课时1 溶液的酸碱性
1. 认识溶液的酸碱性,了解溶液的pH、氢离子或氢氧根离子浓度与溶液酸碱性之间的关系。
2. 能进行简单的pH计算。
3. 初步掌握pH的测定方法。
1. 如何判断溶液显酸性还是显碱性?
2. 25 ℃时,水的离子积常数Kw=c(H+)·c(OH-)=10-14,请分别计算浓度均为 0.01 mol/L 的盐酸、氯化钠溶液、氢氧化钠溶液中氢离子和氢氧根离子的浓度。
3. 讨论:常温下,溶液酸碱性与溶液中c(H+)和c(OH-)的关系。
4. 直接用氢离子或氢氧根离子浓度表示溶液的酸碱性时,数值常常很小,使用很不方便。当c(H+)或c(OH-)大于1 mol/L时,通常用c(H+)或c(OH-)直接表示,当c(H+)或c(OH-)小于或等于 1 mol/L时,通常用pH表示。
1. 通常用溶液中氢离子浓度的负对数来表示溶液的酸碱性,pH与氢离子浓度的数学关系可表示为pH=-lgc(H+)。
强酸HnA溶液浓度为c mol/L,c(H+)=nc mol/L,pH=-lgc(H+)=-lgnc。
强碱B(OH)n溶液浓度为c mol/L,c(OH-)=nc mol/L,c(H+)=mol/L,pH=-lgc(H+)=14+lgnc。碱溶液直接用OH-分析和表达更加方便,pOH与OH-浓度的数学关系可表示为pOH=-lgc(OH-),该强碱的pOH=-lgnc。综上可知,溶液的 pH+pOH=14。
请利用水的离子积常数,根据溶液的pH与氢离子浓度的关系填写下表。
溶液的pH与氢离子、氢氧根离子浓度(25 ℃)
c(H+)/(mol/L) c(OH-)/(mol/L) pH pOH
溶液1 1×10-5
溶液2 1×10-7
溶液3 10
2. 下图是25 ℃时溶液pH与氢离子浓度的关系。
小结:pH大小与溶液酸碱性的关系。
3. 讨论酸碱稀释的问题。
室温时,将pH相同的强酸(如HCl)、弱酸(如CH3COOH)溶液分别加水稀释,将pH相同的强碱(如NaOH)、弱碱(如NH3·H2O)溶液分别加水稀释,溶液的pH与稀释倍数的关系如图(稀释曲线)所示。
在稀释倍数pH坐标图中,稀释酸性溶液时,pH随着稀释倍数的增大而增大,稀释碱性溶液时,pH随着稀释倍数的增大而减小(不是反比例关系),曲线无限接近pH=7的线,但不能与之相交。酸溶液稀释有以下规律。
(1) 强酸、弱酸溶液稀释后pH逐渐增大,稀释倍数很大时接近7。
(2) pH=a的强酸溶液稀释10n倍,则pH=a+n;pH=a的弱酸溶液稀释10n倍,则a
(3) pH相同的强酸、弱酸溶液稀释相同倍数后,强酸溶液的pH较大。
(4) 稀释pH相同的强酸、弱酸溶液,若稀释后pH相同,则弱酸溶液稀释倍数较大。
4. 讨论碱溶液稀释的规律。
(1) 强碱、弱碱溶液稀释后pH逐渐________,稀释倍数很大时pH接近________。
(2) pH=b的强碱溶液稀释10n倍,则pH=________;pH=b的弱碱溶液稀释10n倍,则pH范围为______________。
(3) pH相同的强碱、弱碱溶液稀释相同倍数后,________溶液的pH较小。
(4) 稀释pH相同的强碱、弱碱溶液,若稀释后pH相同,则________溶液稀释倍数较大。
1. 两种强酸溶液混合时,如何计算溶液pH
例 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. 两种强碱溶液混合时,如何计算溶液pH
例 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 B. (10-4+10-6) mol/L
C. mol/L D. 2×10-10 mol/L
3. 强酸强碱混合时,如何计算溶液pH
(1) 恰好完全反应,则c(H+)·V酸=c(OH-)·V碱,则溶液的pH=________。
(2) 若酸过量,直接求反应后溶液的H+浓度,c混(H+)=____________________。
(3) 若碱过量,如何求反应后溶液的pH
例 取浓度相同的NaOH和盐酸,以3∶2体积比相混合,所得溶液的pH等于12,则原溶液的浓度为( )
A. 0.01 mol/L B. 0.05 mol/L
C. 0.017 mol/L D. 0.50 mol/L
判断和测定溶液酸碱性的方法有多种。除了常用酸碱指示剂(石蕊、酚酞、甲基橙等)和pH试纸外,pH计的应用也非常广泛。
用酸碱指示剂测定:这种方法只能测出某一范围内的pH,而不能得出具体的数值。
指示剂 变色的pH范围 酸的颜色 碱的颜色
甲基橙 3.14.4 红色(pH<3.1) 黄色(pH>4.4)
石蕊 5.08.0 红色(pH<5.0) 蓝色(pH>8.0)
酚酞 8.210.0 无色(pH<8.2) 红色(pH>10.0)
广范pH试纸的pH范围是1~14,精密pH试纸的pH范围较窄,可以识别0.2或0.3的pH差值。用pH计测定:pH计可精确测定溶液的pH。
