人教版 (2019)第二节 水的电离和溶液的pH学案设计

溶液的酸碱性与pH

【学法指导】

1.认识溶液的酸碱性及pH。

2.掌握检验溶液pH的方法。

3.了解溶液的pH的计算及溶液稀释时pH的变化规律。

4.了解溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的应用。

【基础梳理】

一、溶液的酸碱性与pH的关系

1、判断溶液酸碱性的依据

不能用c(H+)等于多少来判断溶液酸、碱性，只能通过               的相对大小来判断。

2.溶液的酸碱性与H+、OH-浓度的关系

3.溶液的酸碱性与pH

(1)溶液pH的定义：H+的物质的量浓度的负对数。表达式为pH=                。

(2)溶液的酸碱性与pH的关系（25℃）

①pH＜7，c(H+)＜10-7，溶液呈               。 

②pH=7，c(H+)=10-7，溶液呈               。

③pH＞7，c(H+)＞10-7，溶液呈               。

pH越小，溶液的酸性越         ，碱性越       ，pH的适用范围是           。

［微思考］pH=7的溶液一定是中性溶液吗？

【典例1】正误判断。

(1) 25℃时，等物质的量浓度的酸、碱溶液中，水的电离程度相同 (    )

(2) 25℃时，水在同pH的H2SO4溶液和CH3COOH溶液中的电离程度不同(    )

(3) 某温度下，某溶液中c(H+)= 1×10-7 mol/L，则该溶液一定呈中性(    )

(4) 常温下，某溶液由水电离出的c(OH-) =1×10-13 mol/L， 则该溶液可能呈酸性，也可能呈碱性(    )

答案：×××√

【典例2】下列溶液一定显酸性的是(   )

A. H+含的溶液

B.的溶液

C.pH<7的溶液

D.能与金属Al反应放出H2的溶液

答案：B

解析：溶液的酸碱性取决于溶液中c(H+)与c(OH-)的相对大小；温度未知，pH<7的溶液不一定是酸性溶液；与Al反应放出H2的溶液可能是酸性溶液，也可能是碱性溶液。

☂名师点拨

1.在任何水溶液中，都存在H+与OH－，但不能大量共存。

2.溶液呈酸性或碱性的本质在于c(H+)与c(OH－)的相对大小；而不在于c(H+)或c(OH－)的绝对大小。在一定温度下，c(H+)与c(OH－)此增彼减，但Kw=c(H+)•c(OH－)始终不变。

3.碱溶液中由水电离出的c水(H+)=Kw/c碱(OH－)（忽略水电离出的OH－的浓度）；同理，酸溶液中由水电离出的c水(OH－)=Kw/c酸(H+)

(忽略水电离出的H+的浓度)。

4.任何情况下，均可根据溶液中c(H+)和c(OH－)的相对大小来判断溶液的酸碱性。但只有在25℃时才能利用c(H+)与1.0×10-7mol/L的相对大小来判断溶液的酸碱性。

5.在分析c(H+)、pH与溶液的酸碱性的关系时，要注意溶液的温度是否为常温。

6.溶液的pH范围通常是0~14，对于c(H+)≤1 mol/L或c(OH－)≤1mol/L的电解质溶液，用pH表示其酸碱度比直接使用c(H+)或c(OH－)要方便。当c(H+)或c(OH－)大于1 mol/L时，则直接用c(H+)或c(OH－)来表示溶液的酸碱度。

二、溶液pH的测定方法

1.酸碱指示剂法(只能粗略测定溶液的pH范围，不能准确测定出pH的具体值)        

速记纸条：甲石酚要记清，红黄红蓝无色红。三点一四点四，五八八十要分清。

2.pH试纸法

(1)种类：广泛pH试纸的范围为        (最常用)或0~10，用广泛pH试纸测定溶液的pH都为          ；精密pH试纸的pH范围较窄，可以判别0.2或0.3的pH差值。

(2)使用方法：使用时把一小片试纸放在              或点滴板上，用洁净干燥的玻璃棒直接蘸取少量待测液点在干燥的pH试纸上，半分钟内，与        对照可确定溶液的pH。

