鲁科版 (2019)选择性必修1第1节 水与水溶液第2课时导学案

第2课时　水溶液的酸碱性与pH

1．溶液的酸碱性

微点拨：利用c平(H＋)和c平(OH－)的相对大小判断溶液酸碱性，在任何温度下均适用。

2．水溶液的pH

(1)pH的定义公式：pH＝－lgc平(H＋)。

微点拨：pOH＝－lgc平(OH－)，25 ℃时同一溶液中pH＋pOH＝14。

(2)室温下，水溶液的pH、c平(H＋)与酸碱度的关系：

25 ℃时：

(3)溶液pH的测量方法

①pH试纸：将pH试纸放在表面皿(或玻璃片)上，用玻璃棒蘸取待测溶液点在pH试纸的中部，待颜色变化稳定后对照标准比色卡可以得到溶液pH，所得pH均为正整数。

②酸度计：能够直接测量溶液的pH，读数可以精确到小数点后两位。

　(1)pH试纸使用前能否用蒸馏水润湿？若用润湿的pH试纸测量溶液的pH对结果有何影响？

(2)用pH试纸测得某硫酸溶液的pH为4.2，他的结论正确吗？为什么？

[提示]　(1)使用pH试纸不能用蒸馏水润湿，润湿后相当于稀释了溶液。若是酸性溶液，则润湿后测得pH偏大；若为碱性溶液，则润湿后测得pH偏小；若为中性溶液，则无影响。

(2)不正确。用pH试纸测定pH时，得到的是估量值而非确切值，只能读取整数值。

1．判断对错(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。)

(1)pH＜7的溶液一定呈酸性。(　　)

(2)在任何条件下，纯水都呈中性。(　　)

(3)25 ℃时，纯水和烧碱溶液中水的离子积常数不相等。(　　)

(4)在100 ℃时，纯水的pH＞7。(　　)

(5)25 ℃时，0.01 mol·L－1的KOH溶液的pH＝12。(　　)

提示：(1)×　25 ℃时，pH＜7的溶液一定呈酸性。

(2)√

(3)×　25 ℃时，任何电解质溶液中KW均为1.0×10－14mol2·L－2。

(4)×　100 ℃时，纯水中c平(H＋)＞10－7mol·L－1，则pH＜7。

(5)√

2．能说明溶液呈中性的可靠依据是(　　)

A．pH＝7　　 B．紫色石蕊试液不变色

C．pH试纸不变色 D．c平(H＋)＝c平(OH－)

D　[pH＝7的溶液不一定呈中性，如100 ℃时，水的离子积常数是10－12

mol2－·L－2，pH＝6时溶液呈中性，当pH＝7时溶液呈碱性，A错误；紫色石蕊试液的变色范围是5.0～8.0，紫色石蕊试液不变色，溶液不一定显中性，B错误；pH试纸不能精确测定溶液的pH，pH试纸不变色，只能说明溶液接近中性，C错误；c平(H＋)＝c平(OH－)时溶液一定呈中性，D正确。]

3．室温下，柠檬水溶液的pH是3，其中的c平(OH－)是(　　)

A．0.1 mol·L－1　   B．1×10－3 mol·L－1

C．1×10－7 mol·L－1 D．1×10－11 mol·L－1

D　[pH＝－lgc平(H＋)⇒c平(H＋)＝10－pH，pH＝3⇒c平(H＋)＝10－3 mol·L－1，c平(OH－)＝＝1×10－11 mol·L－1。]

溶液酸碱性的判断

(素养养成——证据推理与模型认知)

【例1】　下列说法正确的是(　　)

A．pH＝0的溶液不存在

B．使用广范pH试纸测得某溶液的pH＝3.5，则该溶液显酸性

C．中性溶液的pH不一定等于7

D．酸或碱溶液稀释时，溶液的pH均减小

C　[由pH＝－lg c平(H＋)知，pH＝0时，c平(H＋)＝1 mol·L－1，A错误；广范pH试纸测得溶液的pH只能取整数，B错误；100 ℃时，中性溶液的pH<7，C正确；酸溶液稀释时，溶液的pH增大，D错误。]

