高中化学苏教版 (2019)选择性必修1专题3 水溶液中的离子反应第二单元 溶液的酸碱性导学案

这是一份高中化学苏教版 (2019)选择性必修1专题3 水溶液中的离子反应第二单元 溶液的酸碱性导学案，共12页。学案主要包含了溶液的酸碱性等内容，欢迎下载使用。


一、溶液的酸碱性
根据溶液中c(H＋)和c(OH－)的相对大小，溶液可分为碱性溶液、酸性溶液和中性溶液。
微点拨：在25 ℃时，纯水中c(H＋)＝c(OH－)＝10－7 ml/L，如果未指明温度，当c(H＋)或c(OH－)等于10－7 ml/L时溶液不一定呈中性。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)溶液中c(H＋)>c(OH－)时，溶液显酸性(√)
(2)c(H＋)(3)用c(H＋)、c(OH－)的相对大小来判断溶液酸碱性，不受温度影响(√)
二、溶液的pH及溶液酸碱性的判断与测量
1．溶液的pH与c(H＋)及酸碱性的关系
(1)pH是c(H＋)的负对数，其表达式是pH＝－lg c(H＋)。
(2)溶液的pH、c(H＋)及酸碱性的关系图(25 ℃)：
(3)pH的适用范围：1×10－14 ml·L－1≤c(H＋)≤1 ml·L－1。
2．溶液酸碱性的测定方法
(1)酸碱指示剂
①紫色石蕊试液，遇酸变红色，遇碱变蓝色。
②无色酚酞遇碱变红色。
(2)pH试纸
(3)pH计
pH计(又称酸度计)精度高，可直接从仪器中读出溶液的pH(读至小数点后2位)
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)pH＝0的酸，是酸性最强的酸(×)
(2)升高温度，纯水的pH变为6，则此时纯水显酸性(×)
(3)常温下，加入酚酞显无色的溶液一定显酸性(×)
(4)一定温度下，c(H＋)＝eq \r(Kw)的溶液一定呈中性(√)
(5)用pH试纸测溶液的pH时，应将玻璃棒洗净后立即蘸取待测液滴于试纸上，与标准比色卡对照(×)
血液的酸碱平衡
为了保证正常的生理活动，人体各种体液的 pH 都要维持在一定的范围。例如，血液的正常 pH 范围是 7.35～7.45(平均为7.4)，唾液的正常 pH范围是6.6～ 7.1。大多数体液都要保持一个较小的 pH变化范围，如果pH变化超出范围，就可能产生危害。当血浆的pH降到7.2以下会引起酸中毒，升至7.5以上会引起碱中毒，降至6.8以下或升至7.8以上，会危及生命安全。血浆中H2CO3/HCOeq \\al(－,3)的缓冲体系对稳定体系的酸碱度发挥着重要作用。H2CO3/HCOeq \\al(－,3)的缓冲作用可用下列平衡表示：H＋(aq)＋HCOeq \\al(－,3)(aq)H2CO3CO2(g)＋H2O(l)。当体系中增加少量强酸时，平衡向正反应方向移动而消耗H＋；当增加少量强碱时，平衡向逆反应方向移动而消耗OH－。由于HCOeq \\al(－,3)和H2CO3的浓度较大且可以调节，因此可以防止体系的pH出现较大幅度的变化。
[问题1] 溶液的酸碱性。
(1)有H＋的溶液一定是酸性溶液吗？有OH－的溶液一定是碱性溶液吗？
(2)试讨论pH分别为6、7、8的三种溶液一定分别呈酸性、中性、碱性吗？
(3)在一定温度下，强碱的pH一定比弱碱的pH大吗？
(4)升高温度时，促进了水的电离，故水电离出的c(H＋)>1.0×10－7 ml/L，因此溶液显酸性，这种说法正确吗？
[提示] (1)不一定。在任何水溶液中，都既有H＋又有OH－，所以有H＋的溶液不一定是酸性溶液，有OH－的溶液不一定是碱性溶液。
(2)都不一定。因为pH只能表示c(H＋)的大小，而无法确切知道c(OH－)的大小。溶液的酸碱性不只取决于c(H＋)的大小，而是取决于c(H＋)和c(OH－)的相对大小。在室温下，pH分别为6、7、8的三种溶液一定分别呈酸性、中性、碱性，但不是室温就不一定了。
(3)不一定。pH的大小取决于溶液中c(OH－)的大小，强碱溶液中c(OH－)不一定大，弱碱溶液中c(OH－)不一定小。
(4)不正确。升高温度时，促进了水的电离，水电离出的c(H＋)>1.0×10－7 ml/L，但在纯水中c(H＋)和c(OH－)同时增大，且始终相等，故溶液仍呈中性。
[问题2] 怎样理解酸的酸性强弱与溶液的酸性强弱？
[提示] 酸的酸性强弱是指酸电离出H＋的难易，如HNO3的酸性比H3PO4的强。而溶液的酸性强弱是指溶液中H＋的浓度大小，H＋浓度越大，溶液的酸性越强。
[问题3] 用pH试纸测溶液的pH时应注意什么问题？记录数据时又要注意什么？是否可用pH试纸测定氯水的pH?