【典例3】用pH试纸测定某无色溶液的pH，正确的是(   )

A.将pH试纸放入溶液中，观察其颜色变化并与标准比色卡对照

B.用广泛pH试纸测得氯水的pH为2

C.用干燥、洁净的玻璃棒蘸取溶液，滴在pH试纸上，观察其颜色并与标准比色卡对照

D.用干燥、洁净的玻璃棒蘸取溶液，滴在湿润的pH试纸上，测量的pH一定偏低

答案：C

解析： pH试纸直接浸入待测液，会污染溶液，A错误；氯水有强氧化性pH试纸会被漂白，应用pH计测定氯水的pH，B错误；测定溶液pH的正确操作方法为用干燥、洁净的玻璃棒蘸取待测液滴到放在玻璃片或表面皿上的pH试纸上，显色后，与标准比色卡比较，C正确；湿润的pH试纸测量的pH不一定偏低，如用湿润的pH试纸测量氯化钠溶液的pH，测定结果不变，D错误。

三、pH的计算

1.由水电离的c(H+)或c(OH－)的计算(25℃)

(1)中性溶液

c(H+)=c(OH－)=1.0× 10-7 mol/L。

(2)溶质为酸的溶液

H+来源于酸的电离和水的电离，而OH－只来源于水的电离。

如计算0.01 mol/L盐酸中由水电离出的c(H+)，需先求出溶液中的c(OH－)。

Kw=c(H+)•c(OH－)，

c(H+)=c酸(H+)+c水(H+)，

由于酸电离产生的H+抑制了水的电离，因此c水(H+)<1×10-7 mol/L，c水(H+)<c酸(H+)，c(H+)≈c酸(H+)，

故c(OH－)=Kw/c(H+)=1×10-12mol/L，即0.01 mo/L 盐酸中由水电离出的c水(H+)=c(OH－)=1×10-12mol/L。

(3)溶质为碱的溶液

OH－来源于碱的电离和水的电离，而H+只来源于水的电离。

如计算0.01 mol/L NaOH中由水电离出的c(OH－)，需先求出溶液中的c(H+)。

Kw=c(H+)•c(OH－)，

c(OH－)=c碱(OH－)+c水(OH－)，

由于碱电离产生的OH－抑制了水的电离，因此c水(OH－)<1×10-7 mol/L，c水(OH－)<c碱(OH－)，c(OH－)≈c碱(OH－)，

故c(H+)=Kw/c(OH－)=1×10-12mol/L，即0.01 mo/L NaOH中由水电离出的c水(OH－)=c(H+)=1×10-12mol/L。

2.溶液pH的计算(25℃)

(1)单一溶液pH的计算

步骤：

①强酸溶液(HnA)

设HnA的浓度为c mol/L，则c(H+)=nc mol/L，pH=              

②强碱溶液(B(OH)n)

设B(OH)n的浓度为c mol/L，则c(OH－)=nc mol/L，

 pH=                           

(2)强酸、强碱混合后溶液pH的计算

步骤：

原则：“谁过量就先求谁”。

①强酸混合

②强碱混合

③酸碱混合

A.恰好完全反应呈中性

B.酸过量

C.碱过量

速记纸条：

若pH之差≥2的两种强酸等体积混合，pH= pH小+0.3；若pH之差≥2的两种强碱等体积混合，pH =pH大﹣0.3

【典例4】判断下列溶液在常温下的酸、碱性(在括号中填“酸性”、“碱性”或“中性”)。

(1)相同浓度的HCl和NaOH溶液等体积混合。(　　　)

(2)相同浓度的CH3COOH和NaOH溶液等体积混合。(　　　)

(3)相同浓度的NH3·H2O和HCl溶液等体积混合。(　　　)

(4)pH＝2的HCl和pH＝12的NaOH溶液等体积混合。(　　　)

(5)pH＝3的HCl和pH＝10的NaOH溶液等体积混合。(　　　)

