第3课时 pH的计算
[核心素养发展目标]
1.掌握单一溶液pH的计算方法。
2.掌握混合溶液pH的计算方法。
3.熟知溶液稀释过程中pH的变化规律。
一、单一溶液pH的计算
1.请依据pH的定义式计算表中各溶液的pH:
溶液(25 ℃) c(H+) pH
0.01 mol·L-1盐酸 ______ mol·L-1
0.05 mol·L-1硫酸 ______ mol·L-1
0.01 mol·L-1烧碱溶液 ______ mol·L-1
0.5 mol·L-1 Ba(OH)2溶液 ______ mol·L-1
2.单一溶液pH的计算
(1)c mol·L-1 HnA强酸溶液的pH (25 ℃)
①c(H+)=______ mol·L-1;
②pH=______。
(2)c mol·L-1 B(OH)n强碱溶液的pH (25 ℃)
①c(OH-)=______ mol·L-1;
②c(H+)==______ mol·L-1;
③pH=__________。
1.25 ℃时,pH=1的硫酸溶液的浓度是多少?pH=12的氢氧化钡溶液的浓度是多少?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2.常温下,下列说法错误的是( )
A.c(H+)为1.0×10-4 mol·L-1的醋酸溶液的pH=4
B.0.1 mol·L-1某酸溶液一定存在pH=1
C.0.01 mol·L-1氨水的pH<12
D.pH=3的醋酸溶液的浓度大于1.0×10-3 mol·L-1
二、混合溶液pH的计算
1.强酸与强酸混合(稀溶液体积变化忽略)
c混(H+)=,然后再求pH。
注意 巧记:若pH之差≥2的两种强酸溶液等体积混合,混合溶液pH=pH小+0.3。
2.强碱与强碱混合(稀溶液体积变化忽略)
先计算c混(OH-)=,
再求c混(H+)=,最后求pH。
注意 巧记:若pH之差≥2的两种强碱溶液等体积混合,混合溶液pH=pH大-0.3。
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余(H+)=,
再求pH。
(3)碱过量:
先求c余(OH-)=,
再求c(H+)=,最后求pH。
1.pH=2的盐酸与pH=4的硫酸,若按1∶10的体积比混合(溶液体积变化忽略不计)。
(1)混合后溶液的c(H+)是多少?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
(2)混合后溶液的pH是多少?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2.常温下,将pH=8的NaOH溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合后,溶液中c(H+)最接近于( )
A.(10-8+10-10) mol·L-1
B.(10-4+10-6) mol·L-1
C. mol·L-1
D.2×10-10 mol·L-1
3.0.015 mol·L-1的硫酸与0.01 mol·L-1的NaOH溶液等体积混合,混合溶液的pH是( )
A.1 B.2 C.11 D.12
三、溶液稀释或者混合后pH变化规律
1.溶液混合后pH变化与计算
(1)酸与碱的pH之和为14,等体积混合
常温时
规律:“谁弱谁剩显谁性”。
(2)等体积强酸(pH1)和强碱(pH2)混合
常温时
(3)常温时,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=________。
2.溶液稀释后pH变化规律
(1)酸碱溶液稀释时pH的计算
酸(pH=a) 碱(pH=b)
弱酸 强酸 弱碱 强碱
稀释10n倍 pH<a+n<7 pH=a+n<7 pH>b-n>7 pH=b-n>7
无限稀释 此时考虑水的电离,pH只能接近7(略小于7) 此时考虑水的电离,pH只能接近7(略大于7)
(2)酸碱溶液稀释时pH的变化图像
①pH相等的酸或碱溶液稀释后溶液pH的变化示意图
②浓度相等的酸或碱溶液稀释后溶液pH的变化示意图
可以看出无论是浓度相等还是pH相等,加水稀释相同倍数pH变化大的都是强酸或强碱。
1.下列说法错误的是( )
A.pH相同的NaOH溶液与Ba(OH)2溶液以任意体积比混合,pH不变
B.浓度均为0.1 mol·L-1的NaOH溶液与Ba(OH)2溶液等体积混合,pH不变
