到1000倍,所得溶液的pH=2+3=5。
(6)由pH=8,pH=10可得两溶液OH-浓度分别为10-6mol·L-1、10-4mol·L-1,混合后溶液中c(OH-)=
mol·L-1=
×10-6mol·L-1,c(H+)=
mol·L-1≈2.0×10-10mol·L-1,pH=9.7。
(7)两溶液中pH=3,则混合后溶液的pH=3。
(8)由pH=5,得c(H+)=10-5mol·L-1,由pH=9得c(OH-)=10-5mol·L-1,按体积比11∶9混合时,酸过量,混合后c(H+)=
mol·L-1=10-6mol·L-1,pH=6。
答案:
(1)2
(2)2.9 (3)11 (4)2.3 (5)5 (6)9.7
(7)3 (8)6
5.
(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<n
(2)m>n (3)m<n (4)m>n
[题点全练—过高考]
题点一 影响水的电离平衡的因素及结果判断
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)纯水中c(H+)随着温度的升高而降低( )
(2)25℃时,0.10mol·L-1NaHCO3溶液加水稀释后,c(H+)与c(OH-)的乘积变大( )
(3)已知某温度下CH3COOH和NH3·H2O的电离常数相等,现向10mL浓度为0.1mol·L-1的CH3COOH溶液中滴加相同浓度的氨水,在滴加过程中水的电离程度始终增大( )
(4)在蒸馏水中滴加浓H2SO4,Kw不变( )
(5)向水中加入少量硫酸氢钠固体,促进了水的电离,c(H+)增大,Kw不变( )
(6)向水中加入AlCl3溶液对水的电离不产生影响( )
(7)100℃的纯水中c(H+)=1×10-6mol·L-1,此时水呈酸性( )
答案:
(1)×
(2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
(7)×
2.常温下,某溶液中由水电离的c(H+)=1×10-13mol·L-1,该溶液可能是( )
①二氧化硫水溶液 ②氯化铵水溶液 ③硝酸钠水溶液 ④氢氧化钠水溶液
A.①④ B.①② C.②③ D.③④
解析:
选A 水电离的c(H+)=1×10-13mol·L-1<10-7mol·L-1,说明水电离受到抑制,溶液可能为酸溶液,也可能为碱溶液,二氧化硫水溶液和氢氧化钠水溶液符合,氯化铵水解促进水的电离,硝酸钠为中性溶液,不影响水的电离。
题点二 水电离出c(H+)或c(OH-)的计算
3.对于常温下pH=1的硝酸溶液,下列叙述正确的是( )
A.该溶液由1mL稀释至1000mL后,pH=3
B.该溶液中水电离出的c(H+)是pH=3的硝酸中水电离出的c(H+)的100倍
C.该溶液中硝酸电离出的c(H+)与水电离出的c(H+)之比为10-12
D.向该溶液中加入等体积、pH=13的氢氧化钡溶液恰好完全中和
解析:
选D pH=1的硝酸溶液中c(H+)=0.1mol·L-1,1mL该溶液稀释至1000mL后,c(H+)=10-4mol·L-1,pH=-lgc(H+)=-lg10-4=4,故A错误;该溶液中水电离出的c(H+)是pH=3的硝酸溶液中水电离出的c(H+)的
,故B错误;pH=1的硝酸溶液中由水电离出的c(H+)=10-13mol·L-1,pH=1的硝酸溶液中硝酸电离出的c(H+)约为0.1mol·L-1,该溶液中硝酸电离出的c(H+)与水电离出的c(H+)之比约为1012,故C错误;pH=13的氢氧化钡溶液中c(OH-)=0.1mol·L-1,与等体积的pH=1的硝酸溶液恰好完全中和,故D正确。
4.在一定条件下,相同pH的硫酸和硫酸铁溶液中水电离出来的c(H+)分别是1.0×10-amol·L-1和1.0×10-bmol·L-1,在此温度下,则下列说法正确的是( )