(6)pH＝3的HCl和pH＝12的NaOH溶液等体积混合(　　　)

(7)pH＝2的CH3COOH和pH＝12的NaOH溶液等体积混合(　　　)

(8)pH＝2的HCl和pH＝12的NH3·H2O等体积混合(　　　)

答案：中性、碱性、酸性、中性、酸性、碱性、酸性、碱性

3.酸或碱稀释后溶液pH的计算

【典例5】计算25 ℃时下列溶液的pH：

(1)1 mL pH＝2的H2SO4加水稀释至100 mL，pH＝________；

(2)0.001 mol/L的盐酸，pH＝________；

(3)0.01 mol/L的NaOH溶液，pH＝________；

(4)0.015 mol/L的硫酸与0.01 mol/L的NaOH等体积混合，混合溶液的pH＝________。

答案　(1)4　(2)3　(3)12　(4)2

解析 (1)强酸稀释100倍，pH变化2个单位，即稀释后溶液的pH＝4；(2)c(H＋)＝10－3mol/L，pH＝3；(3)c(OH－)＝0.01 mol/L，c(H＋)＝mol/L＝10－12mol/L，pH＝－lg10－12＝12；(4)酸碱发生中和反应时，酸过量，则c(H＋)＝＝0.01 mol/L，pH＝－lg 0.01＝2。

【典例6】25℃时，将体积都为10mL、pH都等于3的醋酸溶液和盐酸，分别加水稀释到a mL和b mL，测得稀释后溶液的pH均为5，则稀释时加入水的体积为(   )

A. B.  C.   D.

答案：D

解析：HCl为强电解质，HCl在水中完全电离；CH3COOH为弱电解质，在水中部分电离，存在电离平衡。若a=b，稀释后CH3COOH溶液的pH<5，若使CH3COOH溶液的pH=5，就必须继续加水稀释，即a＞b。

【典例7】常温时，下列混合溶液的pH一定小于7的是(   )

A.pH=3的盐酸和pH=1l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的醋酸和pH=11的氢氧化钡溶液等体积混合

D.pH=3的硫酸和pH=11的氨水等体积混合

答案：C

解析：A、D项中氨水过量，溶液呈碱性；B项中恰好完全反应，溶液呈中性：C项中醋酸过量，溶液呈酸性。

【典例8】如图表示水中c(H+)和 c(OH-)的关系，下列判断错误的是(   )

A.两条曲线间任意点均有

B.M区域内任意点均有

C.图中

D.XZ线上任意点均有pH=7

答案：D

解析：由水的离子积的定义知两条曲线间任意点均有，A项正确；由题图知M区域内任意点均有，B项正确；温度越高，水的电离程度越大，电离出的与越大，所以，C项正确；XZ线上任意点都有，只有当时，pH=7，D项错误。

四、测定pH的意义

1.人体各种体液的pH都要维持在一定的范围。如血液的的pH值： 

血液的pH是诊断疾病的一个重要参数，利用药物控制血液的pH是辅助治疗的重要手段之一。

2.废水处理。酸性或碱性废水的处理常常利用中和反应，在中和过程中可用pH自动测定仪进行检测和控制。

3.农业生产。土壤的pH影响植物对不同形态养分的吸收剂养分的有效性，各种作物生长都对土壤的pH范围有一定的要求。

【课后练习】

1.在25℃时，某稀溶液中由水电离产生的。下列有关该溶液的叙述正确的是(   )

A.该溶液一定呈酸性

B.该溶液中可能等于

C.该溶液的pH可能为4，也可能为10

D.该溶液有可能呈中性

2.某温度下，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酸溶液的酸性强

C. 时，A是强酸，B是弱酸

D.一定有关系：

3.25℃，将100mL 0.14mol/ L NaOH溶液与100mL 0.06mol/L硫酸溶液混合，所得200mL混合溶液的pH为(   )

A.12 B.12.3 C.13 D.14

4.已知在100℃时，水的离子积（本题涉及的溶液温度均为100℃）。下列说法中正确的是(   )