C.常温下,pH=2的溶液与pH=12的溶液等体积混合后,混合溶液的pH不一定等于7
D.常温下,0.05 mol·L-1的硫酸与0.05 mol·L-1的氢氧化钠溶液等体积混合后,溶液pH<7
2.pH=2的a、b两种酸溶液各1 mL,分别加水稀释到1 000 mL,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酸溶液的强
C.x=6时,a是强酸,b是弱酸
D.若a、b都是弱酸,则2<x<5
3.25 ℃时,pH的简单计算。
(1)1 mL pH=2的硫酸加水稀释至100 mL,pH=______________。
(2)常温下,由水电离出的c(H+)=1×10-12 mol·L-1,则该溶液的可能pH=________。
(3)体积均为100 mL pH=2的CH3COOH溶液与一元酸HX溶液,加水稀释过程中pH与溶液体积的变化关系如图所示,则HX的电离平衡常数______(填“大于”“小于”或“等于”)CH3COOH的电离平衡常数。
(4)常温下,pH=12的NaOH溶液与pH=1的HCl溶液按一定比例混合,所得溶液pH=2,则NaOH溶液与HCl溶液的体积比为________。
第3课时 pH的计算
[核心素养发展目标] 1.掌握单一溶液pH的计算方法。2.掌握混合溶液pH的计算方法。
3.熟知溶液稀释过程中pH的变化规律。
一、单一溶液pH的计算
1.请依据pH的定义式计算表中各溶液的pH:
溶液(25 ℃) c(H+) pH
0.01 mol·L-1盐酸 0.01 mol·L-1 2
0.05 mol·L-1硫酸 0.1 mol·L-1 1
0.01 mol·L-1烧碱溶液 10-12 mol·L-1 12
0.5 mol·L-1 Ba(OH)2溶液 10-14 mol·L-1 14
2.单一溶液pH的计算
(1)c mol·L-1 HnA强酸溶液的pH (25 ℃)
①c(H+)=nc mol·L-1;
②pH=-lg nc。
(2)c mol·L-1 B(OH)n强碱溶液的pH (25 ℃)
①c(OH-)=nc mol·L-1;
②c(H+)== mol·L-1;
③pH=14+lg nc。
1.25 ℃时,pH=1的硫酸溶液的浓度是多少?pH=12的氢氧化钡溶液的浓度是多少?
答案 0.05 mol·L-1 5×10-3 mol·L-1
解析 pH=1,c(H+)=0.1 mol·L-1,c(H2SO4)=0.05 mol·L-1。pH=12,c(H+)=1×10-12 mol·
L-1,c(OH-)== mol·L-1=1×10-2 mol·L-1,故氢氧化钡溶液的浓度是5×
10-3 mol·L-1。
2.常温下,下列说法错误的是( )
A.c(H+)为1.0×10-4 mol·L-1的醋酸溶液的pH=4
B.0.1 mol·L-1某酸溶液一定存在pH=1
C.0.01 mol·L-1氨水的pH<12
D.pH=3的醋酸溶液的浓度大于1.0×10-3 mol·L-1
答案 B
解析 c(H+)=1.0×10-4 mol·L-1,pH=-lg (1.0×10-4)=4,A正确;0.1 mol·L-1某酸溶液,若为盐酸,pH=1,若为弱酸,pH>1,B错误;0.01 mol·L-1氨水中NH3·H2O部分电离,c(OH-)
<0.01 mol·L-1,c(H+)>1.0×10-12 mol·L-1,pH<12,C正确;醋酸部分电离,pH=3的醋酸溶液浓度大于1.0×10-3 mol·L-1,D正确。
二、混合溶液pH的计算
1.强酸与强酸混合(稀溶液体积变化忽略)
c混(H+)=,然后再求pH。
注意 巧记:若pH之差≥2的两种强酸溶液等体积混合,混合溶液pH=pH小+0.3。
2.强碱与强碱混合(稀溶液体积变化忽略)
先计算c混(OH-)=,再求c混(H+)=,最后求pH。
注意 巧记:若pH之差≥2的两种强碱溶液等体积混合,混合溶液pH=pH大-0.3。
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余(H+)=,再求pH。
(3)碱过量:
先求c余(OH-)=,
再求c(H+)=,最后求pH。
1.pH=2的盐酸与pH=4的硫酸,若按1∶10的体积比混合(溶液体积变化忽略不计)。
(1)混合后溶液的c(H+)是多少?
(2)混合后溶液的pH是多少?