[提示] pH试纸使用前不能用蒸馏水润湿，否则待测液因被稀释可能产生误差；用pH试纸读出的pH只能是整数；不能用pH试纸测定氯水的pH，因为氯水呈酸性的同时也呈现强氧化性(漂白性)。
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．溶液的酸碱性与酸碱强弱的关系
(1)区别：
①溶液的酸碱性指的是溶液中c(H＋)、c(OH－)的相对大小。
②酸、碱的强弱是以电解质的电离程度来区分的，强酸、强碱在水中完全电离；弱酸、弱碱在水中部分电离。
(2)联系：
①强酸溶液的酸性不一定比弱酸溶液的酸性强，中和能力相同的酸，其提供H＋的能力相同；
②酸性强的溶液不一定是强酸溶液，酸性相同的溶液弱酸浓度大，中和碱的能力强。
3．使用pH试纸测溶液pH时不能用蒸馏水润湿，否则相当于对溶液进行了稀释。
测溶液pH时的三注意
①不能用湿润的玻璃棒蘸取待测液，也不能将pH试纸先用水润湿，否则会将溶液稀释，可能导致所测定的pH不准确，使酸性溶液的pH变大，碱性溶液的pH变小，但中性溶液不受影响。
②若某溶液具有漂白性，则不能用酸碱指示剂测定该溶液的酸碱性，也不能用pH试纸测定其pH。
③pH试纸不能测cH＋>1 ml·L－1或cOH－>1 ml·L－1的溶液的pH。
1．下列有关溶液的酸碱性与pH的说法错误的是( )
A．溶液pH越小，酸性越强，反之，碱性越强
B．pH＜7的溶液可能呈酸性
C．当溶液中的c(H＋)或c(OH－)较小时，用pH表示其酸碱度更为方便
D．把pH试纸直接插入待测溶液中，测其pH
D [A项，因pH＝－lgc(H＋)，所以pH越小，c(H＋)越大，酸性越强；pH越大，c(H＋)越小，则c(OH－)越大，碱性越强，正确；B项，在常温下，pH＜7的溶液呈酸性，正确；C项，当c(H＋)或c(OH－)小于1 ml·L－1时，使用pH表示其酸碱度更为方便，正确；D项，用pH试纸测溶液pH时，不能把pH试纸直接插入溶液中，正确的做法为取一片pH试纸，放在洁净的表面皿或玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液点于试纸中央，然后与标准比色卡对照读取数据，D项错误。]
2．同学在实验室测某溶液的pH。实验时，他先用蒸馏水润湿pH试纸，然后用洁净干燥的玻璃棒蘸取试样进行检测。
(1)该学生的操作是否正确？________(填“正确”或“不正确”)。如不正确，请分析是否一定有误差： __________________________________________
____________________________________________________________。
(2)若用此法分别测定c(H＋)相等的盐酸和醋酸溶液的pH，误差较大的是________，原因是_________________________________________________
____________________________________________________________。
(3)不能用广范pH试纸测定新制氯水的pH，因为新制氯水有________，可以用________测定。
[解析] 用蒸馏水润湿pH试纸的操作是错误的，会使测定的溶液被稀释。
[答案] (1)不正确 不一定有误差，当溶液为中性时则不产生误差
(2)盐酸的pH 因为在稀释过程中醋酸继续电离产生H＋，使醋酸溶液中c(H＋)受到的影响比盐酸中的小，故误差较小
(3)漂白性 pH计
Kw叫做水的离子积常数，简称水的离子积。Kw可由实验测得，也可通过理论计算求得。
不同温度下水的离子积常数如下表：
