第2课时 溶液的酸碱性与pH
学习目标
1.掌握溶液的酸碱性与pH的关系及检测溶液pH的方法。 2.了解溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的应用。 3.了解溶液稀释时pH的变化规律,会计算各类混合溶液的pH。
知识点一 溶液的酸碱性与pH
1.溶液的酸碱性(常温下)
(1)常温下,分析下表中c(H+)和c(OH-)
比较常温时下列情况中c(H+)和c(OH-)的值或变化趋势(填“增大”“减小”或“相等”)。
体系 纯水 向纯水中加入少 量盐酸 向纯水中加入少量氢氧化钠溶液
c(H+) 1×10-7 mol·L-1 减小
c(OH-) 1×10-7 mol·L-1 增大
c(H+)和 c(OH-) 的大小比较 c(H+)> c(OH-) c(H+)< c(OH-)
(2)溶液的酸碱性与c(H+)、c(OH-)的关系
酸性溶液:c(H+) c(OH-),c(H+)>10-7 mol·L-1;
中性溶液:c(H+) c(OH-),c(H+)=10-7 mol·L-1;
碱性溶液:c(H+) c(OH-),c(H+)<10-7 mol·L-1。
2.溶液的pH
(1)概念与表达式
pH是c(H+)的负对数,其表达式是pH= 。
(2)常温下,溶液的酸碱性与c(H+)、pH的关系如图所示:
pH<7,为酸性溶液;pH=7,为中性溶液;pH>7,为碱性溶液。
(3)pH的适用范围
1.0×10-14 mol·L-1≤c(H+)≤1.0 mol·L-1的溶液。
(4)溶液pH的测量
①利用pH试纸测量
a.实验操作
取一小块pH试纸于干燥洁净的玻璃片或表面皿上,用干燥洁净的玻璃棒蘸取试液点在试纸上,当试纸颜色变化稳定后迅速与标准比色卡对照,读出pH。
b.pH试纸的分类
广泛pH试纸
精密pH试纸
②用pH计测量
pH计,又叫酸度计,可用来精密测量溶液的pH,测得的溶液pH可以是整数或者小数,其量程为 0~14。
③酸碱指示剂法(只能测定溶液的pH范围)
酸碱指示剂是有机弱酸或弱碱,它们的颜色在一定的pH范围内发生变化,因此,可以用这些弱酸、弱碱来粗略测定溶液的pH范围,但不能准确测定出pH的具体值。
几种常用指示剂的变色范围和颜色变化如表所示:
指示剂 变色范围(pH) 遇酸的 颜色 遇碱的 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)
提醒:仿照pH=-lg c(H+)可得,pOH=-lg c(OH-),又由常温下c(H+)·c(OH-)=Kw=10-14可得,pH+pOH=-lg Kw=14;pOH也可用于常温下溶液酸碱性的判断。
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)任何温度下,如果c(H+)不等于c(OH-),则溶液一定呈现酸性或碱性。( )
(2)升高温度水的电离程度增大,酸性增强。( )
(3)常温下,加入酚酞显无色的溶液一定显酸性。( )
(4)用蒸馏水润湿的pH试纸测溶液的pH,一定会使结果偏小。( )
(5)用pH计测得某溶液的pH为7.45。( )
2.强酸(碱)溶液的酸(碱)性不一定比弱酸(碱)溶液的强。下列关系一定正确的是( )
A.当溶液中c(H+)>1×10-7 mol·L-1时,其pH<7,溶液呈酸性
B.当溶液中c(H+)<1×10-7 mol·L-1时,其pH>7,溶液呈碱性
C.当溶液中c(H+)=c(OH-)>1×10-7 mol·L-1时,其pH<7,溶液呈中性
D.当溶液中c(H+)=c(OH-)>1×10-7 mol·L-1时,其pH<7,溶液呈酸性
归纳总结
溶液酸碱性判断的依据
(1)任意温度下,依据c(H+)与c(OH-)的相对大小,如c(H+)>c(OH-)为酸性。
(2)常温下,依据pH与7的相对大小,如常温下,pH<7为酸性。
(3)常温下,依据c(H+)与10-7 mol·L-1的相对大小,如常温下,c(H+)<10-7 mol·L-1,为碱性。
3.某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)不能用广泛pH试纸测定新制氯水的pH,因为新制氯水有 ,可以用 测定。
易错提醒
测量溶液pH时的两注意
(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。
知识点二 pH的简单计算
(一)单一溶液和混合溶液
1.〔单一溶液〕常温下,pH的简单计算。
(1)0.05 mol·L-1硫酸溶液的pH= 。
(2)0.01 mol·L-1 NaOH溶液的pH= 。
2.〔同强混合〕(1)常温下,计算下列溶液的pH。
①pH=3和pH=5的盐酸等体积混合,混合溶液的pH= 。
②pH=10和pH=12的两种NaOH溶液等体积混合,混合溶液的pH为 。
(2)常温下,将200 mL 5×10-3 mol·L-1 NaOH溶液与100 mL 2×10-2 mol·L-1 NaOH溶液混合(混合后体积变化忽略不计)。
①混合后溶液的c(OH-)= mol·L-1。
②混合后溶液的pH是 。
3.〔异强混合〕常温下,将25 mL 12 mol·L-1的盐酸与100 mL 2 mol·L-1 NaOH溶液混合后,再稀释至200 mL,该溶液的pH为(已知:lg 5=0.7)( )
A.0.3 B.1.3
C.0.7 D.1.7
归纳总结
混合溶液pH的计算(常温下)
溶液类型 相关计算
两种强 酸混合 c(H+)= pH 巧记:若pH之差≥2的两种强酸等体积混合,pH=pH小+0.3
两种强 碱混合 c(OH-)= c(H+)= pH 巧记:若pH之差≥2的两种强碱等体积混合,pH=pH大-0.3
强酸与强碱混合 恰好完全反应呈中性 pH=7
酸过量 c(H+)= pH
碱过量 c(OH-)= c(H+)= pH
(二)酸碱溶液稀释
4.下列溶液被稀释后,计算所得溶液的pH(常温)
溶液稀释 pH
pH=3的稀盐酸加水稀释100倍
pH=2的稀硫酸加水稀释100倍
