人教版高中化学选修四第三章 第二节 第2课时溶液pH的计算Word文档格式.docx
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(1)0.05mol·
L-1H2SO4溶液中,其pH为________。
(2)将0.4gNaOH固体溶于水,得到1L溶液,pH=________。
答案
(1)1
(2)12
考点 溶液pH的计算
题点 酸或碱溶液的pH计算
例2 常温下,将pH=8和pH=10的两种强碱溶液等体积混合,则混合溶液的pH为( )
A.8.3B.9
C.9.7D.无法确定
答案 C
解析 由于两种溶液均为强碱溶液,故应先求溶液中的c(OH-),再求c(H+)和pH。
设混合前两种强碱溶液的体积均为VL,c(OH-)=
L-1≈5×
10-5mol·
L-1,故c(H+)=
L-1=2×
10-10mol·
L-1,pH=-lg(2×
10-10)≈9.7。
题点 强碱溶液混合的pH计算
思维启迪——强碱混合溶液pH计算思路
计算强碱混合溶液的pH,要先求混合后的c(OH-),再根据Kw求出溶液中的c(H+),而不是直接用混合前溶液的c(H+)计算。
例3 常温下,若1体积硫酸与2体积pH=11的氢氧化钠溶液混合后的溶液的pH=3(混合后体积变化不计),则二者物质的量浓度之比应为( )
A.5∶1B.5∶2
C.1∶5D.2∶5
答案 B
解析 H2SO4+2NaOH===Na2SO4+2H2O,设硫酸的物质的量浓度为cmol·
L-1,体积为VL,氢氧化钠溶液浓度为10-3mol·
L-1,体积为2VL,混合后pH=3,即c(H+)=
L-1=10-3mol·
L-1,解得c=
×
10-3mol·
L-1,则二者物质的量浓度之比应为5∶2,B项正确。
题点 强酸、强碱溶液混合的pH计算
例4 在25℃时,有pH为a的HCl溶液和pH为b的NaOH溶液,取VaL该HCl溶液用该NaOH溶液中和,需VbLNaOH溶液。
请回答下列问题:
(1)若a+b=14,则Va∶Vb=________。
(2)若a+b=13,则Va∶Vb=________。
(3)若a+b>
14,则Va∶Vb=________,且Va________(填“>
”“<
”或“=”)Vb。
答案
(1)1∶1
(2)1∶10 (3)10a+b-14 >
解析 发生中和反应时:
n(H+)=n(OH-),即10-a×
Va=
Vb;
Va∶Vb=10a+b-14;
a+b=14时,Va∶Vb=1;
a+b=13时,Va∶Vb=1∶10;
a+b>
14时,Va∶Vb=10a+b-14>
1,且Va>
Vb。
思维模型
通过分析推理对于酸、碱发生中和反应后溶液pH的判断,可建立如下思维模型(25℃):
(1)强酸(pH1)与强碱(pH2)混合呈中性时,二者的体积关系有如下规律:
①若pH1+pH2=14,则V酸=V碱。
②若pH1+pH2≠14,则
=10pH1+pH2-14。
(2)等体积强酸(pH1)和强碱(pH2)混合。
常温时
(3)酸与碱的pH之和为14,等体积混合。
规律:
谁弱谁过量,谁弱显谁性。
原因:
酸和碱已电离出的H+与OH-恰好中和,谁弱谁的H+或OH-有储备(即物质过量),还能继续电离。
相关链接
溶液pH的计算
(1)单一溶液pH的计算
溶液类型
相关计算
强酸HnA溶液
设HnA的浓度为cmol·
L-1,则c(H+)=ncmol·
L-1,pH=-lgc(H+)=-lgnc
强碱B(OH)n溶液
设B(OH)n的浓度为cmol·
L-1,则c(OH-)=ncmol·
L-1,c(H+)=
L-1,pH=-lgc(H+)=14+lgnc
(2)混合溶液pH的计算
两种强酸混合
→c混(H+)=
→pH
两种强碱混合
→c混(OH-)=
→c(H+)=
强酸与强碱混合