A.的硫酸溶液，pH=2

B.的氢氧化钠溶液，pH=11

C.的硫酸溶液与的氢氧化钠溶液等体积混合混合溶液的pH为6，溶液显酸性

D.完全中和pH=3的硫酸溶液50mL，需要pH=10的NaOH溶液5mL

5.某温度下，重水的离子积常数为，若用定义pH一样来规定，则在该温度下，下列叙述正确的是(   )

A.纯净的重水中，pD=7

B.0.01 mol DCl溶于重水形成1L溶液，其pD=2

C.0.01 mol NaOD溶于重水形成1L溶液，其pD>12

D.纯净的重水中，

6.有人曾建议用AG表示溶液的酸度，AG=。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，AC>0

D.在25℃时，溶液的pH与AG的换算公式为AG=2×（7-pH）

7.pH=3的两种一元酸HX和HY溶液，分别取50mL加入足量的镁粉，充分反应后，收集到的体积分别为和，若，则下列说法正确的是(   )

A.HX可能是强酸

B.HY一定是强酸

C.HX的酸性强于HY的酸性

D.反应开始时二者生成的速率相等

8.下列说法不正确的是(   )

A.常温下，将1mL pH=4的盐酸稀释至100mL后，pH等于6

B.常温下，pH均为3的醋酸和硝酸溶液，醋酸的浓度大于硝酸的浓度

C.常温下，pH为1的硝酸溶液中加入等体积、pH为13的氢氧化钡溶液，恰好完全中和

D.常温下，若的NaOH溶液与的HA溶液混合后显中性，则

9.25℃时的三种溶液：①pH=2的醋酸溶液；②pH=2的硫酸溶液；③pH= 12的氢氧化钠溶液。下列有关说法正确的是(   )

A.将①溶液用蒸馏水稀释，使体积变为原来的100倍，所得溶液的pH变为4

B.①与②两溶液溶质的物质的量浓度相等

C.②溶液和③溶液混合（混合后溶液的体积变化忽略不计），若混合后溶液pH=3，则

D.①与③两溶液等体积混合（混合后溶液的体积变化忽略不计），混合液的pH=7

10.常温下，浓度均为1mol/L的HX溶液、HY溶液，分别加水稀释。稀释后溶液的pH随浓度的变化如图所示，下列叙述正确的是(   )

A.HX是强酸，溶液每稀释至原体积的10倍，pH始终增大1

B.常温下HY的电离常数为

C.溶液中水的电离程度：a点大于b点

D.消耗同浓度NaOH溶液的体积：a点大于b点

11.现有常温时pH=1的某强酸溶液10mL，下列操作能使溶液的pH变成2的是(   )

A.加入10mL 0.08mol/L的NaOH溶液（混合后溶液的体积变化忽略不计）

B.加入100mL水进行稀释

C.加水稀释成1L

D.加入10mL 0.01mol/L的盐酸

12.在25℃时，有pH为的HCl溶液和pH为的NaOH溶液，取该HCl溶液用该NaOH溶液中和，需 NaOH溶液。请回答下列问题：

（1）若，则=                  。

（2）若，则=                  。

（3）若，则=                  ，且           （填“>”“<”或“=”）。

答案及解析

1.答案：C

解析：25℃时，某稀溶液中由水电离产生的<，说明水的电离受到抑制，溶液可能呈酸性，也可能呈碱性，A、D错误。如果该溶液呈酸性，该溶液中，溶液的pH=4；如果该溶液呈碱性，溶液中，则溶液的pH=10，B错误、C正确。

2.答案：C

解析：由题图可以看出稀释过程中两种酸溶液的pH增大程度不同，说明两种酸的酸性强弱不同，故pH=2的两种酸溶液的浓度一定不同，A项错误；由题图知，稀释后A溶液的pH大于B溶液的pH，则A中小于B中，此时A溶液的酸性比B溶液的酸性弱，B项错误；时，pH=2的A酸溶液稀释至原体积的1000倍，pH增加3，故A一定是强酸，pH=2的B酸溶液原体积的1000倍后，pH<5，说明B溶液中存在电离平衡，则B是弱酸，C项正确；若A、B都是弱酸，稀释至原体积的1000倍后，A、B溶液的pH均要增大，而增加的值均小于3，有，若A是强酸，则，D项错误。