pH=11的NaOH溶液加水稀释10倍
pH=12的Ba(OH)2溶液加水稀释10倍
pH=5的稀盐酸加水稀释1 000倍
pH=9的NaOH溶液加水稀释1 000倍
5.(1)pH=3的醋酸加水稀释到原来的10倍,溶液的pH范围: 。
(2)pH=12的氨水加水稀释到原来的10倍,溶液的pH范围: 。
归纳总结
(1)酸碱溶液稀释时pH的变化(常温下)
酸溶液(pH=a) 碱溶液(pH=b)
弱酸 强酸 弱碱 强碱
稀释 10n倍 pH<a+n pH=a+n pH>b-n pH=b-n
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)强酸与弱酸、强碱与弱碱稀释时的pH变化图像
如图中,常温条件下,a、b为pH相等的NaOH溶液和氨水,c、d为pH相等的盐酸和醋酸。
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)0.005 mol·L-1的H2SO4溶液的pH=2。( )
(2)0.001 mol·L-1的NaOH溶液的pH=10。( )
(3)pH=2的盐酸加水稀释到105倍,溶液的pH=7。( )
(4)将pH=8的NaOH溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合,混合溶液的pH=8.3。( )
(5)0.015 mol·L-1的硫酸与0.01 mol·L-1的NaOH溶液等体积混合(体积变化忽略不计)后溶液的pH是2。( )
2.常温下,pH的简单计算。
(1)常温下,由水电离出的c(H+)=1×10-12 mol·L-1,则该溶液的pH可能为 。
(2)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的电离常数 (填“大于”“小于”或“等于”)CH3COOH的电离常数。
(3)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 。
知识点三 一元弱酸(碱)与一元强酸(碱)的比较
1.相同物质的量浓度、相同体积的一元强酸(如盐酸)与一元弱酸(如醋酸)的比较
项目 c(H+) pH 中和碱 的能力 与活泼 金属产生 H2的量 开始与 金属反应 的速率
盐酸
醋酸
2.相同pH、相同体积的一元强酸与一元弱酸的比较
项目 c(H+) c(酸) 中和 碱的 能力 与活泼金 属产生 H2的量 开始与金 属反应的 速率
盐酸
醋酸
(注:一元强碱与一元弱碱的比较规律与以上类似)
3.镁条与等浓度、等体积的盐酸、醋酸的反应
向两个锥形瓶中各加入0.05 g镁条,盖紧橡胶塞,然后用注射器分别注入2 mL 2 mol·L-1盐酸、2 mL 2 mol·L-1醋酸,测得锥形瓶内气体的压强随时间的变化如图所示:
由上述图像分析两种反应的反应速率的变化情况
宏观辨识 微观探析
反应 初期 盐酸是强酸,完全电离,醋酸是弱酸,部分电离,同浓度的盐酸和醋酸,盐酸中的c(H+)较大,因而反应速率较大
反应 过程中 醋酸中存在电离平衡,随反应的进行,电离平衡正向移动,消耗的氢离子能及时电离补充,所以一段时间速率变化不明显
最终 二者产生的氢气的量基本相等,反应速率几乎都变为零 镁条稍微过量,两种酸含H+的物质的量相同,随醋酸电离,平衡正向移动,醋酸几乎消耗完全,最终二者与镁条反应的氢离子的物质的量几乎相同,因而产生的H2的量几乎相同。两种酸都几乎消耗完全,反应停止,因而反应速率几乎都变为0
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)等浓度的醋酸和盐酸与Zn反应时生成H2的速率:醋酸>盐酸。( )
(2)中和等体积、等pH的盐酸和醋酸所用的NaOH的物质的量:醋酸=盐酸。( )
(3)加水稀释两种pH相同的酸溶液,pH变化大的一定是强酸。( )
(4)1 mol·L-1醋酸溶液pH≈2,推知CH3COOH溶液存在CH3COOH+H2OCH3COO-+H3O+。( )
2.常温条件下,H2A(酸):Ka1=4.3×10-7,Ka2=2.1×10-12;H2B(酸):Ka1=1.0×10-7,Ka2=6.3×10-13。在浓度相同的两种溶液中,用“>”“<”或“=”填空。
(1)H+的浓度:H2A H2B。
(2)酸根离子的浓度:c(A2-) c(B2-)。
(3)酸分子的浓度:c(H2A) c(H2B)。
(4)溶液的导电能力:H2A H2B。
1.下列叙述正确的是( )
A.无论是纯水,还是酸性、碱性或中性稀溶液,在常温下,其c(H+)·c(OH-)=1×10-14
B.c(H+)=1×10-7 mol·L-1的溶液一定是中性溶液
C.0.2 mol·L-1 CH3COOH溶液中的c(H+)是0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中的c(H+)的2倍
D.任何浓度的溶液都可以用pH来表示其酸碱性的强弱
2.常温下,关于下列混合后溶液pH的说法正确的是( )
A.pH=10与pH=12的NaOH溶液等体积混合,溶液的pH约为11
B.pH=5的盐酸稀释1 000倍,溶液的pH=8
C.pH=2的H2SO4与pH=12的NaOH溶液等体积混合,混合液pH=7
D.pH=12的NH3·H2O与pH=2的HCl溶液等体积混合,混合液pH=7
3.下列关于盐酸与醋酸的稀溶液的说法正确的是( )
A.相同物质的量浓度的两溶液中c(H+)不同
B.中和等体积、等pH的盐酸与醋酸溶液,盐酸消耗的氢氧化钠物质的量多
C.c(H+)=10-3 mol·L-1的两溶液稀释100倍,c(H+)均为10-5 mol·L-1
D.向两溶液中分别加入少量对应的钠盐固体,盐酸中c(H+)不变,醋酸中c(H+)增大
4.酸碱废水具有较强的腐蚀性,需经适当治理方可外排。治理酸碱废水一般原则是高浓度酸碱废水,应优先考虑回收利用,可采用浓缩的方法回收酸碱;低浓度的酸碱废水,如酸洗槽的清洗水、碱洗槽的漂洗水,应进行中和处理。