[借题发挥]

(1)25 ℃时，pH＝3.5的溶液中，c平(H＋)、c平(OH－)分别是多少？

(2)酸或碱溶液稀释时，水的电离平衡如何改变？

[答案]　(1)由pH＝－lgc平(H＋)知，pH＝3.5的溶液中，c平(H＋)＝10－3.5

mol·L－1，c平(OH－)＝KW÷c平(H＋)＝10－10.5 mol·L－1。

(2)酸(或碱)溶液稀释时，c平(H＋)[或c平(OH－)]减小，水的电离平衡向右移动。

(1)判断：溶液酸碱性的根本依据是c平(H＋)与c平(OH－)的相对大小。

pH＝7的溶液不一定是中性溶液，在室温下，pH＝7的溶液是中性溶液，在其他温度下不是中性溶液。   

(2)纯水中c平(H＋)＝c平(OH－)，在水溶液中c平(H＋)和c平(OH－)不一定相等，但c平(H＋)·c平(OH－)一定等于KW。

(3)pH每增大1个单位，c平(H＋)减小到原来的，c平(OH－)增大为原来的10倍。

(4)一定温度下溶液中c平(H＋)·c平(OH－)为定值，若一种离子浓度增大(或减小)，另一种离子浓度定会减小(或增大)。

1．25 ℃时，下列溶液碱性最强的是(　　)

A．pH＝11的溶液

B．c平(OH－)＝0.12 mol·L－1的溶液

C．1 L含有4 g NaOH的溶液

D．c平(H＋)＝1×10－10 mol·L－1的溶液

B　[25 ℃时，可以根据pH或c平(H＋)比较溶液的酸碱性，同样也可以根据

c平(OH－)来比较。A、C、D三个选项中溶液的c平(OH－)依次为1×10－3 mol·L－1、0.1 mol·L－1、1×10－4 mol·L－1，然后再与B项中溶液的c平(OH－)比较，可得B项中溶液的c平(OH－)最大，该溶液的碱性最强。]

2．313 K时，水的离子积常数KW＝3.0×10－14 mol2·L－2，则在313 K时，c平(H＋)＝1.0×10－7 mol·L－1的溶液(　　)

A．呈酸性   B．呈中性

C．呈碱性     D．无法判断

C　[313 K时，c平(OH－)＝＝3.0×10－7 mol·L－1。溶液中c平(OH－)>c平(H＋)，故溶液呈碱性。]

溶液pH的计算

(素养养成——证据推理与模型认知)

