人教版高中化学选修4教学讲义，复习补习资料（含典例分析，巩固练习）：11【提高】水的电离溶液的酸碱性与pH
文档属性
| 名称 | 人教版高中化学选修4教学讲义，复习补习资料（含典例分析，巩固练习）：11【提高】水的电离溶液的酸碱性与pH |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 40.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2020-01-20 08:53:17 | ||
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文档简介
水的电离 溶液的酸碱性与pH（提高）
【学习目标】
1、认识水的离子积常数，能进行溶液pH的简单计算；
2、初步掌握测定溶液pH的方法，知道溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的重要作用；
【典型例题】
类型一、水的电离和水的离子积
例1 25℃时，水的电离达到平衡：H2OH++OH－ ΔH＞0，下列叙述正确的是（ ）。
A．向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH－)降低
B．向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(H+)增大，KW不变
C．向水中加入少量固体CH3COONa，平衡逆向移动，c(H+)降低
D．将水加热，KW增大，pH不变
【思路点拨】考查水的电离的影响因素。可以按上一个知识点中提到的知识，影响弱电解质电离的因素仍然适用于分析水的电离平衡的影响。
【答案】B
【解析】A项中向水中加入稀氨水后c(OH－)增大，A错；B项中向水中加入少量固体硫酸氢钠后，c(H+)增大，但KW不变，B正确；C项中加入少量固体CH3COONa后，因CH3COO－结合H+而使水的电离平衡正向移动，C错；将水加热后，KW增大，pH减少，但仍呈中性，D错。
【总结升华】酸、碱的加入对水的电离都有抑制作用，强酸弱碱盐、强碱弱酸盐、弱酸弱碱盐的加入以及升温都会对水的电离起促进作用。
举一反三：
【变式1】水的电离过程为H2OH++OH－，在不同温度下其平衡常数为：K（25℃）=1.0×10－14，K（35℃）=2.1×10－14，则下列叙述正确的是（ ）。
A．c(H+)随着温度的升高而降低
B．在35℃时，c(H+)＞c(OH－)
C．水的电离程度（25℃）＞（35℃）
D．水的电离是吸热的
【答案】D
类型二、溶液的酸碱性与pH
例2 下列关于溶液酸碱性的说法中，正确的是（ ）。
A．c(H+)很小的溶液一定呈碱性
B．pH=7的溶液一定呈中性
C．c(OH－)=c(H+)的溶液一定呈中性
D．不能使酚酞溶液变红的溶液一定呈酸性
【思路点拨】关于溶液酸碱性的判断，根本问题是溶液中氢离子浓度及氢氧根溶液的相对大小；在温度不明确时，不能简单通过pH判断溶液酸碱性。
【答案】C
【解析】溶液的酸碱性最本质的判断标准是H+和OH－浓度的相对大小。如果c(H+)=c(OH－)，溶液呈中性；如果c(H+)＞c(OH－)，溶液呈酸性；如果c(H+)＜c(OH－)，溶液呈碱性。c(H+)很小的溶液，c(OH－)也可能很小；pH=7的溶液只有在常温下才是中性的；常温下，pH＜8的溶液都不能使酚酞变红，可能为酸性、中性或碱性。
【总结升华】因为水的离子积KW随温度变化，故pH＞7（或＜7）均可能为中性。
举一反三：
【变式1】常温下有三种溶液a、b、c，其中a的pH=5，b中c(H+)=1×10－4 mol/L，c中c(OH－)=10－11 mol/L，则三种溶液的酸性（ ）。
A．c溶液最强 B．c＞b＞a C．b溶液最强 D．b溶液最弱
【答案】AB
【变式2】（2019 西城检测）下列溶液一定呈酸性的是( )。
A．含有H+的溶液 B．溶液中c (H+)=1×10－6 mol / L
C ．pH＜7的溶液 D．能够使甲基橙呈现红色的溶液
【答案】D
【解析】A项，酸性、中性或碱性溶液均含有H+；B、C两项，温度不确定，故不能判断溶液的酸碱性；D项，甲基橙的变色范围是3.1～4.4，即pH＜3.1时呈现红色，3.1＜pH＜4.4时，呈现橙色，pH＞4.4时呈现黄色，故能够使甲基橙呈现红色的溶液一定呈酸性。
类型三、溶液pH的计算
例3 常温下，某溶液中由水电离产生的c(H+)=1×10－11 mol·L－1，则该溶液的pH可能是（ ）
A．3 B．7 C．8 D．11
【思路点拨】审题时注意题干中的“由水电离出”，因为酸、碱的存在都会对水的电离产生抑制作用。所以，这两个因素都应该考虑到。
【答案】A、D