不同测量范围的pH试纸 pH传感器
讨论:如何用pH试纸测定溶液pH
1. [人教版教材习题]常温下,柠檬水的pH=3,其中的c(OH-)为( )
A. 0.1 mol/L B. 1×10-3 mol/L C. 1×10-7 mol/L D. 1×10-11 mol/L
2. 一定温度下,满足下列条件的溶液一定呈酸性的是( )
A. 能与金属Al反应放出H2的溶液 B. 加酚酞后显无色的溶液
C. pH=6.5的某溶液 D. c(H+)>c(OH-)的任意水溶液
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. 用广范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
4. [人教版教材习题]在48 mL 0.1 mol/L HNO3溶液中加入12 mL 0.4 mol/L KOH溶液,所得溶液呈( )
A. 弱酸性 B. 强酸性 C. 碱性 D. 中性
5. 现有常温下pH=a的NaOH稀溶液与pH=b的稀硫酸,将二者等体积混合,所得溶液呈中性。则下列对两溶液的相关分析不正确的是( )
A. Kw均为1×10-14 B. 若a=12,则b=2
C. a、b均为固定值 D. 由水电离出的c(H+)相等
6. 下列叙述正确的是( )
A. 常温下,任何稀溶液中,c(H+)·c(OH-)=1×10-14
B. 无论在什么条件下,中性溶液中的c(H+)一定等于1×10-7 mol/L
C. 0.2 mol/L CH3COOH溶液中的c(H+)是0.1 mol/L CH3COOH溶液中的c(H+)的2倍
D. 将0.2 mol/L氨水稀释一倍,溶液中c(OH-)减小到原来的一半
7. 下列关于溶液的酸碱性的说法正确的是( )
A. 能使甲基橙变黄的溶液一定呈碱性
B. c(OH-)=c(H+)的溶液一定呈中性
C. pH=7的溶液一定呈中性
D. 不能使酚酞试液变红的溶液一定呈酸性
8. [2025南京外国语期中]常温下,0.010 mol/L NaOH溶液和0.010 mol/L 盐酸相比,下列说法错误的是( )
A. 前者pH=12,后者pH=2
B. 分别取等体积的两种溶液混合,pH=7
C. 稀释至原体积的100倍,两溶液中c(H+)均变成原溶液中c(H+)的0.01倍
D. 水电离的H+浓度均为1.0×10-12 mol/L
9. 求室温下,下列溶液的pH(已知:lg5≈0.7)。
(1) 某H2SO4溶液的浓度是0.005 mol/L。此溶液的pH为________。用水稀释到原来体积的100倍,pH为________。再继续稀释104倍,pH为________。
(2) pH=3的盐酸与pH=5的硫酸等体积混合,pH为________。
(3) pH=10和pH=12的两种NaOH溶液等体积混合,pH为________。
(4) pH=12的NaOH溶液和pH=4的HCl溶液等体积混合,pH为________。
10. 有一学生甲测某溶液的pH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;学生乙对学生甲的操作的评价为操作错误,测定结果一定有误差。学生丙对学生甲操作的评价为操作错误,但测定结果不一定有误差。
(1) 你支持________(填“乙”或“丙”)同学的观点,原因是______________
_____________________________________________。
(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) 只从下列试剂中选择实验所需的物品,你________(填“能”或“不能”)区分0.1 mol/L硫酸和0.01 mol/L硫酸。若能,简述操作过程:___________________
______________________________________________________________________。
A. 紫色石蕊试液 B. 蒸馏水 C. BaCl2溶液 D. pH试纸
课时1 溶液的酸碱性
【活动方案】
活动一:
1. 比较溶液中c(H+)与c(OH-)的相对大小。
2. 0.01 mol/L的盐酸中,
c(H+)=10-2 mol/L,c(OH-)=10-12 mol/L
0.01 mol/L的氯化钠溶液中,
c(H+)=10-7 mol/L,c(OH-)=10-7 mol/L
0.01 mol/L的氢氧化钠溶液中,
c(H+)=10-12 mol/L,c(OH-)=10-2 mol/L
3. 酸性溶液:c(H+)>c(OH-),c(H+)>1×10-7 mol/L,c(H+)越大,酸性越强。