A.a<b
B.a=b
C.水的离子积为1.0×10-(7+a)
D.水的离子积为1.0×10-(b+a)
解析:
选D 加酸抑制水的电离,加易水解的盐促进水的电离,则a>b,A、B选项错误;由题意可知,两种溶液的pH=b,即硫酸溶液中c(H+)是1.0×10-bmol·L-1,而水电离产生的c(H+)等于水电离产生的c(OH-),所以硫酸溶液中c(OH-)是1.0×10-amol·L-1,Kw=1.0×10-(b+a),D选项正确。
[规律方法]
(1)酸、碱、盐虽然影响水的电离平衡(不水解的盐除外),造成水电离出的H+或OH-的浓度发生变化,但在25℃时Kw仍然不变,因为Kw只与温度有关。
(2)水的离子积常数Kw=c(H+)·c(OH-)中H+和OH-不一定是水电离出来的。
c(H+)和c(OH-)均指溶液中的H+或OH-的总浓度。
这一关系适用于任何稀的水溶液。
(3)在pH=2的盐酸中(或pH=12的NaOH溶液中)由水电离出来的c(H+)与c(OH-)之间的关系是相等的。
虽然外界条件改变,水的电离平衡发生移动,但任何时候水电离出来的c(H+)和c(OH-)总是相等的。
(4)室温下,由水电离出的c(H+)=1×10-13mol·L-1的溶液可能呈强酸性或强碱性,故在该溶液中HCO
、HSO
均不能大量共存。
题点三 溶液酸碱性的判断
5.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:
选A 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。
6.(2018·河北衡水中学调研)下列操作会使H2O的电离平衡向正方向移动,且所得溶液呈酸性的是( )
A.向水中加入少量的CH3COONa
B.向水中加入少量的NaHSO4
C.加热水至100℃,pH=6
D.向水中加少量的明矾
解析:
选D 加入少量的CH3COONa,CH3COO-与H+结合为CH3COOH,c(H+)减小,水的电离平衡正向移动,c(OH-)>c(H+),溶液呈碱性,A项不符合题意;加入少量的NaHSO4,其电离出H+,c(H+)增大,水的电离平衡逆向移动,B项不符合题意;加热水至100℃,水的电离平衡正向移动,但仍呈中性,C项不符合题意;加少量的明矾,Al3+与水电离出的OH-结合为Al(OH)3,c(OH-)减小,水电离平衡正向移动,c(H+)>c(OH-),溶液呈酸性,D项符合题意。
[规律方法]
(1)溶液呈现酸、碱性的实质是c(H+)与c(OH-)的相对大小,不能只看pH,一定温度下pH=6的溶液也可能显中性,也可能显酸性,应注意温度。
(2)使用pH试纸测溶液pH时不能用蒸馏水润湿。
(3)25℃时,pH=12的溶液不一定为碱溶液,pH=2的溶液也不一定为酸溶液,也可能为能水解的盐溶液。
题点四 溶液pH值的计算
7.(2018·苏州模拟)将pH=1的盐酸平均分成两份,一份加入适量水,另一份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH溶液,pH都升高了1,则加入的水与NaOH溶液的体积比为( )
A.9 B.10
C.11D.12
解析:
选C 将pH=1的盐酸加适量水,pH升高了1,说明所加的水是原溶液的9倍;另一份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH溶液后,pH升高了1,则10-1×1-10-1·x=10-2·(1+x),解得x=
,则加入的水与NaOH溶液的体积比为9∶
=11∶1。
8.(2018·成都模拟)常温下,pH=a和pH=b的两种NaOH溶液,已知b=a+2,则将两种溶液等体积混合后,所得溶液的pH接近于( )