随着温度的升高，水的离子积增大。在常温下，一般可以认为Kw是1×10－14，即：
Kw＝c(H＋)·c(OH－)＝1×10－14。
pH是c(H＋)的负对数，其表达式是pH＝－lg c(H＋)。例如：c(H＋)＝1×10－7 ml/L的中性溶液，pH＝－lg 10－7＝7；c(H＋)＝1×10－5ml/L的酸性溶液，pH＝－lg 10－5＝5；c(H＋)＝1×10－9 ml/L的碱性溶液，pH＝－lg 10－9＝9；因此，在常温下中性溶液的pH＝7，酸性溶液的pH<7，碱性溶液的pH>7。显然，对于c(H＋)和c(OH－)都较小的稀溶液(<1 ml/L)，用pH表示其酸碱度比直接用c(H＋)或c(OH－)要方便。根据“pH＝－lg c(H＋)”及“Kw＝c(H＋)·c(OH－)”进行计算，并讨论。
[问题1] 计算在25 ℃时，0.05 ml·L－1 H2SO4溶液的pH。
[提示] H2SO4溶液的浓度是0.05 ml/L，c(H＋)＝0.05 ml/L×2＝0.1 ml/L，此溶液的pH＝－lgc(H＋)＝－lg 10－1＝1。
[问题2] 计算在25 ℃时，0.005 ml·L－1Ba(OH)2溶液的pH。
[提示] Ba(OH)2溶液的浓度是0.005 ml/L，c(OH－)＝0.005 ml/L×2＝0.01 ml/L，c(H＋)＝eq \f(Kw,cOH－)＝eq \f(Kw,0.01) ml/L＝10－12 ml/L，pH＝－lg c(H＋)＝－lg 10－12＝12。
[问题3] 在25 ℃时，将pH＝5和pH＝3的两种盐酸以1∶2体积比混合，计算所得溶液的pH。(已知lg 6.7＝0.8)
[提示] 将pH＝5和pH＝3的两种盐酸以1∶2体积比混合，该混合溶液的pH＝－lgeq \f(10－5×1＋10－3×2,3)＝－lg eq \f(2.01×10－3,3)＝3.2。
[问题4] 在25 ℃时，将pH＝1的硫酸和pH＝12的NaOH溶液按体积比2∶9混合后，计算所得混合溶液的pH。
[提示] 设强酸和强碱的体积分别为2 L和9 L，强酸和强碱混合后溶液中氢离子浓度c(H＋)＝eq \f(2×10－1－9×10－2,2＋9) ml/L＝0.01 ml/L，pH＝－lg c(H＋)＝2。
[问题5] 若将pH＝2的盐酸加水稀释107倍，其pH是否为9？为什么？
[提示] 不为9。因为此时应该以水的电离为主，而忽略HCl的电离，稀释后的pH应无限接近7。
[问题6] 在25 ℃时，若将pH＝12的NaOH溶液加水稀释107倍，其pH是否为5？为什么？
[提示] 不为5。因为此时应该以水的电离为主，而忽略NaOH的电离，稀释后的pH应无限接近7。
[问题7] 将pH＝2的CH3COOH溶液和pH＝12的氨水分别加水稀释10倍，pH变化为什么不到一个单位。
[提示] 因为CH3COOH、NH3·H2O均为弱电解质，在稀释过程中还会继续电离，所以pH变化不到一个单位。
1．强酸、强碱单一溶液pH的计算
(1)计算c ml·L－1 HnA强酸溶液的pH (25 ℃)
①c(H＋)＝nc ml·L－1；
②pH＝－lg c(H＋)＝－lg nc。
(2)计算c ml·L－1 B(OH)n强碱溶液的pH (25 ℃)
①c(OH－)＝nc ml·L－1；
②c(H＋)＝eq \f(Kw,cOH－)＝eq \f(10－14,nc) ml·L－1；
③pH＝－lg c(H＋)＝14＋lg nc。
2．酸碱溶液混合后pH的计算
(1)强酸与强酸混合(稀溶液体积变化忽略)
c(H＋)混＝eq \f(c1H＋·V1＋c2H＋·V2,V1＋V2)，然后再求pH。
(2)强碱与强碱混合
