2021届高中化学同步选择性必修第一册 第3章 微专题4 pH的计算学案

微专题4　pH的计算

1．单一溶液pH的计算

2.混合溶液pH的计算

1．(1)常温下，有0.01 mol·L－1的三种溶液：

a．HCl　b．NaOH　c．NaHSO4

解答下列问题：

①三种溶液中水电离的c(H＋)＝___________________________________________________。

②三种溶液的pH分别是：a.__________，b._________________，c．__________。

(2)25 ℃某溶液由水电离出的c(H＋)＝1×10－12mol·L－1，请探究该溶液的pH可能是________。

答案　(1)①1×10－12 mol·L－1

②2　12　2

(2)2或12

解析　(1)①相同浓度的氢离子和氢氧根离子对水的抑制程度相同，NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO，0.01 mol·L－1的NaHSO4溶液中c(H＋)＝0.01 mol·L－1，水电离的氢离子浓度等于溶液中的氢氧根离子浓度，c(H＋)水＝c(OH－)＝＝ mol·L－1＝1×10－12mol·L－1。

②a.pH＝－lg c(H＋)＝－lg 0.01＝2；

b．0.01 mol·L－1的NaOH溶液中c(OH－)＝0.01 mol·L－1，c(H＋)＝＝ mol·L－1＝1×10－12mol·L－1，pH＝－lg(1×10－12)＝12。

(2)25 ℃时，c水(H＋)＝1×10－12mol·L－1<1×10－7mol·L－1，说明水的电离受到抑制，可能为酸性溶液，也可能为碱性溶液。水电离出的c水(H＋)一定等于水电离出的c水(OH－)，均为1×10－12mol·L－1。若为酸性溶液，溶液中的c(OH－)全都由水电离，则c(H＋)＝＝ mol·L－1＝1×10－2mol·L－1，pH＝－lg c(H＋)＝2；若为碱性溶液，溶液中的c(H＋)全由水电离，c(H＋)＝1×10－12mol·L－1，pH＝－lg c(H＋)＝12。

2．(1)常温下，pH均为2的稀盐酸与稀硫酸等体积混合后，pH＝______。

(2)常温下pH均为3的稀盐酸与醋酸等体积混合后，pH＝______。

(3)常温下，将pH＝8和pH＝10的两种强碱溶液等体积混合，溶液的pH是_______(已知lg 2＝0.3)。

答案　(1)2　(2)3　(3)9.7

解析　(3)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V L，混合后c(OH－)＝ mol·L－1≈5×10－5 mol·L－1，故c(H＋)＝ mol·L－1＝2×10－10 mol·L－1，pH＝－lg (2×10－10)≈9.7。

3．25 ℃时，稀溶液混合后的体积可认为是二者体积之和，根据要求进行有关pH的计算。

(1)0.1 mol·L－1的盐酸和0.05 mol·L－1的氢氧化钡溶液等体积混合后pH为________。

(2)pH＝12的NaOH溶液和pH＝4的HCl溶液等体积混合，pH为________。

(3)将pH＝9的NaOH溶液与pH＝4的H2SO4溶液混合，若所得混合溶液的pH＝5，则NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比为________。

(4)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________。

答案　(1)7　(2)11.7　(3)9∶2　(4)5∶2

解析　(1)0.1 mol·L－1的盐酸中c(H＋)＝0.1 mol·L－1 , 0.05 mol·L－1的氢氧化钡溶液中c(OH－)＝0.1 mol·L－1，因而二者等体积混合，恰好反应，溶液呈中性，pH＝7。

(2)设溶液体积均为V L，pH＝12的NaOH中n(OH－)＝cV＝10－2mol·L－1×V L＝10－2V mol，pH＝4的HCl中n(H＋)＝cV＝10－4mol·L－1×V L＝10－4V mol，故混合后NaOH过量，故溶液中c(OH－)＝≈5×10－3mol·L－1，则c(H＋)＝mol·L－1＝2×10－12mol·L－1，故pH＝－lg(2×10－12)＝12－lg 2≈11.7。

(3)设NaOH的体积为Vb L，H2SO4的体积为Va L，pH＝9的NaOH溶液中c(OH－)＝1×10－5mol·L－1，

pH＝4的H2SO4溶液中c(H＋)＝1×10－4mol·L－1。

由于二者混合后c(H＋)＝1×10－5mol·L－1，则酸过量，＝1×10－5

方程两边都除以10－5，则10 Va－Vb＝Va＋Vb

解得＝。

(4)H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O，设硫酸的物质的量浓度为c mol·L－1，体积为V L，氢氧化钠溶液的浓度为10－3 mol·L－1，体积为2V L，混合后pH＝3，即c(H＋)＝ mol·L－1＝10－3 mol·L－1，解得c＝×10－3 mol·L－1，则二者物质的量浓度之比应为5∶2。

4．在25 ℃时，有pH为a的HCl溶液和pH为b的NaOH溶液，取Va L该HCl溶液用该NaOH溶液中和，需 Vb L NaOH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。

5．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a L与pH＝1的H2SO4溶液b L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－)＝1×10－1 mol·L－1，pH＝1的HCl溶液中c(H＋)＝1×10－1 mol·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0.1 mol·L－1×a L＝0.1 mol·L－1×b L，所以a∶b＝1∶1；②若所得混合溶液的pH＝2，则混合后c(H＋)＝0.01 mol·L－1，则＝0.01 mol·L－1，即：＝0.01 mol·L－1，得a∶b＝9∶11。