(1)常温下,酸性废水甲的pH是4,酸性废水乙的pH是5,则甲与乙的c(OH-)之比为 。
(2)在某温度时,测得0.01 mol·L-1的NaOH溶液的pH为11。
①该温度下水的离子积常数Kw= 。
②在此温度下,已知碱性废水与酸性废水完全电离,将pH=a的碱性废水VaL与pH=b的酸性废水Vb L混合。
若所得混合液为中性,且a=12,b=2,则Va∶Vb= ;若所得混合液为中性,且a+b=12,则Va∶Vb= 。
提示:完成课后作业 第三章 第二节 第2课时
6 / 7第2课时 溶液的酸碱性与pH
学习目标
1.掌握溶液的酸碱性与pH的关系及检测溶液pH的方法。 2.了解溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的应用。 3.了解溶液稀释时pH的变化规律,会计算各类混合溶液的pH。
知识点一 溶液的酸碱性与pH
1.溶液的酸碱性(常温下)
(1)常温下,分析下表中c(H+)和c(OH-)
比较常温时下列情况中c(H+)和c(OH-)的值或变化趋势(填“增大”“减小”或“相等”)。
体系 纯水 向纯水中加入少 量盐酸 向纯水中加入少量氢氧化钠溶液
c(H+) 1×10-7 mol·L-1 增大 减小
c(OH-) 1×10-7 mol·L-1 减小 增大
c(H+)和 c(OH-) 的大小比较 相等 c(H+)> c(OH-) c(H+)< c(OH-)
(2)溶液的酸碱性与c(H+)、c(OH-)的关系
酸性溶液:c(H+) > c(OH-),c(H+)>10-7 mol·L-1;
中性溶液:c(H+) = c(OH-),c(H+)=10-7 mol·L-1;
碱性溶液:c(H+) < c(OH-),c(H+)<10-7 mol·L-1。
2.溶液的pH
(1)概念与表达式
pH是c(H+)的负对数,其表达式是pH= -lg c(H+) 。
(2)常温下,溶液的酸碱性与c(H+)、pH的关系如图所示:
pH<7,为酸性溶液;pH=7,为中性溶液;pH>7,为碱性溶液。
(3)pH的适用范围
1.0×10-14 mol·L-1≤c(H+)≤1.0 mol·L-1的溶液。
(4)溶液pH的测量
①利用pH试纸测量
a.实验操作
取一小块pH试纸于干燥洁净的玻璃片或表面皿上,用干燥洁净的玻璃棒蘸取试液点在试纸上,当试纸颜色变化稳定后迅速与标准比色卡对照,读出pH。
b.pH试纸的分类
广泛pH试纸
精密pH试纸
②用pH计测量
pH计,又叫酸度计,可用来精密测量溶液的pH,测得的溶液pH可以是整数或者小数,其量程为 0~14。
③酸碱指示剂法(只能测定溶液的pH范围)
酸碱指示剂是有机弱酸或弱碱,它们的颜色在一定的pH范围内发生变化,因此,可以用这些弱酸、弱碱来粗略测定溶液的pH范围,但不能准确测定出pH的具体值。
几种常用指示剂的变色范围和颜色变化如表所示:
指示剂 变色范围(pH) 遇酸的颜色 遇碱的颜色
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)
提醒:仿照pH=-lg c(H+)可得,pOH=-lg c(OH-),又由常温下c(H+)·c(OH-)=Kw=10-14可得,pH+pOH=-lg Kw=14;pOH也可用于常温下溶液酸碱性的判断。
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)任何温度下,如果c(H+)不等于c(OH-),则溶液一定呈现酸性或碱性。( √ )
(2)升高温度水的电离程度增大,酸性增强。( × )
(3)常温下,加入酚酞显无色的溶液一定显酸性。( × )
(4)用蒸馏水润湿的pH试纸测溶液的pH,一定会使结果偏小。( × )
(5)用pH计测得某溶液的pH为7.45。( √ )
2.强酸(碱)溶液的酸(碱)性不一定比弱酸(碱)溶液的强。下列关系一定正确的是( )
A.当溶液中c(H+)>1×10-7 mol·L-1时,其pH<7,溶液呈酸性
B.当溶液中c(H+)<1×10-7 mol·L-1时,其pH>7,溶液呈碱性
C.当溶液中c(H+)=c(OH-)>1×10-7 mol·L-1时,其pH<7,溶液呈中性
D.当溶液中c(H+)=c(OH-)>1×10-7 mol·L-1时,其pH<7,溶液呈酸性
解析:C 根据pH与7的关系判断溶液的酸碱性,必须是在25 ℃时,A、B错误;若c(H+)和c(OH-)相等,无论其数值等于多少,溶液必定呈中性,C正确,D错误。
归纳总结
溶液酸碱性判断的依据
(1)任意温度下,依据c(H+)与c(OH-)的相对大小,如c(H+)>c(OH-)为酸性。
(2)常温下,依据pH与7的相对大小,如常温下,pH<7为酸性。
(3)常温下,依据c(H+)与10-7 mol·L-1的相对大小,如常温下,c(H+)<10-7 mol·L-1,为碱性。
3.某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? 不正确 (填“正确”或“不正确”)。如不正确,请分析是否一定有误差: 不一定有误差,当溶液为中性时则不产生误差 。
(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 盐酸的pH ,原因是 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)不能用广泛pH试纸测定新制氯水的pH,因为新制氯水有 漂白性 ,可以用 pH计 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。
易错提醒
测量溶液pH时的两注意
(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。
知识点二 pH的简单计算
(一)单一溶液和混合溶液
1.〔单一溶液〕常温下,pH的简单计算。
(1)0.05 mol·L-1硫酸溶液的pH= 。
提示:1 0.05 mol·L-1硫酸溶液中,c(H+)=2c(S)=0.1 mol·L-1,则pH=-lg c(H+)=1。