中性溶液:c(H+)=c(OH-)=1×10-7 mol/L。
碱性溶液:c(H+)活动二:
1. 1×10-9 5 9 1×10-7 7 7 1×10-10 1×10-4 4
2. 当pH<7时,溶液中H+浓度大于OH-浓度,溶液显酸性,且pH越小,溶液中H+浓度越大,溶液的酸性越强;当pH=7时,溶液中H+浓度和OH-浓度相等,溶液显中性;当pH>7时,溶液中H+浓度小于OH-浓度,溶液显碱性,且pH越大,溶液中OH-浓度越大,溶液的碱性越强。
4. (1) 减小 7 (2) b-n b-n(3) 强碱 (4) 弱碱
活动三:
1. 先求c混(H+)=,再求pH。
例 (1) 1.0×10-3 mol/L (2) pH=3
解析:c(H+)= mol/L=1.0×10-3 mol/L,pH=-lgc(H+)=3。
2. 先求c混(OH-)=;再求c(H+)=,则pH=-lgc(H+)=14+lgc混(OH-)。
例 D 常温下,pH=8的NaOH溶液中c(OH-)=10-6 mol/L,pH=10的NaOH溶液中c(OH-)=10-4 mol/L,二者等体积混合后,溶液中 c(OH-)= mol/L,混合溶液中c(H+)== mol/L≈2×10-10 mol/L。故选D。
3. (1) 7 (2)
(3) 先求反应后溶液的OH-浓度,c混(OH-)=,再求c混(H+)=,则pH=-lgc混(H+)=-lg。
例 B 设NaOH、盐酸的浓度均为c,以3∶2体积比混合后,溶液的c(OH-)=0.01 mol/L,故NaOH过量,反应后c(OH-)==0.01 mol/L,解得c=0.05 mol/L。故选B。
活动四:
取一小块pH试纸放在玻璃片或点滴板上,用洁净的玻璃棒蘸取溶液点在试纸中部,在半分钟内与标准比色卡比较。
【课堂反馈】
1. D pH=3的柠檬水中,c(H+)=1×10-3 mol/L,常温下,c(OH-)==1×10-11 mol/L。故选D。
2. D
3. D pH试纸在使用之前不能用蒸馏水润湿,如果用蒸馏水润湿了,则会对所测溶液进行稀释,可能会造成误差,A错误;用广范pH试纸测得的pH是整数,B错误;酸碱指示剂只能判断溶液的酸碱性,无法测定其pH,C错误;pH计可以精确测定溶液的pH,D正确。
4. D n(HNO3)=n(KOH)=4.8×10-3 mol,恰好完全中和,两者均为强电解质,溶液呈中性。故选D。
5. C Kw只与温度有关,常温下酸、碱稀溶液中Kw均为1×10-14,A正确;pH=a的NaOH溶液与pH=b的稀硫酸等体积混合,所得溶液呈中性,则n(H+)=n(OH-),10-b·V酸=10a-14·V碱,V酸=V碱,故只要a+b=14即可使溶液呈中性,a、b不为固定值,B正确,C错误;酸的c(H+)与碱的 c(OH-)相等,故由水电离出的c(H+)相等,D正确。
6. A 常温下,Kw=c(H+)·c(OH-)=1×10-14,A正确;中性溶液中c(H+)=c(OH-),但c(H+)与温度有关,不一定为1×10-7 mol/L,B错误;由于醋酸为弱酸,浓度增大,醋酸电离程度减小,故0.2 mol/L CH3COOH溶液中c(H+)小于 0.1 mol/L CH3COOH溶液的2倍,C错误;NH3·H2O是弱电解质,稀释过程中继续电离,所得溶液的c(OH-)大于原来的一半,D错误。
7. B 甲基橙在溶液的pH大于4.4时显黄色,故能使甲基橙变黄的溶液不一定呈碱性,A错误;溶液呈酸性、中性还是碱性,取决于溶液中c(H+)和c(OH-)的相对大小,c(OH-)=c(H+)的溶液一定呈中性,B正确;没指明温度,25 ℃时,pH=7的溶液为中性溶液,100 ℃时,pH=7的溶液为碱性溶液,C错误;酚酞的变色范围是8~10,不能使酚酞试液变红的溶液,可能是碱性溶液、中性溶液或酸性溶液,D错误。
8. C n(HCl)=n(NaOH),恰好完全中和,两者均为强电解质,溶液呈中性,B正确;0.010 mol/L NaOH 溶液中,c(H+)=1.0×10-12 mol/L,稀释至原体积的100倍后,c(OH-)=1.0×10-4 mol/L,此时c(H+)=1.0×10-10 mol/L,c(H+)增大为原来100倍,C错误; 0.010 mol/L NaOH溶液中 c(OH-)与0.010 mol/L盐酸中c(H+)相等,对水电离的抑制程度相同,故两种溶液中水电离的H+浓度均为1.0×10-12 mol/L,D正确。
9. (1) 2 4 7 (2) 3.3 (3) 11.7 (4) 11.7
10. (1) 丙 当溶液呈中性时,不产生误差;否则将产生误差
(2) 盐酸 在稀释过程中醋酸继续电离产生H+,使得溶液中c(H+)较盐酸溶液中c(H+)大,误差较小
(3) 能 用玻璃棒分别蘸取两种溶液滴在两张干燥的pH试纸上,与标准比色卡比较其pH,pH较大的为 0.01 mol/L硫酸