A.a-lg2B.b-lg2
C.a+lg2D.b+lg2
解析:
选B c(OH-)=
mol·L-1=
mol·L-1≈
mol·L-1,c(H+)=
mol·L-1,故pH=b-lg2。
9.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=
·Va,
=
=1∶10。
②根据中和反应H++OH-===H2O,c(H+)·Vb=c(OH-)·Va,10-b·Vb=
·Va,
=
=1013-(a+b)=10,即Va∶Vb=10∶1。
答案:
(1)10-13
(2)①1∶10 ②10∶1
[规律方法] 有关pH计算的一般思维模型
[教材基础—自热身]
1.实验原理
(1)酸碱中和滴定是利用酸碱中和反应,用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的实验方法。
(2)以标准盐酸溶液滴定待测的NaOH溶液,待测NaOH溶液的物质的量浓度为c(NaOH)=
。
(3)酸碱中和滴定的关键
①准确测定标准液的体积。
②准确判断滴定终点。
2.实验用品
(1)仪器
图A是酸式滴定管,图B是碱式滴定管、滴定管夹、铁架台、锥形瓶。
(2)试剂
标准液、待测液、指示剂、蒸馏水。
(3)滴定管的使用
试剂性质
滴定管
原因
酸性、氧化性
酸式滴定管
氧化性物质易腐蚀橡胶管
碱性
碱式滴定管
碱性物质易腐蚀玻璃,致使玻璃活塞无法打开
3.实验操作
实验操作以标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例。
(1)滴定前的准备
①滴定管:
查漏→洗涤→润洗→装液→调液面→记录。
②锥形瓶:
注碱液→记体积→加指示剂。
(2)滴定
(3)终点判断
等到滴入最后一滴标准液,指示剂变色,且在半分钟内不恢复原来的颜色,视为滴定终点并记录标准液的体积。
(4)数据处理
按上述操作重复2~3次,求出用去标准盐酸体积的平均值,根据c(NaOH)=
计算。
4.常用酸碱指示剂及变色范围
指示剂
变色范围的pH
石蕊
<5.0红色
5.0~8.0紫色
>8.0蓝色
甲基橙
<3.1红色
3.1~4.4橙色
>4.4黄色
酚酞
<8.2无色
8.2~10.0浅红色
>10.0红色
[知能深化—扫盲点]
1.指示剂选择的基本原则
变色要灵敏,变色范围要小,变色范围尽量与滴定终点溶液的酸碱性一致。
(1)不能用石蕊作指示剂。
(2)滴定终点为碱性时,用酚酞作指示剂,例如用NaOH溶液滴定醋酸。
(3)滴定终点为酸性时,用甲基橙作指示剂,例如用盐酸滴定氨水。
(4)强酸滴定强碱一般用甲基橙,但用酚酞也可以。
(5)并不是所有的滴定都须使用指示剂,如用标准的Na2SO3溶液滴定KMnO4溶液时,KMnO4颜色恰好褪去时即为滴定终点。
2.滴定终点的判断答题模板
当滴入最后一滴××××××标准溶液后,溶液变成××××××色,且半分钟内不恢复原来的颜色。
解答此类题目注意三个关键点:
(1)最后一滴:
必须说明是滴入“最后一滴”溶液。
(2)颜色变化:
必须说明滴入“最后一滴”溶液后溶液的颜色变化。
(3)半分钟:
必须说明溶液颜色变化后“半分钟内不恢复原来的颜色”。
[对点练]
1.实验室现有3种酸碱指示剂,其pH变色范围如下:
甲基橙:
3.1~4.4 石蕊:
5.0~8.0 酚酞:
8.2~10.0
用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定未知浓度的CH3COOH溶液,反应恰好完全时,下列叙述中正确的是( )
A.溶液呈中性,可选用甲基橙或酚酞作指示剂
B.溶液呈中性,只能选用石蕊作指示剂
C.溶液呈碱性,可选用甲基橙或酚酞作指示剂
D.溶液呈碱性,只能选用酚酞作指示剂
解析:
选D NaOH溶液和CH3COOH溶液恰好反应生成