(2)0.01 mol·L-1 NaOH溶液的pH= 。
提示:12 0.01 mol·L-1氢氧化钠溶液中c(OH-)=10-2 mol·L-1,则c(H+)= mol·L-1=10-12 mol·L-1,则溶液的pH=-lg 10-12=12。
2.〔同强混合〕(1)常温下,计算下列溶液的pH。
①pH=3和pH=5的盐酸等体积混合,混合溶液的pH= 。
②pH=10和pH=12的两种NaOH溶液等体积混合,混合溶液的pH为 。
提示:①3.3 混合溶液的c(H+)=
mol·L-1= mol·L-1≈×10-3 mol·L-1,则pH=3+lg 2≈3.3。
②11.7 pH=10和pH=12的两种NaOH溶液等体积混合(设体积都为1 L),混合溶液的c(OH-)=≈5×10-3 mol·L-1,c(H+)=2×10-12 mol·L-1,pH=12-lg 2≈11.7。
(2)常温下,将200 mL 5×10-3 mol·L-1 NaOH溶液与100 mL 2×10-2 mol·L-1 NaOH溶液混合(混合后体积变化忽略不计)。
①混合后溶液的c(OH-)= mol·L-1。
②混合后溶液的pH是 。
提示:①1.0×10-2 ②12
3.〔异强混合〕常温下,将25 mL 12 mol·L-1的盐酸与100 mL 2 mol·L-1 NaOH溶液混合后,再稀释至200 mL,该溶液的pH为(已知:lg 5=0.7)( )
A.0.3 B.1.3 C.0.7 D.1.7
提示:A 由题意知,n(HCl)=25×10-3 L×12 mol·L-1=0.3 mol,n(NaOH)=100×10-3 L×2 mol·L-1=0.2 mol,则混合后溶液中剩余0.1 mol HCl,稀释至200 mL,c(H+)==0.5 mol·L-1,pH=1-lg 5=1-0.7=0.3。
归纳总结
混合溶液pH的计算(常温下)
溶液类型 相关计算
两种强 酸混合 c(H+)= pH 巧记:若pH之差≥2的两种强酸等体积混合,pH=pH小+0.3
两种强 碱混合 c(OH-)= c(H+)= pH 巧记:若pH之差≥2的两种强碱等体积混合,pH=pH大-0.3
溶液类型 相关计算
强酸与强碱混合 恰好完全反应呈中性 pH=7
酸过量 c(H+)= pH
碱过量 c(OH-)= c(H+)= pH
(二)酸碱溶液稀释
4.下列溶液被稀释后,计算所得溶液的pH(常温)
溶液稀释 pH
pH=3的稀盐酸加水稀释100倍 5
pH=2的稀硫酸加水稀释100倍 4
pH=11的NaOH溶液加水稀释10倍 10
pH=12的Ba(OH)2溶液加水稀释10倍 11
pH=5的稀盐酸加水稀释1 000倍 约为7,略小于7
pH=9的NaOH溶液加水稀释1 000倍 约为7,略大于7
5.(1)pH=3的醋酸加水稀释到原来的10倍,溶液的pH范围: 3<pH<4 。
(2)pH=12的氨水加水稀释到原来的10倍,溶液的pH范围: 11<pH<12 。
归纳总结
(1)酸碱溶液稀释时pH的变化(常温下)
酸溶液(pH=a) 碱溶液(pH=b)
弱酸 强酸 弱碱 强碱
稀释 10n倍 pH<a+n pH=a+n pH>b-n pH=b-n
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)强酸与弱酸、强碱与弱碱稀释时的pH变化图像如图中,常温条件下,a、b为pH相等的NaOH溶液和氨水,c、d为pH相等的盐酸和醋酸。
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)0.005 mol·L-1的H2SO4溶液的pH=2。( √ )
(2)0.001 mol·L-1的NaOH溶液的pH=10。( × )
(3)pH=2的盐酸加水稀释到105倍,溶液的pH=7。( × )
(4)将pH=8的NaOH溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合,混合溶液的pH=8.3。( × )
(5)0.015 mol·L-1的硫酸与0.01 mol·L-1的NaOH溶液等体积混合(体积变化忽略不计)后溶液的pH是2。( √ )
2.常温下,pH的简单计算。
(1)常温下,由水电离出的c(H+)=1×10-12 mol·L-1,则该溶液的pH可能为 2或12 。
(2)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的电离常数 大于 (填“大于”“小于”或“等于”)CH3COOH的电离常数。
(3)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 9∶2 。
解析:(1)如果该溶液呈酸性,c(H+)=1×10-2 mol·L-1,溶液的pH=-lg 10-2=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 10-12=12。
(2)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的酸性强于醋酸,则HX的电离常数大于醋酸。
(3)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NaOH溶液的体积为V碱,HCl溶液的体积为V酸,依据混合溶液的pH=2知,H+过量,则混合溶液中,c(H+)==0.01 mol·L-1,得V碱∶V酸=9∶2。
知识点三 一元弱酸(碱)与一元强酸(碱)的比较
1.相同物质的量浓度、相同体积的一元强酸(如盐酸)与一元弱酸(如醋酸)的比较
项目 c(H+) pH 中和碱 的能力 与活泼 金属产生 H2的量 开始与 金属反应 的速率
盐酸 大 小 相同 相同 大
醋酸 小 大 小
2.相同pH、相同体积的一元强酸与一元弱酸的比较
项目 c(H+) c(酸) 中和 碱的 能力 与活泼金 属产生 H2的量 开始与金 属反应的 速率
盐酸 相同 小 小 少 相同
醋酸 大 大 多