恰好完全反应显中性
pH=7(常温)
酸过量
先求c混(H+)=
碱过量
先求出c混(OH-)=
→
c混(H+)=
(3)酸或碱溶液稀释后pH的计算
稀释至原体积的10n倍
无限稀释
强酸
c(H+)减小为原来的
,pH稀=pH原+n
由于水的电离不可忽视,pH只能接近7(不可能大于7)
强碱
c(OH-)减小为原来的
,pH稀=pH原-n
由于水的电离不可忽视,pH只能接近7(不可能小于7)
弱酸
c(H+)减小的程度比强酸小,pH原<pH稀<pH原+n
弱碱
c(OH-)减小的程度比强碱小,pH原>pH稀>pH原-n
二、酸碱稀释后的pH变化规律
1.室温下计算下列酸溶液稀释后的pH
(1)pH=2的盐酸,若加水稀释10倍,其pH为3;
若加水稀释10n倍,其pH为2+n(n≥5时,pH无限接近于7)。
(2)若将pH=5的盐酸加水稀释103倍,其pH接近于7。
(3)pH=2的醋酸溶液,若加水稀释10倍,其pH大小范围应是2<
pH<
3。
2.室温下计算下列碱溶液稀释后的pH
(1)pH=11的氢氧化钠溶液,若加水稀释10倍,其pH为10;
若加水稀释10n倍,其pH为11-n(n≥4时,pH无限接近于7)。
(2)pH=11的氨水,若加水稀释10n倍,其pH大小范围应是(11-n)<
11;
若无限稀释时,其pH接近于7。
pH相等的酸或碱溶液稀释后溶液pH的变化示意图
图示
例5 常温下,关于溶液的稀释下列说法正确的是( )
A.pH=3的醋酸溶液稀释100倍,pH=5
B.pH=4的H2SO4溶液加水稀释100倍,溶液中由水电离产生的c(H+)=1×
10-6mol·
L-1
C.将1L0.1mol·
L-1的Ba(OH)2溶液稀释为2L,pH=13
D.pH=8的NaOH溶液稀释100倍,其pH=6
解析 A项,pH=3的醋酸溶液在稀释过程中电离平衡正向移动,稀释100倍时,3<
5;
B项,pH=4的H2SO4溶液稀释100倍时,溶液中的c(H+)=1×
L-1,溶液中的c(OH-)水=
L-1=1×
10-8mol·
L-1,c(H+)水=c(OH-)水=1×
C项,1L
0.1mol·
L-1Ba(OH)2溶液稀释到2L时,c(OH-)=
L-1=0.1mol·
L-1,c(H+)=1×
10-13mol·
L-1,pH=13;
D项,NaOH是强碱溶液,无论怎么稀释,pH在常温下不可能成为6,只能无限接近于7。
题点 酸碱溶液稀释的pH计算及变化规律
易错警示
(1)弱酸、弱碱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的范围。
(2)酸、碱无限稀释,pH无限接近于7,但不能超过7。
例6 (2018·
沈阳调研)某温度下,相同pH的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释,溶液pH随溶液体积变化的曲线如图所示。
据图判断正确的是( )
A.Ⅱ为盐酸稀释时的pH变化曲线
B.b点溶液的导电性比c点溶液的导电性强
C.a点Kw的数值比c点Kw的数值大
D.b点酸的总浓度大于a点酸的总浓度
解析 根据电解质的电离平衡特点知:
Ⅱ应为醋酸溶液稀释时的pH变化曲线,A项错误;
溶液导电性取决于离子浓度,b点的H+浓度大,导电性强,B项正确;
Kw的大小取决于温度,C项错误;
相同pH的盐酸和醋酸溶液,醋酸溶液浓度远大于盐酸的浓度,稀释到相同体积时,醋酸溶液(Ⅱ)浓度大于盐酸(Ⅰ)浓度,D项错误。
考点 强弱电解质的比较与判断
题点 等体积等pH强、弱电解质的比较与判断
思维启迪——强、弱酸(碱)稀释时pH的变化
稀释弱电解质溶液,能促进弱电解质的电离。
pH相同的强酸与弱酸(强碱和弱碱)溶液,稀释相同的倍数后,弱酸(弱碱)的pH变化小于强酸(强碱)的pH变化。
(1)溶液pH的计算
碱按碱、酸按酸,同强混合在中间;