3.答案：A

解析：两溶液混合后过量，反应后，根据25℃，水的离子积常数可得，溶液中氢离子浓度为，该溶液的pH=12。

4.答案：D

解析：硫酸溶液中，则溶液的pH<2，A错误；NaOH溶液中，该溶液中，溶液的pH=9，B错误；100℃，水的离子积，则纯水中，该温度下pH=6的溶液呈中性，C错误；pH=10的NaOH溶液中，酸碱恰好中和时酸溶液中等于碱溶液夜中，pH=3的硫酸溶液中，碱溶液中是酸溶液中的10倍，则碱溶液的体积是酸溶液的体积的，D正确。

5.答案：BC

解析：该温度下，，所以pD>7， A错误；，则，pD=2，B正确；，则该温度下，，pD>12，C正确；该温度下重水的离子积常数为，D错误。

6.答案：D

解析：若溶液呈中性，则，，AG=0；若溶液呈酸性，，，AG>0；若溶液呈碱性，，，AG<0；AG=，又，在25℃时，整理得AG=2×（7-pH），D项正确。

7.答案：D

解析：依据题意Mg粉足量，酸不足，应根据酸的物质的量来计算的体积，由知，pH相等时，HX的物质的量浓度比HY的大，即HX是酸性比HY弱的酸，而无法判断HY是强酸还是弱酸，故A、B、C错误；反应开始时生成的速率取决于，因为开始时相等，故生成的速率相等，D项正确。

8.答案：D

解析：HCl是强电解质，常温下，1mL盐酸稀释至100mL后，，pH等于6，A正确。硝酸是强电解质，醋酸是弱电解质，pH均为3的醋酸和硝酸溶液中醋酸的浓度大于硝酸的浓度，B正确。常温下，pH为1的硝酸溶液中，pH为13的氢氧化钡溶液中，等体积混合时，即两溶液恰好完全中和，C正确。常温下，若HA是强酸，pH=11的NaOH溶液与pH=3的HA溶液混合后显中性，则；若HA是弱酸，则，pH=11的NaOH溶液与pH=3的HA溶液混合后显中性时，所以，的NaOH溶液的HA溶液混合后显中性，，D错误。

9.答案：C

解析：①是弱酸，存在电离平衡，加水促进电离，所以溶液稀释至原体积的100倍后，pH变化小于2个单位，即所得溶液pH<4，A错误；pH=2的醋酸溶液的浓度远大于0.01 mol/L，pH=2的硫酸溶液的浓度为0.005mol/L，所以①与②两溶液溶质的物质的量浓度不相等，B错误；pH=2的硫酸溶液中，pH=12的氢氧化钠溶液中，混合后溶液中，则，则，C正确；是弱酸，①与③两溶液等体积混合，醋酸过量，溶液呈酸性，pH<7，D错误。

10.答案：B

解析：题图中的HX溶液pH=0说明为强酸，加水稀释溶液，溶液pH最终无限接近于7，溶液每稀释至原体积的10倍，pH增大不定是1，A错误；HY溶液的pH=2，，，B正确；HX为强酸，HY为弱酸加水稀释相同倍数，a点HX溶液中氢离子浓度大于b点HY溶液中氢离子浓度，溶液中水的电离程度：a点小于b点，C错误；由于两种酸溶液的体积关系未知，故a点和b点所消耗的同浓度的氢氧化钠溶液的量无法比较，D错误。

11.答案：A

解析： A项，，则溶液的pH=2，正确；B项，溶液体积大于100mL，溶液中，则溶液的pH>2，错误；C项，加水稀释成1L，溶液中，溶液的pH=3，错误；D项，溶液中，溶液的pH<2，错误。

12.答案：（1）1

（2）

（3）；>

解析：中和时，即，则。当时，；，；，，且>。