(注:一元强碱与一元弱碱的比较规律与以上类似)
3.镁条与等浓度、等体积的盐酸、醋酸的反应
向两个锥形瓶中各加入0.05 g镁条,盖紧橡胶塞,然后用注射器分别注入2 mL 2 mol·L-1盐酸、2 mL 2 mol·L-1醋酸,测得锥形瓶内气体的压强随时间的变化如图所示:
由上述图像分析两种反应的反应速率的变化情况
宏观辨识 微观探析
反应 初期 盐酸的反应速率比醋酸大 盐酸是强酸,完全电离,醋酸是弱酸,部分电离,同浓度的盐酸和醋酸,盐酸中的c(H+)较大,因而反应速率较大
宏观辨识 微观探析
反应 过程中 盐酸的反应速率始终比醋酸大,盐酸的反应速率减小明显,醋酸的反应速率减小不明显 醋酸中存在电离平衡,随反应的进行,电离平衡正向移动,消耗的氢离子能及时电离补充,所以一段时间速率变化不明显
最终 二者产生的氢气的量基本相等,反应速率几乎都变为零 镁条稍微过量,两种酸含H+的物质的量相同,随醋酸电离,平衡正向移动,醋酸几乎消耗完全,最终二者与镁条反应的氢离子的物质的量几乎相同,因而产生的H2的量几乎相同。两种酸都几乎消耗完全,反应停止,因而反应速率几乎都变为0
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)等浓度的醋酸和盐酸与Zn反应时生成H2的速率:醋酸>盐酸。( × )
(2)中和等体积、等pH的盐酸和醋酸所用的NaOH的物质的量:醋酸=盐酸。( × )
(3)加水稀释两种pH相同的酸溶液,pH变化大的一定是强酸。( × )
(4)1 mol·L-1醋酸溶液pH≈2,推知CH3COOH溶液存在CH3COOH+H2OCH3COO-+H3O+。( √ )
2.常温条件下,H2A(酸):Ka1=4.3×10-7,Ka2=2.1×10-12;H2B(酸):Ka1=1.0×10-7,Ka2=6.3×10-13。在浓度相同的两种溶液中,用“>”“<”或“=”填空。
(1)H+的浓度:H2A > H2B。
(2)酸根离子的浓度:c(A2-) > c(B2-)。
(3)酸分子的浓度:c(H2A) < c(H2B)。
(4)溶液的导电能力:H2A > H2B。
1.下列叙述正确的是( )
A.无论是纯水,还是酸性、碱性或中性稀溶液,在常温下,其c(H+)·c(OH-)=1×10-14
B.c(H+)=1×10-7 mol·L-1的溶液一定是中性溶液
C.0.2 mol·L-1 CH3COOH溶液中的c(H+)是0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中的c(H+)的2倍
D.任何浓度的溶液都可以用pH来表示其酸碱性的强弱
解析:A 水的离子积常数Kw=c(H+)·c(OH-),常温下Kw=1×10-14,A项正确;溶液中,酸性:c(H+)>c(OH-),碱性:c(H+)<c(OH-),中性:c(H+)=c(OH-),常温条件下,c(H+)>10-7 mol·L-1,为酸性,c(H+)<10-7 mol·L-1,为碱性,c(H+)=10-7 mol·L-1,为中性。但该项中没有说明条件,无法确定溶液酸碱性,B项错误;CH3COOH为弱电解质,不完全电离,且浓度越小电离程度越大,所以0.2 mol·L-1与0.1 mol·L-1 CH3COOH电离出的c(H+)不存在2倍关系,C项错误;pH范围一般在0~14,表达的是c(H+)≤1 mol·L-1,而c(H+)较大时可直接用浓度表示,D项错误。
2.常温下,关于下列混合后溶液pH的说法正确的是( )
A.pH=10与pH=12的NaOH溶液等体积混合,溶液的pH约为11
B.pH=5的盐酸稀释1 000倍,溶液的pH=8
C.pH=2的H2SO4与pH=12的NaOH溶液等体积混合,混合液pH=7
D.pH=12的NH3·H2O与pH=2的HCl溶液等体积混合,混合液pH=7
解析:C c混合(OH-)=mol·L-1≈5.0×10-3mol·L-1,c混合(H+)= mol·L-1=2.0×10-12mol·L-1,pH=-lg(2×10-12)=12-lg 2.0≈11.7,A项错误;pH=5的盐酸稀释1 000倍后溶液的pH<7,B项错误;pH=12的NH3·H2O溶液中,NH3·H2O部分电离,c(NH3·H2O)>0.01 mol·L-1,pH=2的HCl溶液中,c(H+)=0.01 mol·L-1,二者等体积混合后NH3·H2O有剩余,溶液呈碱性,pH>7,D项错误。
3.下列关于盐酸与醋酸的稀溶液的说法正确的是( )
A.相同物质的量浓度的两溶液中c(H+)不同
B.中和等体积、等pH的盐酸与醋酸溶液,盐酸消耗的氢氧化钠物质的量多
C.c(H+)=10-3 mol·L-1的两溶液稀释100倍,c(H+)均为10-5 mol·L-1
D.向两溶液中分别加入少量对应的钠盐固体,盐酸中c(H+)不变,醋酸中c(H+)增大
解析:A 相同物质的量浓度的两溶液,CH3COOH部分电离,其溶液中c(H+)比盐酸中的小,A正确;等体积、等pH的两溶液中,CH3COOH溶液的溶质物质的量多,所以中和的氢氧化钠的物质的量多,B错误;醋酸稀释过程中电离平衡正向移动,稀释后醋酸中c(H+)不等于10-5 mol·L-1,C错误;醋酸中加入醋酸钠固体,由于c(CH3COO-)增大,CH3COOH的电离平衡逆向移动,c(H+)减小,而盐酸中加入氯化钠固体,对溶液中c(H+)无影响,D错误。
4.酸碱废水具有较强的腐蚀性,需经适当治理方可外排。治理酸碱废水一般原则是高浓度酸碱废水,应优先考虑回收利用,可采用浓缩的方法回收酸碱;低浓度的酸碱废水,如酸洗槽的清洗水、碱洗槽的漂洗水,应进行中和处理。
(1)常温下,酸性废水甲的pH是4,酸性废水乙的pH是5,则甲与乙的c(OH-)之比为 1∶10 。
(2)在某温度时,测得0.01 mol·L-1的NaOH溶液的pH为11。
①该温度下水的离子积常数Kw= 10-13 。
②在此温度下,已知碱性废水与酸性废水完全电离,将pH=a的碱性废水VaL与pH=b的酸性废水Vb L混合。
若所得混合液为中性,且a=12,b=2,则Va∶Vb= 1∶10 ;若所得混合液为中性,且a+b=12,则Va∶Vb= 10∶1 。