1．25 ℃时，0.005 mol·L－1的H2SO4溶液的pH是多少？1×10－5 mol·L－1的NaOH溶液的pH是多少？

提示：H2SO4溶液pH＝2。NaOH溶液中c平(OH－)＝1×10－5 mol·L－1，则c平(H＋)＝＝1×10－9 mol·L－1，则pH＝9。

2．25 ℃时，pH＝13的NaOH溶液与pH＝11的Ba(OH)2溶液等体积混合，混合溶液的pH计算过程如下：

pH＝13的NaOH溶液c平(H＋)＝10－13 mol·L－1

pH＝11的Ba(OH)2溶液c平(H＋)＝10－11 mol·L－1

故二者的混合溶液中c平(H＋)＝×(10－13 mol·L－1＋10－11 mol·L－1)≈5×10－12 mol·L－1

故pH＝－lg c平(H＋)＝－lg(5×10－12)＝11.3

该计算过程正确吗？

提示：不正确。强碱混合求pH时，应先计算溶液中的c平(OH－)，然后借助KW求c平(H＋)，最后求得pH。

c平(OH－)＝＝0.050 5 mol·L－1

pH＝－lg ≈－lg(1.98×10－13)＝13－lg1.98≈12.7。

1．溶液pH计算的基本流程

2．pH的类型

(1)单一溶液

①强酸：c平(H＋)―→pH＝－lgc平(H＋)。

②强碱：c平(OH－)―→c平(H＋)―→pH。

(2)强酸、强碱的稀释

①强酸pH＝a，加水稀释10n倍，则pH＝a＋n，无限稀释，pH约等于7。

②强碱pH＝b，加水稀释10n倍，则pH＝b－n，无限稀释，pH约等于7。

(3)强酸、强碱混合后溶液pH的计算

微点拨：(1)若pH之差≥2的两种强酸等体积混合，pH＝pH小＋0.3。

(2)若pH之差≥2的两种强碱等体积混合，pH＝pH大－0.3。

【例2】　已知某温度下纯水的pH＝6。

(1)pH＝7的溶液呈________(填“酸性”“中性”或“碱性”)。

(2)该温度下，0.1 mol·L－1的盐酸溶液的pH＝________。

(3)该温度下，0.05 mol·L－1的Ba(OH)2溶液的pH＝________。

(4)该温度下，将pH＝11的苛性钠溶液V1 L与pH＝1的稀硫酸V2 L混合(设混合后溶液的体积为原两溶液体积之和)，所得混合溶液的pH＝2，则V1∶V2＝________。

[解析]　该温度下，KW＝c平(H＋)·c平(OH－)＝10－12 mol2·L－2。(1)pH＝7时，

c平(H＋)＝10－7 mol·L－1，c平(OH－)＝10－5 mol·L－1，c平(H＋)＜c平(OH－)溶液呈碱性。(2)pH＝－lg c平(H＋)＝－lg0.1＝1。(3)c平(H＋)＝＝10－11 mol·L－1，pH＝11。(4)反应后酸剩余，则c平(H＋)＝＝10－2 mol·L－1，V1∶V2＝9∶11。

[答案]　(1)碱性　(2)1　(3)11　(4)9∶11

计算溶液pH时注意的几个问题

(1)外界条件是否为25 ℃。

(2)水电离出来的c平(H＋)何时忽略不计，何时不能忽略。

(3)两种pH不同的碱溶液混合时，由于两碱溶液中水的电离程度不同，所以混合后溶液中水的电离平衡必发生移动，因此不可将两溶液中的H＋的物质的量相加得混合溶液中的H＋的物质的量。

1．将pH＝5的H2SO4溶液加水稀释到500倍，则稀释后c平(SO)与c平(H＋)的比值为(　　)

A.　　　B.　　　C.　 D．

B　[溶液pH＝5，即c平(H＋)＝10－5 mol·L－1，原溶液中c平(SO)＝c平(H＋)＝5×10－6 mol·L－1，溶液稀释500倍后接近中性，c平(H＋)不可能小于1×10－7

mol·L－1，只能无限接近1×10－7 mol·L－1，而稀释过程中SO的物质的量不变，计算稀释后溶液中SO的物质的量浓度即可，据此计算解答。稀释后的溶液中

c平(SO)＝5×10－6 mol·L－1×＝1×10－8 mol·L－1，因此c平(SO)与c平(H＋)的比值约为，B项正确。]

2．常温下，将0.1 mol·L－1NaOH溶液与0.04 mol·L－1 H2SO4溶液等体积混合，该混合溶液的pH等于(　　)

A．1.7　   B．2.0 

C．12 D．12.4

C　[NaOH过量，过量的c平(OH－)＝

＝0.01 mol·L－1，故pH＝12。]

1．下列溶液一定呈酸性的是    (　　)

A．pH＝6.8的溶液

B．室温下，由水电离的c平(OH－)＝1×10－13 mol·L－1

C．加入酚酞，不显红色的溶液

D．室温下，溶液中的H＋浓度为5×10－7 mol·L－1

D　[水的电离是吸热反应，升高温度促进水电离，100 ℃时纯水的pH＝6，呈中性，则pH＝6.8的溶液可能显碱性，故A错误；由水电离的c平(OH－)＝1×

10－13 mol·L－1的溶液可能呈酸性，也可能呈碱性，故B错误；酚酞的变色范围是pH＝8～10，不能使酚酞显红色的溶液pH<8，室温下，7≤pH<8时，溶液不呈酸性，故C错误；室温下，H＋浓度为5×10－7 mol·L－1的溶液中，c平(OH－)＝ mol·L－1＝2×10－8 mol·L－1<c平(H＋)，则溶液一定显酸性，故D正确。]