先计算c(OH－)混＝eq \f(c1OH－·V1＋c2OH－·V2,V1＋V2)，
再求c(H＋)混＝eq \f(Kw,cOH－混)，最后求pH。
(3)强酸与强碱混合(稀溶液体积变化忽略)
①恰好完全反应，溶液呈中性，pH＝7 (25 ℃)；
②酸过量：
先求c(H＋)余＝eq \f(cH＋·V酸－cOH－·V碱,V酸＋V碱)，
再求pH。
③碱过量：
先求c(OH－)余＝eq \f(cOH－·V碱－cH＋·V酸,V酸＋V碱)，
再求c(H＋)＝eq \f(Kw,cOH－余)，最后求pH。
方法指导：a．凡是单一酸溶液、酸酸混合溶液、酸碱混合溶液酸过量时，均直接求c(H＋)，再求pH；
b．单一碱溶液、碱碱混合溶液、酸碱混合溶液碱过量时，必须先求c(OH－)，再求c(H＋)，最后求pH。
3．酸或碱溶液稀释后溶液pH的变化
1．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．8.3 B．9
C．9.7 D．无法确定
C [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，c(OH－)＝eq \f(10－6V＋10－4V,2V) ml·L－1≈5×10－5 ml·L－1，故c(H＋)＝eq \f(10－14,5×10－5) ml·L－1＝2×10－10 ml·L－1，pH＝－lg (2×10－10)≈9.7。]
2．常温下，计算下列溶液的pH：
(1)①1.0×10－4 ml·L－1盐酸溶液的pH为________。
②将0.4 g NaOH固体溶于水得到1 L溶液，该溶液的pH为________。
(2)pH＝2的盐酸与pH＝4的盐酸，若按1∶10的体积比混合后，溶液的c(H＋)为________，pH为________。
(3)将200 mL 5×10－3 ml·L－1 NaOH溶液与100 mL 2×10－2 ml·L－1 NaOH溶液混合后，溶液的c(OH－)为________，c(H＋)为________，pH为________。
(4)pH＝12的NaOH溶液与pH＝2的硫酸，若等体积混合后，溶液的pH为________；若按9∶11的体积比混合后，溶液的pH为________；若按11∶9的体积比混合后，溶液的pH为________。
[答案] (1)①4 ②12 (2)1.0×10－3 ml·L－1 3 (3)1.0×10－2 ml·L－1 1.0×10－12 ml·L－1 12 (4)7 3 11
1．下列说法中正确的是( )
A．在100 ℃时，pH约为6的纯水呈酸性
B．常温下将1×10－6 ml/L盐酸稀释1 000倍，所得溶液的pH为9
C．在常温下，当水电离出的c(H＋)为1×10－13 ml/L时，此溶液的pH可能为1或13
D．将pH＝2的盐酸和醋酸各1 mL分别稀释100倍，所得醋酸的pH略大
C [A．100 ℃时，纯水中c(H＋)＝c(OH－)≈10－6 ml/L，呈中性，故A错误；
B．将1×10－6ml/L盐酸稀释1 000倍，盐酸电离出的c(H＋)＝10－9 ml/L，此时水电离出的c(H＋)≈10－7ml/L，则溶液中的c(H＋)略大于10－7ml/L，pH略小于7，故B错误；
C．常温下，某溶液中由水电离出的c(H＋)＝10－13ml/L，说明水的电离受到了抑制作用，可能是加入了酸或碱；若加入了酸，则溶液中的氢离子主要是酸电离产生的，c(H＋)＝0.1 ml/L，pH＝1；若加入了碱，则溶液中的氢离子是水电离产生的，c(H＋)＝10－13ml/L，pH＝13，故C正确；