解析:(1)常温下,水的离子积常数Kw=10-14,甲的pH是4,c(H+)=10-4 mol·L-1,则c(OH-)=10-10 mol·L-1;乙的pH是5,c(H+)=10-5 mol·L-1,则c(OH-)=10-9 mol·L-1。所以甲与乙的c(OH-)之比为10-10 mol·L-1∶10-9 mol·L-1=1∶10。(2)①由题意知,溶液中c(H+)=10-11 mol·L-1,c(OH-)=0.01 mol·L-1,故Kw=c(H+)·c(OH-)=10-13。②根据H++OH-H2O反应,c(H+)·V酸=c(OH-)·V碱,10-2·Vb=·Va,则Va∶Vb=1∶10;若所得混合液为中性,且a+b=12,==1013-a-b=10,则Va∶Vb=10∶1。
题组一 溶液酸碱性的判断
1.下列关于溶液的酸碱性,说法正确的是( )
A.pH=7的溶液呈中性
B.中性溶液中一定有c(H+)=1.0×10-7 mol·L-1
C.若水电离出的c(OH-)=1.0×10-11 mol·L-1,则溶液可能呈酸性,也可能呈碱性
D.在100 ℃时,纯水的pH<7,因此呈酸性
解析:C 在100 ℃时,纯水的pH=6,呈中性,该温度下pH=7时溶液呈碱性,温度未知,不能根据pH大小判断溶液酸碱性,A错误;常温下中性溶液中c(H+)=1.0×10-7 mol·L-1,温度未知,中性溶液中不一定有c(H+)=1.0×10-7 mol·L-1,B错误;由水电离出c(OH-)=1.0×10-11mol·L-1的溶液中,水的电离受到了抑制,溶液可能呈酸性,也可能呈碱性,C正确;在100 ℃时,纯水的pH=6,呈中性,D错误。
2.某温度时水的离子积常数为1×10-12,若该温度下某溶液中c(H+)=1×10-7 mol·L-1,则该溶液( )
A.呈碱性 B.呈酸性
C.呈中性 D.c(OH-)=10c(H+)
解析:A 溶液中c(OH-)= mol·L-1=1×10-5 mol·L-1,c(OH-)>c(H+),溶液呈碱性。
3.25 ℃的下列溶液中,碱性最强的是( )
A.pH=11的溶液
B.c(OH-)=0.12 mol·L-1的溶液
C.含有4 g NaOH的1 L溶液
D.c(H+)=1×10-10 mol·L-1的溶液
解析:B A项,c(OH-)=10-3 mol·L-1;B项,c(OH-)=0.12 mol·L-1;C项,c(OH-)=0.1 mol·L-1;D项,c(OH-)=10-4 mol·L-1。
题组二 溶液的酸碱性与pH
4.(2025·长治高二期中)下列有关溶液的酸碱性与pH的说法正确的是( )
A.T ℃下,c(H+)>的溶液一定呈酸性
B.某温度下,纯水的pH小于7,则此时纯水显微弱酸性
C.常温下,向某溶液中加入甲基橙试剂,溶液变黄,该溶液为碱性溶液
D.常温下,pH=2的盐酸与pH=12的Ba(OH)2溶液等体积混合,溶液显碱性
解析:A 由c(H+)·c(OH-)=Kw,则当c(H+)>可计算得到c(H+)>c(OH-),所以溶液一定呈酸性,A正确;纯水中c(H+)=c(OH-),始终呈中性,B错误;加入甲基橙试剂,溶液变黄,溶液的pH大于4.4,也可以呈酸性、中性或碱性,C错误;常温下,pH=2的盐酸与pH=12的Ba(OH)2溶液等体积混合,两溶液中H+和OH-恰好完全中和,溶液呈中性,D错误。
5.(2025·西宁高二期中)下列说法中正确的是( )
A.pH=1的盐酸溶液中氢离子浓度是pH=2的盐酸溶液中的2倍
B.将1 mL 1×10-6 mol·L-1盐酸稀释到1 000 mL,所得溶液的pH为9
C.c(H+)<c(OH-)的溶液一定显碱性
D.强电解质溶液的导电能力一定比弱电解质溶液的强
解析:C pH=1的盐酸中,c(H+)=0.1 mol·L-1,pH=2的盐酸中,c(H+)=0.01 mol·L-1,所以pH=1的盐酸中c(H+)是pH=2的盐酸中c(H+)的10倍,A错误;盐酸稀释不可能变成碱性,将1 mL 1×10-6 mol·L-1盐酸稀释至1 000 mL,溶液的pH接近7,但始终小于7,B错误;c(H+) <c(OH-)的溶液一定显碱性,C正确;强电解质溶液的导电能力不一定比弱电解质溶液的强,如很稀的盐酸导电性比很浓的醋酸弱,D错误。
6.(教材改编题)下列说法中正确的是( )
A.在100 ℃时,pH约为6的纯水呈酸性
B.将1 mL 1×10-6 mol·L-1盐酸稀释至1 000 mL,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 mol·L-1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分别稀释至100 mL,所得溶液的pH,醋酸大于盐酸
解析:C 在100 ℃时,纯水电离产生的c(H+)=1×10-6 mol·L-1,所以pH约为6,但由于纯水中c(H+)=c(OH-),纯水仍为中性,A错误;将1 mL 1×10-6 mol·L-1盐酸稀释1 000 mL,HCl电离产生的c(H+)=1×10-9 mol·L-1,此时溶液中水电离产生的H+不能忽略,溶液仍然显酸性,溶液的pH小于7,B错误;常温下,水电离出的c(H+)为1×10-13 mol·L-1<1×10-7 mol·L-1,水电离受到了抑制作用,可能是加入了酸,也可能是加入了碱,若加入酸,此溶液的pH为1;若加入碱,则该溶液的pH为13,C正确;pH=2的盐酸,c(H+)=10-2 mol·L-1,将1 mL该盐酸稀释至100 mL,此时溶液中c(H+)=10-4 mol·L-1,溶液pH=4;醋酸是弱酸,在溶液中存在电离平衡,pH=2时,c(CH3COOH)>c(H+)=10-2 mol·L-1,当将该溶液1 mL稀释至100 mL,若醋酸电离平衡不移动,此时溶液中c(H+)=10-4 mol·L-1,因稀释时醋酸的电离平衡正向移动,导致溶液中c(H+)>10-4 mol·L-1,使溶液的pH<4,所得醋酸的pH略小,D错误。