异强混合看过量,无限稀释7为限。
(2)pH差值≥2的两种强酸等体积混合后,pH混=pH小+0.3
pH差值≥2的两种强碱等体积混合后,pH混=pH大-0.3
1.室温下将0.1mol·
L-1HCl溶液和0.06mol·
L-1的Ba(OH)2溶液等体积混合后,则该溶液的pH是( )
A.1.7B.12.3C.12D.1
解析 这是强酸和强碱的混合,要先判断混合液的酸碱性。
酸中c(H+)=0.1mol·
碱中c(OH-)=0.12mol·
L-1,等体积混合碱过量,根据pH的计算方法,要先求c(OH-)余,再求c(H+),最后求pH。
c(OH-)余=
=0.01mol·
=1×
10-12mol·
L-1,则pH=-lgc(H+)=12。
2.(2018·
合肥高二月考)将体积均为10mL、pH均为3的盐酸和醋酸,加水稀释至amL和
bmL,测得稀释后溶液的pH均为5,则稀释后溶液的体积( )
A.a=b=100B.a=b=1000
C.a<bD.a>b
解析 若a=b,稀释后的CH3COOH溶液pH<
5,若使CH3COOH溶液pH=5,就必须继续加水稀释,即a<b。
题点 酸碱溶液稀释pH计算及变化规律
3.25℃时,将pH=3的盐酸和pH=12的NaOH溶液混合,当混合后溶液的pH=11时,盐酸和NaOH溶液的体积比是( )
A.9∶2B.9∶1C.1∶10D.2∶5
答案 A
解析 pH=3的盐酸中c(H+)=10-3mol·
L-1,pH=12的NaOH溶液中c(H+)=10-12mol·
L-1,由Kw可求出NaOH溶液中c(OH-)=10-2mol·
L-1,混合溶液中c(H+)=10-11mol·
L-1,则混合溶液中c(OH-)=10-3mol·
L-1,设盐酸和NaOH溶液的体积分别为a和b,则c(OH-)=
L-1,解得a∶b=9∶2,A项正确。
4.在室温下,下列叙述正确的是( )
A.将1mLpH=3的一元酸溶液稀释到10mL,若溶液的pH<4,则此酸为弱酸
B.将1mL1.0×
L-1盐酸稀释到1000mL,得到pH=8的盐酸
C.用pH=1的盐酸分别中和1mLpH=13的NaOH溶液和氨水,NaOH消耗盐酸的体积大
D.pH=2的盐酸与pH=1的硫酸比较,c(Cl-)=c(SO
)
解析 A项,假设该酸是强酸,稀释10倍后,溶液的pH为4,实际上溶液的pH小于4,说明溶液中存在酸的电离平衡,所以该酸是弱酸;
C项,pH相同的NaOH溶液和氨水,氨水的物质的量浓度大于氢氧化钠溶液,所以用pH=1的盐酸分别中和1mLpH=13的NaOH溶液和氨水,氨水消耗盐酸的体积大。
题点 关于溶液pH计算的综合
5.(2018·
阜阳高二质检)某温度(t℃)时,水的离子积Kw=1×
10-12。
请完成下列问题:
(1)将此温度下pH=11的NaOH溶液与pH=1的HCl溶液等体积混合,混合后溶液的pH=________。
(2)将此温度下pH=11的NaOH溶液aL与pH=1的H2SO4溶液bL混合:
①若所得混合溶液呈中性,则a∶b=________;
②若所得混合溶液的pH=2,则a∶b=________。
答案
(1)6
(2)①1∶1 ②9∶11
解析
(1)此温度下pH=11的NaOH溶液中c(OH-)=1×
10-1mol·
L-1,pH=1的HCl溶液中c(H+)=1×
L-1,所以两溶液等体积混合后应恰好完全反应,则混合后溶液的pH=6。
(2)①若所得混合溶液呈中性,则0.1mol·
L-1×
aL=0.1mol·
bL,所以a∶b=1∶1;
②若所得混合溶液的pH=2,则混合后c(H+)=0.01mol·
L-1,则
L-1,即:
L-1,得a∶b=9∶11。
题组一 溶液pH的计算
1.(2018·
辽宁高二检测)某温度下,重水(D2O)的离子积常数为1.6×