D．盐酸为强酸，pH＝2的盐酸稀释100倍后，溶液的pH＝4；醋酸是弱酸，稀释过程促进了醋酸的电离，则pH＝2的醋酸稀释100倍后，溶液的pH＜4，所以所得醋酸的pH略小，故D错误。]
2．下列溶液一定显酸性的是( )
A．溶液中c(OH－)>c(H＋)
B．滴加紫色石蕊溶液后变红色的溶液
C．溶液中c(H＋)＝10－6 ml·L－1
D．常温时，溶液中由水电离的c(H＋)＝10－9 ml·L－1
B [判断溶液酸碱性的关键是看c(H＋)和c(OH－)的相对大小，若c(H＋)>c(OH－)，溶液呈酸性；而pH<7或c(H＋)>10－7 ml·L－1溶液呈酸性，仅适用于常温时，若温度不确定，就不能用来判断溶液的酸碱性。B项中可使紫色石蕊溶液变红，则该溶液为酸性；D项中水电离的c(H＋)＜10－7 ml·L－1，说明向水中加入了抑制水电离的酸或者是碱，溶液的酸碱性不能确定。]
3．用pH试纸测定溶液pH的正确操作是( )
A．将一小块试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸中央，再与标准比色卡对照
B．将一小块试纸用蒸馏水润湿后放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸中央，再与标准比色卡对照
C．将一小条试纸在待测液中蘸一下，取出后放在表面皿上，与标准比色卡对照
D．将一小条试纸先用蒸馏水润湿后，在待测液中蘸一下，取出后与标准比色卡对照
A [pH试纸的使用方法：把一小块试纸放在表面皿或玻璃片上，用蘸有待测液的玻璃棒点在试纸的中部，随即(30 s内)用标准比色卡与之对照，确定溶液的pH。pH试纸不能用水润湿，若用水润湿会使溶液变稀，使测定结果可能产生误差。]
4．在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∶2 B．9∶1 C．1∶10 D．2∶5
A [pH＝3的盐酸中c(H＋)＝10－3 ml·L－1，pH＝12的NaOH溶液中c(H＋)＝10－12 ml·L－1，由Kw可求出NaOH溶液中c(OH－)＝10－2 ml·L－1，混合溶液中c(H＋)＝10－11 ml·L－1，则混合溶液中c(OH－)＝10－3 ml·L－1，设盐酸和NaOH溶液的体积分别为a和b，则c(OH－)＝eq \f(10－2b－10－3a,a＋b) ml·L－1＝10－3 ml·L－1，解得a∶b＝9∶2，A项正确。]
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＋)＝1×10－6 ml·L－1
C．将1 L 0.1 ml·L－1的Ba(OH)2溶液稀释为2 L，pH＝13
D．pH＝8的NaOH溶液稀释100倍，其pH＝6
C [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学 习 任 务
1．通过掌握溶液酸碱性与pH的关系，培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。
2．通过学会计算酸碱的pH以及氢离子浓度和pH的互算，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。
溶液酸碱性的判断
溶液pH的计算方法
t/℃
0
10
20
25
40
50
90
100
Kw/10－14
0.115
0.296
0.687
1.01
2.87
5.31
37.1
54.5
酸(pH＝a)
碱(pH＝b)
弱酸
强酸
弱碱
强碱
稀释10n倍
pHpH＝a＋n
pH>b－n
pH＝b－n
无限稀释
pH趋向于7