题组三 pH的简单计算
7.(2025·邢台高二期中)25 ℃时,在一定体积pH=2的NaHSO4溶液中,逐滴加入一定物质的量浓度的Ba(OH)2溶液,当溶液中的硫酸根离子恰好完全沉淀时,溶液的pH=11,若反应后溶液的体积等于反应的两溶液的体积之和,则NaHSO4溶液与Ba(OH)2溶液的体积比为( )
A.1∶9 B.9∶1
C.1∶2 D.1∶4
解析:A pH=2的NaHSO4溶液中,c(H+)=10-2mol·L-1,设溶液体积为x L,得到H+的物质的量为x×10-2mol;两者按物质的量之比为1∶1反应,则反应的Ba(OH)2的物质的量为x×10-2mol,OH-的物质的量为2x×10-2mol;设Ba(OH)2溶液的体积为y L,依据反应Ba(OH)2+NaHSO4BaSO4↓+H2O+NaOH,混合后溶液pH=11,计算得到溶液中,c(OH-)=10-3 mol·L-1;所以得到,=10-3;得到x∶y=1∶9。
8.25 ℃,将pH=9的Ba(OH)2溶液和pH=12的KOH溶液按4∶1体积比混合,则混合液中的c(H+)为( )
A. mol·L-1
B.(10-12+8×10-9)× mol·L-1
C. mol·L-1
D.10-14× mol·L-1
解析:A 25 ℃,pH=9的Ba(OH)2溶液c(OH-)=1×10-5 mol·L-1,pH=12的KOH溶液c(OH-)=1×10-2 mol·L-1,将pH=9的Ba(OH)2溶液和pH=12的KOH溶液按4∶1体积比混合,混合后溶液呈碱性,c(OH-)= mol·L-1= mol·L-1,则混合液中的c(H+)= mol·L-1= mol·L-1。
题组四 一元弱酸(碱)与一元强酸(碱)的比较
9.将体积均为10 mL、pH均为3的盐酸和醋酸加水稀释至a mL和b mL,测得稀释后溶液的pH均为5,稀释后溶液的体积( )
A.a=b=100 B.a=b=1 000
C.a<b D.a>b
解析:C 若a=b,稀释后的CH3COOH溶液pH<5,若使稀释后CH3COOH溶液pH=5,就必须继续加水稀释,即a<b。
10.常温下,有100 mL pH=2的两种一元酸x和y,稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.x为弱酸,y为强酸
B.随着稀释的进行,y的电离程度减小
C.稀释前x、y的物质的量浓度相等
D.稀释后的x、y分别与足量的锌反应,y放出的氢气多
解析:D 100 mL溶液加水稀释至1 000 mL时,x的pH由2升高到3,说明x为强酸,而稀释后y的pH小于3,说明y为弱酸,结合弱电解质的平衡移动的特点解答该题。由以上分析可知x为强酸,y为弱酸,A错误;y为弱酸,加水稀释促进电离,电离程度增大,B错误;稀释前pH相等,但y为弱酸,y的物质的量浓度应大于x,C错误;等体积、等pH的x、y两种酸溶液中,y的物质的量大,与足量锌反应时,y放出的氢气多,D正确。
11.(教材改编题)用pH试纸测定某无色溶液的pH时,规范的操作是( )
A.将pH试纸放入溶液中观察其颜色变化,跟标准比色卡比较
B.将溶液倒在pH试纸上,观察颜色变化,跟标准比色卡比较
C.用干燥、洁净的玻璃棒蘸取溶液,滴到pH试纸上,试纸变色后跟标准比色卡比较
D.在试管内放入少量溶液,煮沸,把pH试纸放在试管口,观察颜色变化,跟标准比色卡比较
解析:C pH试纸用于粗略测定溶液的pH,具体操作为取一小片pH试纸,放在干燥、洁净的表面皿或玻璃片上,用干燥、洁净的玻璃棒蘸取溶液,滴到pH试纸上,试纸变色稳定后与标准比色卡比较。
12.常温下,相同条件下的四种溶液:①pH=2的乙酸溶液;②pH=2的盐酸溶液;③pH=12的氨水;④pH=12的烧碱溶液。下列说法错误的是( )
A.水电离的c(H+):①=②=③=④
B.分别加水稀释10倍,四种溶液的pH:③>④>②>①
C.V1 L④与V2 L①溶液混合后,若混合后溶液pH=7,则V1>V2
D.②、③两溶液等体积混合,所得溶液中:c(H+)>c(OH-)
解析:D ①、②的氢离子浓度相同,③、④的氢氧根离子的浓度相同,相同条件下,水的离子积常数是定值,无论酸还是碱都抑制水的电离,所以这四种溶液中由水电离的c(H+):①=②=③=④,A正确;根据稀释规律,强酸强碱每稀释10倍,pH向7靠近1个单位,弱酸弱碱每稀释10倍,pH向7靠近小于1个单位可知,分别加水稀释10倍,四种溶液的pH分别为大于2小于3,等于3,大于11小于12,等于11,故pH的值大小为③>④>②>①,B正确;V1 L pH=12的NaOH中c(NaOH)=10-2mol·L-1;V2 L pH=2的CH3COOH的溶液c(CH3COOH)>10-2 mol·L-1,混合后,溶液的pH=7,则需要加入的NaOH溶液的体积大于乙酸溶液的体积,则V1>V2,C正确;pH=2的盐酸,pH=12的氨水,一水合氨浓度大于盐酸,两者等体积混合,溶液中含有过量的一水合氨,使溶液呈碱性,故所得溶液中:c(H+)<c(OH-),D错误。
13.常温下,将pH=2的两种酸溶液HA、HB和pH=12的MOH溶液各1 mL,分别加水稀释到1 000 mL,其pH变化与溶液体积的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.HA的酸性强于HB,且HA是强酸
B.等体积、等pH的HA溶液和HB溶液稀释到1 000 mL,分别加入等浓度NaOH溶液至中性,HB溶液消耗的NaOH体积多
C.若c=9,则稀释后三种溶液中水的电离程度:MOH>HA>HB
D.若c>9,MOH和HA等体积混合,溶液呈碱性