10-15,若用定义pH一样规定pD=-lgc(D+),则在该温度下,下列叙述正确的是( )
A.纯净的重水中,c(D+)·
c(OD-)>1.0×
10-14
B.1L溶解有0.01molDCl的重水溶液,其pD=2
C.1L溶解有0.01molNaOD的重水溶液,其pD=12
D.纯净的重水中,pD=7
解析 A项,该温度下重水(D2O)的离子积常数为1.6×
10-15<1.0×
10-14,错误;
B项,c(DCl)=
L-1,则c(D+)=0.01mol·
L-1,所以pD=2,正确;
C项,c(NaOD)=
L-1,则c(D+)=
L-1=1.6×
L-1,则pD>12,错误;
D项,c(D+)=
L-1=4×
L-1,所以pD>7,错误。
题点 非常温时溶液的pH计算
2.25℃时,pH=5的盐酸和pH=9的氢氧化钠溶液以体积比11∶9混合,则混合液的pH为( )
A.7.2B.8
C.6D.无法计算
解析 pH=5的盐酸中c(H+)=1×
L-1,pH=9的NaOH溶液中c(OH-)=1×
L-1,设两溶液的体积分别为11V和9V,由于酸过量,所得混合溶液中c(H+)=
L-1,即溶液pH=6,C项正确。
3.已知100℃时,0.01mol·
L-1NaHSO4溶液中水电离的c(H+)=10-10mol·
L-1,该温度下将pH=8的Ba(OH)2溶液V1L与pH=5的NaHSO4溶液V2L混合,所得溶液pH=7,则V1∶V2为( )
A.2∶9B.1∶9C.1∶1D.1∶2
解析 根据100℃时,0.01mol·
L-1,确定水的离子积为1.0×
10-12,该温度下将pH=8的Ba(OH)2溶液V1L与pH=5的NaHSO4溶液V2L混合,所得溶液pH=7,溶液呈碱性,所以c(OH-)=10-5mol·
L-1=
,则V1∶V2=2∶9。
4.常温下,将pH=1的硫酸溶液平均分成两等份,一份加入适量水,另一份加入与该硫酸溶液物质的量浓度相同的氢氧化钠溶液,两者pH都增大了1。
则加入水和加入NaOH溶液的体积比约为( )
A.11∶1B.10∶1C.6∶1D.5∶1
解析 设所取每份硫酸的体积为V1,使硫酸由pH=1变为pH=2,所加水的体积为9V1;
设所加NaOH溶液的体积为V2,则有c(H+)=
L-1=0.01mol·
L-1,解得V2=
V1,即V水∶VNaOH=6∶1。
5.25℃时,若pH=a的10体积某强酸溶液与pH=b的1体积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之间应满足的关系( )
A.a+b=14B.a+b=13
C.a+b=15D.a+b=7
解析 酸中n(H+)=10-a×
10,碱中n(OH-)=
1=10-14+b,根据混合后溶液呈中性,故n(H+)=n(OH-),即10-a×
10=10-14+b,所以a+b=15。
6.(2018·
安徽五校联考)室温时,下列混合溶液的pH一定小于7的是( )
A.pH=3的盐酸和pH=11的氨水等体积混合
B.pH=3的盐酸和pH=11的氢氧化钡溶液等体积混合
C.pH=3的醋酸溶液和pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合
D.pH=3的硫酸和pH=11的氨水等体积混合
解析 A项中氨水过量,pH>7;
B项中pH=7,C项中CH3COOH过量,pH<7;
D项中氨水过量,pH>7。
题点 酸碱反应后溶液pH判断
7.(2018·
包头高二质检)下列叙述正确的是( )
A.95℃纯水的pH<7,说明加热可导致水呈酸性
B.pH=3的醋酸溶液,稀释至10倍后pH=4
C.0.2mol·
L-1的盐酸与等体积水混合后pH=1
D.pH=3的醋酸溶液与pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合后pH=7