答案 (1)1.0×10-3 mol·L-1 (2)pH=3
解析 c(H+)= mol·L-1=1.0×10-3 mol·L-1,pH=-lg c(H+)=3。
2.常温下,将pH=8的NaOH溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合后,溶液中c(H+)最接近于( )
A.(10-8+10-10) mol·L-1
B.(10-4+10-6) mol·L-1
C. mol·L-1
D.2×10-10 mol·L-1
答案 D
解析 常温下,pH=8的NaOH溶液中c(OH-)=10-6 mol·L-1,pH=10的NaOH溶液中c(OH-)=10-4 mol·L-1,二者等体积混合后,溶液中c(OH-)= mol·L-1,混合溶液中c(H+)== mol·L-1≈2×10-10 mol·L-1。
3.0.015 mol·L-1的硫酸与0.01 mol·L-1的NaOH溶液等体积混合,混合溶液的pH是( )
A.1 B.2 C.11 D.12
答案 B
解析 酸、碱发生中和反应时,酸过量,设混合前两溶液的体积均为V L,混合后,c(H+)= mol·L-1=0.01 mol·L-1,则pH=-lg 0.01=2。
三、溶液稀释或者混合后pH变化规律
1.溶液混合后pH变化与计算
(1)酸与碱的pH之和为14,等体积混合
常温时
规律:“谁弱谁剩显谁性”。
(2)等体积强酸(pH1)和强碱(pH2)混合
常温时
(3)常温时,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=。
2.溶液稀释后pH变化规律
(1)酸碱溶液稀释时pH的计算
酸(pH=a) 碱(pH=b)
弱酸 强酸 弱碱 强碱
稀释10n倍 pH<a+n<7 pH=a+n<7 pH>b-n>7 pH=b-n>7
无限稀释 此时考虑水的电离,pH只能接近7(略小于7) 此时考虑水的电离,pH只能接近7(略大于7)
(2)酸碱溶液稀释时pH的变化图像
①pH相等的酸或碱溶液稀释后溶液pH的变化示意图
②浓度相等的酸或碱溶液稀释后溶液pH的变化示意图
可以看出无论是浓度相等还是pH相等,加水稀释相同倍数pH变化大的都是强酸或强碱。
1.下列说法错误的是( )
A.pH相同的NaOH溶液与Ba(OH)2溶液以任意体积比混合,pH不变
B.浓度均为0.1 mol·L-1的NaOH溶液与Ba(OH)2溶液等体积混合,pH不变
C.常温下,pH=2的溶液与pH=12的溶液等体积混合后,混合溶液的pH不一定等于7
D.常温下,0.05 mol·L-1的硫酸与0.05 mol·L-1的氢氧化钠溶液等体积混合后,溶液pH<7
答案 B
解析 A项,两溶液的pH相同,混合后c(OH-)不变,pH不会变化;B项,NaOH是一元强碱,Ba(OH)2是二元强碱,混合后c(OH-)变化,pH变化;C项,混合溶液的酸碱性取决于酸碱的强弱,若是强酸、强碱,则pH=7,若是强酸、弱碱,则弱碱过量,pH>7,若是弱酸、强碱,则弱酸过量,pH<7;D项,混合后硫酸过量,溶液pH<7。
2.pH=2的a、b两种酸溶液各1 mL,分别加水稀释到1 000 mL,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酸溶液的强
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 由图可知,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;由图知稀释后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1 000倍,pH不可能增加4,C项错误;若a、b都是弱酸,稀释1 000倍后,a、b两溶液pH均增大,且增加量均小于3,故2<x<5,D项正确。
3.25 ℃时,pH的简单计算。
(1)1 mL pH=2的硫酸加水稀释至100 mL,pH=______________。
(2)常温下,由水电离出的c(H+)=1×10-12 mol·L-1,则该溶液的可能pH=________。
(3)体积均为100 mL pH=2的CH3COOH溶液与一元酸HX溶液,加水稀释过程中pH与溶液体积的变化关系如图所示,则HX的电离平衡常数______(填“大于”“小于”或“等于”)CH3COOH的电离平衡常数。
(4)常温下,pH=12的NaOH溶液与pH=1的HCl溶液按一定比例混合,所得溶液pH=2,则NaOH溶液与HCl溶液的体积比为__________。
答案 (1)4 (2)2或12 (3)大于 (4)9∶2
解析 (1)1 mL pH=2的H2SO4溶液加水稀释到100 mL,溶液中c(H+)由10-2 mol·L-1变为10-4 mol·L-1,则稀释后溶液的pH=-lg 10-4=4。(2)如果该溶液呈酸性,c(H+)=0.01 mol·L-1,溶液的pH=-lg 0.01=2;如果该溶液呈碱性,c(OH-)=0.01 mol·L-1,c(H+)= mol·L-1=1×10-12 mol·L-1,则溶液的pH=-lg (1×10-12)=12。(3)pH相等的酸,加水稀释促进弱酸电离,稀释相同的倍数,pH变化大的为较强的酸,变化小的为较弱的酸,所以HX的酸性大于醋酸,则HX的电离平衡常数大于醋酸。(4)pH=12的NaOH溶液中c(OH-)=10-2 mol·
L-1,pH=1的HCl溶液中c(H+)=0.1 mol·L-1;设氢氧化钠溶液体积为V碱,HCl溶液体积为V酸,依据混合溶液的pH=2知,氢离子过量,则混合溶液中氢离子浓度为c(H+)==0.01 mol·L-1,得V碱∶V酸=9∶2。