2．(双选)在100 ℃时，水的离子积为1×10－12 mol2·L－2，若该温度下某溶液中的H＋浓度为1×10－7 mol·L－1，则该溶液(　　)

A．呈碱性　 B．呈酸性

C．呈中性 D．c平(OH－)＝100c平(H＋)

AD　[100 ℃时，纯水中c平(H＋)＝c平(OH－)＝10－6 mol·L－1，若某溶液中c平(H＋)＝1×10－7 mol·L－1，则c平(OH－)＝ mol·L－1＝10－5 mol·L－1，c平(OH－)＝100c平(H＋)，故选A、D。]

3．关于pH的测定下列说法正确的是(　　)

A．pH试纸在使用之前应用蒸馏水润湿

B．用pH试纸测得某盐酸的pH＝2.3

C．利用酸碱指示剂可以测溶液的pH

D．pH计是精确测定溶液pH的仪器

D　[pH试纸在使用前不能用水润湿，否则会使酸性或碱性溶液中的c平(H＋)发生变化，造成误差，故A项错误；用pH试纸测出的pH是整数，故B项错误；酸碱指示剂只能判断溶液的酸碱性，无法测pH，故C项错误；pH计可以精确测定溶液的pH，一般可以精确到0.1，故D项正确。]

4．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．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

D．0.2 mol·L－1的盐酸与等体积水混合后pH＝1(混合后体积变化忽略不计)

D　[水是弱电解质，电离过程吸热，加热促进水的电离，所以95 ℃纯水的pH<7，但任何纯水都是显中性的，A错误；醋酸是弱酸，存在电离平衡，稀释促进电离，氢离子的物质的量增加，所以pH＝3的醋酸溶液稀释至10倍后3<pH<4，B错误；醋酸是弱酸，则pH＝3的醋酸溶液中醋酸的浓度大于10－3

mol·L－1，而pH＝11的氢氧化钠溶液中氢氧化钠的浓度为10－3 mol·L－1，所以二者等体积混合后醋酸过量，溶液显酸性，即pH<7，C错误。]

5．(1)室温下0.01 mol·L－1HCl溶液：

①由水电离出的c平(H＋)＝______________；

②pH＝________；

③加水稀释100倍，pH＝________。

(2)常温下0.01 mol·L－1NaOH溶液：

①pH＝________；

②加水稀释100倍，pH＝________。

[解析]　(1)①0.01 mol·L－1HCl溶液中的OH－只来源于水的电离，且c平

(OH－)水＝c平(H＋)水，H＋来源于水和HCl的电离，由于水的电离程度很小，计算时水电离的H＋可忽略，c平(H＋)＝0.01 mol·L－1，c平(OH－)＝c平(OH－)水＝c平(H＋)水＝＝1.0×10－12mol·L－1。

②pH＝－lg 0.01＝2。

③加水稀释100倍，c平(H＋)变为原来的，即c平(H＋)＝1.0×10－4mol·L－1，pH＝4。

(2)①0.01 mol·L－1的NaOH溶液中的OH－来源于水和NaOH的电离，由于水的电离程度很小，计算时可忽略，即c平(OH－)＝0.01 mol·L－1，所以c平(H＋)＝＝1.0×10－12mol·L－1，pH＝12。

②加水稀释100倍，c平(OH－)＝1.0×10－4mol·L－1，所以c平(H＋)＝＝1.0×10－10mol·L－1，pH＝10。

[答案]　(1)①1.0×10－12mol·L－1　②2　③4　(2)①12　②10