解析 95℃的水尽管pH<7,但因其电离出的c(H+)=c(OH-),故仍呈中性,A错误;
醋酸为弱酸,pH=3的醋酸稀释10倍时,促进其电离,故3<pH<4,B错误;
pH=3的醋酸与pH=11的NaOH溶液等体积混合时,醋酸过量,pH<7,D错误。
题组二 溶液稀释pH的变化规律
8.(2018·
盐城调研)常温下,关于溶液稀释的说法正确的是( )
A.将1L0.1mol·
L-1的Ba(OH)2溶液加水稀释为2L,pH=13
B.pH=3的醋酸溶液加水稀释100倍,pH=5
C.pH=4的H2SO4溶液加水稀释100倍,溶液中由水电离产生的c(H+)=1×
D.pH=8的NaOH溶液加水稀释100倍,其pH=6
解析 易错选项是D,注意:
酸或碱稀释过程中溶液接近中性时,要考虑水的电离。
A项,c(OH-)=
L-1,故pH=13;
B项,稀释100倍,3<pH<3+2=5;
C项,c(H+)水=10-8mol·
D项,NaOH溶液的pH>7,不可能为6。
9.某温度下,pH=11的氨水和NaOH溶液分别加水稀释100倍,溶液的pH随溶液体积变化的曲线如图所示。
根据图像判断错误的是( )
A.a值一定大于9
B.Ⅱ为氨水稀释时溶液的pH变化曲线
C.稀释后氨水中水的电离程度比NaOH溶液中水的电离程度大
D.完全中和稀释后相同体积的两溶液时,消耗相同浓度的稀H2SO4的体积V(NaOH)<V(氨水)
解析 根据题给图像可知,开始二者pH相同,在稀释过程中促进氨水的电离,则氨水的pH变化较小,即Ⅱ为氨水稀释时溶液的pH变化曲线,pH=11的氢氧化钠溶液稀释100倍时,pH变为9,所以,pH=11的氨水溶液稀释100倍时,pH减小不到9,即a一定大于9,A、B正确;
C项,碱溶液中分析水的电离即判断溶液中氢离子浓度大小,稀释后氨水的pH大于NaOH溶液的pH,氨水中水的电离程度比NaOH溶液中水的电离程度小,错误;
D项,pH相同的氨水和氢氧化钠溶液,氨水的物质的量浓度大于氢氧化钠溶液的物质的量浓度,加水稀释相同的倍数,氨水的物质的量浓度仍较大,完全中和稀释后相同体积的两溶液时,消耗相同浓度的稀硫酸的体积V(NaOH)<V(氨水),正确。
10.pH=2的a、b两种酸溶液各1mL,分别加水稀释到1000mL,其中pH与溶液体积V的关系如图所示。
下列说法正确的是( )
A.a、b两酸溶液的物质的量浓度一定相等
B.稀释后,a酸溶液的酸性比b酸溶液强
C.x=6时,a是强酸,b是弱酸
D.若a、b都是弱酸,则2<x<5
答案 D
解析 读图可知,稀释过程中,b酸的pH变化小,则b酸较a酸弱,两者pH相等时,物质的量浓度一定不同,A项错误;
读图知稀释后a溶液的pH大于b溶液的pH,则a中c(H+)小于b中c(H+),a酸溶液的酸性比b酸溶液的酸性弱,B项错误;
pH=2的a酸溶液稀释1000倍,pH不可能增加4,C项错误;
若a、b都是弱酸,稀释1000倍后,a、b两溶液pH均要增大,且增加量均小于3,故2<x<5。
题组三 强弱电解质的比较与判断
11.常温下,①pH=2的CH3COOH溶液;
②pH=2的H2SO4溶液;
③pH=12的氨水;
④pH=12的NaOH溶液。
相同条件下,有关上述溶液的比较中正确的是( )
A.水电离的c(H+):
①=②=③=④
B.将②④溶液混合后,pH=7,消耗溶液的体积:
②<④
C.等体积的①②④溶液分别与足量铝粉反应,生成H2的量:
②最大
D.向10mL上述四溶液中各加入90mL水后,溶液的pH:
③>④>①>②
12.(2018·
长郡中学高二月考)室温下,现有三种酸的稀溶液:
a.HCl溶液,b.CH3COOH溶液,c.H2SO4溶液。
A.若三种
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