解析:C 由图可知,pH=2的两种酸溶液HA、HB各1 mL,分别加水稀释到1 000 mL后,HA溶液的pH=5,增大3个单位,所以HA为强酸,HB溶液的pH增大小于3个单位,HA的酸性强于HB,A正确;HA为强酸,HB为弱酸,等体积、等pH的HA和HB溶液中,HB的物质的量大于HA的物质的量,所以HB消耗NaOH的体积多,B正确;pH=5的HA溶液中c水(H+)=c水(OH-)==10-9 mol·L-1,所以水电离出c水(H+)=10-9 mol·L-1,pH=b的HB溶液中c水(H+)=c水(OH-)= mol·L-1=10-(14-b),b<5,所以10-(14-b) mol·L-1<10-9mol·L-1,pH=9的MOH溶液中c水(H+)=1×10-9 mol·L-1,所以稀释后溶液中水电离的氢离子浓度顺序为MOH=HA>HB,C错误;若c>9,则MOH是弱碱,将pH=2的HA溶液和pH=12的MOH溶液等体积混合,则MOH溶液过量,溶液呈碱性,D正确。
14.(2025·西宁高二期中)已知:25 ℃时,Kw=1×10-14。完成下列问题。
(1)t ℃时,水的离子积Kw=1×10-12,则t ℃ > (填“>”“<”或“=”)25 ℃。
(2)常温下将pH=12的NaOH溶液与pH=2的HCl溶液等体积混合,混合后溶液的pH= 7 。
(3)常温下,将pH=2的盐酸加水稀释到1 000倍,溶液的pH= 5 。
(4)等pH的醋酸溶液和盐酸,物质的量浓度更大的是 醋酸 。
(5)常温下,某溶液由水电离出的氢离子浓度为1.0×10-13 mol·L-1,则该溶液的pH为 1或13 。
(6)某温度下,纯水中的c(H+)=2.0×10-7 mol·L-1,则此时纯水中的c(OH-)为 2.0×10-7 mol·L-1;若温度不变,滴入稀盐酸使c(H+)=5.0×10-6 mol·L-1,则c(OH-)为 8.0×10-9 mol·L-1。
解析:(1)水的电离是吸热过程,升温促进电离,Kw增大。25 ℃时,水的离子积Kw=1×10-14,若t ℃时,水的离子积Kw=1×10-12,则t ℃大于25 ℃。
(2)常温下将pH=12的NaOH溶液与pH=2的HCl溶液等体积混合,两溶液恰好反应生成氯化钠和水,则混合后溶液的pH=7。
(3)强酸溶液加水稀释10n倍,溶液pH由a变为a+n,故常温下,将pH=2的盐酸加水稀释到1 000倍,溶液的pH=5。
(4)醋酸是一元弱酸,盐酸是一元强酸,等pH的醋酸溶液和盐酸,物质的量浓度更大的是醋酸。
(5)常温下,某溶液由水电离出的氢离子浓度为1.0×10-13 mol·L-1,若为酸溶液,此时水电离出的氢氧根离子浓度等于水电离出的氢离子浓度,为1.0×10-13 mol·L-1,根据溶液中水的离子积c(H+)·c水(OH-)=1.0×10-14,得到溶液中c(H+)=1.0×10-1 mol·L-1,此时pH=1;若溶液为碱溶液,此时水电离出的氢离子浓度为1.0×10-13 mol·L-1,根据溶液中水的离子积c水(H+)·c(OH-)=1.0×10-14,得到溶液中c(OH-)=1.0×10-1 mol·L-1,此时pH=13。
(6)纯水中,c水(H+)=c水(OH-),某温度下,纯水中的c(H+)=2.0×10-7 mol·L-1,则此时纯水中的c(OH-)为2.0×10-7mol·L-1;若温度不变,Kw不变,此时Kw=c水(H+)·c水(OH-)=4.0×10-14。则稀盐酸中,c(H+)=5.0×10-6 mol·L-1,则c(OH-)为=mol·L-1=8.0×10-9mol·L-1。
15.下表是不同温度下水的离子积数据:
温度/℃ 25 t1 t2
水的离子积常数 1×10-14 Kw 1×10-12
(1)若25 ℃<t1 ℃<t2 ℃,则Kw > (填“>”“<”或“=”)1×10-14,理由是 水电离是吸热过程,温度升高,促进电离,Kw大于10-14 。
(2)在t1 ℃时,测得纯水中的c(H+)=2.4×10-7 mol·L-1,则c(OH-)= 2.4×10-7 mol·L-1,该温度下,将1 L pH=2的盐酸稀释至10 L,pH= 3 。
(3)25 ℃时pH=5的硫酸溶液稀释1 000倍,则稀释后的溶液中c(H+)与c(S)之比约为 20∶1 。
(4)某温度时,某水溶液中的c(H+)=10y mol·L-1,c(OH-)=10x mol·L-1,x和y的关系如图所示。
该温度下,将pH=a的Ba(OH)2溶液V1 L与10-bmol·L-1的NaHSO4溶液V2 L混合(忽略体积变化)。
①若所得混合溶液呈中性,且a=12,b=3,则V1∶V2= 1∶1 。
②若a=13,b=3,混合后溶液pH=12,则V1∶V2= 2∶9 。
解析:(1)水电离是吸热过程,升高温度促进水的电离,水电离程度增大,Kw增大,25 ℃时Kw=1×10-14,25 ℃<t1 ℃,Kw>10-14。
(2)纯水显中性,c(H+)=c(OH-),在t1 ℃时,测得纯水中的c(H+)=2.4×10-7 mol·L-1,则c(OH-)=2.4×10-7 mol·L-1;该温度下,1 L pH=2的盐酸,c(H+)=10-2 mol·L-1,稀释至10 L,体积增大10倍,c(H+)为原来的十分之一,为10-3 mol·L-1,pH=3。
(3)25 ℃时pH=5的硫酸溶液中c(H+)=1×10-5 mol·L-1,S浓度为0.5×10-5 mol·L-1,稀释1 000倍后,c(H+)近似等于10-7 mol·L-1,S浓度为0.5×10-8 mol·L-1,则稀释后的溶液中c(H+)与c(S)之比约为20∶1。
(4)①由图可知,此温度下Kw=10-15,pH=a的Ba(OH)2溶液V1 L与10-b mol·L-1的NaHSO4溶液V2 L若混合溶液呈中性,则n(H+)=n(OH-),a=12时,c(OH-)=10-3 mol·L-1,b=3时,c(H+)=10-3 mol·L-1,10-3 mol·L-1×V1=10-3 mol·L-1×V2,V1∶V2=1∶1;②a=13时,c(OH-)=10-2 mol·L-1,b=3,c(H+)=10-3 mol·L-1,混合溶液的pH=12,则c(OH-)=10-3 mol·L-1,碱过量,则c(OH-)==10-3 mol·L-1,V1∶V2=2∶9。
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