【解析】根据水的电离平衡H2OH++OH－知：由水电离产生的c(H+)=c(OH－)=1×1011 mol·L－1，抑制水电离的原因是溶液中c(H+)或c(OH－)增大，若由于c(H+)增大，则该溶液中（mol·L－1），即pH=3；若由于c(OH－)增大，则该溶液中（mol·L－1），即pH=11，故选A、D。
【总结升华】这类题目解决时要注意，究竟是什么原因引起水的电离度减小？是加酸还是加碱？因为加酸、加碱都会引起水的电离度减小，因此对于这样的题目要分成两种情况。无论哪种都以水电离出的离子为基准物，结合KW进行计算。
举一反三：
【变式1】某温度下，纯水的c(H+)=2.0×10－7 mol/L，则此时c(OH－)=________，KW=________，温度不变，向水中滴入盐酸，使c(H+)=5.0×10-5 mol/L，则c(OH－)=________。
【答案】2.0×10－7 mol/L 4.0×10－14 8.0×10－10 mol·L－1
【变式2】25℃时，某溶液中由水电离产生的c(H+)和c(OH-)的乘积为1×10－18，下列说法正确的是
A．该溶液的pH一定是9
B．该溶液可能pH=5
C．该溶液的pH不可能是7
D．不会有这样的溶液
E．该溶液可能是酸性溶液，也可能是碱性溶液
【答案】BCE
例4 常温下等体积混合0.1 mol·L－1的盐酸和0.06 mol·L－1的Ba(OH)2溶液后，溶液的pH等于（ ）
A．2.0 B．12.3 C．1.7 D．12.0
【思路点拨】解答本题时，应该首先考虑酸碱相互发生反应，根据化学反应方程式可以判断碱过量，然后再根据过量的碱的浓度求氢氧根浓度，之后再根据水的离子积求氢离子浓度，最后算出pH值。
【答案】D
【解析】该题是酸碱混合的计算，首先要判断哪种物质过量，盐酸溶液中的c(H+)=0.1 mol·L－1，Ba(OH)2溶液中的c(OH－)=0.06 mol·L－1×2=0.12 mol·L－1，故碱过量，又因是等体积混合，故可以求出混合液中c(OH－)。
，
mol·L－1=1×10－12 mol·L－1。
pH=－lg[c(H+)]=－lg10－12=12.0。
【总结升华】求算酸与碱混合后溶液的pH，应根据题目所提供的酸与碱的量的关系，判断出混合后溶液应呈酸性、碱性还是中性，必须注意酸或碱的元数。
举一反三：
【变式1】60 mL 0.5 mol/L氢氧化钠溶液和40 mL 0.4 mol/L硫酸相混合后，溶液的pH约为（ ）
A．0.5 B．1.7 C．2 D．13.2
【答案】B
【变式2】（2019 西城期末）室温下，下列溶液等体积混合后，所得溶液的pH大于7的有（ ）
①pH=4的HCl溶液和pH=10的Ba(OH)2溶液
②pH=4的醋酸溶液和pH=10的氢氧化钠溶液
③pH=4的硫酸和pH=10的氨水
④0.1 mol / L的HCl和0.1 mol / L的Ba(OH)2溶液
⑤0.1 mol / L的盐酸和0.1 mol / L的氨水
⑥0.1 mol / L的醋酸和0.1 mol / L氢氧化钠的溶液
A．①③⑤ B．③④⑥ C．①②⑥ D．①③④⑥
【答案】B
例5 在常温下，将pH=8的NaOH溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合后，溶液的pH最接近于（ ）
A．8.3 B．8.7 C．9 D．9.7
【答案】D
【解析】本题考查有关混合溶液pH计算。有关稀溶液混合，总体积近似等于两种溶液体积之和。强碱溶液混合，应按c(OH－)计算：c混(OH－)=(1×10－6+1×10－4)/2=5.05×10－5 (mol·L－1)，c混(H+)=KW/c(OH－)=2×10－10 mol·L－1，pH=9.7。
【总结升华】按c(H+)计算是错误的，因为在碱溶液中，c(OH－)大，故可忽略不计水电离出的c(OH－)。但此时c(H+)很小，所以忽略水电离的c(H+)会造成误差。
举一反三：
【变式1】将pH=9的NaOH溶液和pH=11的NaOH溶液等体积混合后，溶液中c(H+)最接近于（ ）
A．（10－9+10－10）mol·L－1 B．（10－9+10－11）mol·L－1
C．（1×10－9+5×10－11）mol·L－1 D．2×10－11 mol·L－1
【答案】D
类型四、酸、碱混合时溶液pH、体积比的分析与计算
例6 25℃时，若体积Va、pH=a的某一元强酸与体积为Vb、pH=b的某一元强碱混合，恰好中和，且已知Va＜Vb和a=0.5b。请填写下列空白。
（1）a值可否等于3？________（填“可”或“否”），其理由是________。
（2）a值可否等于5？________（填“可”或“否”），其理由是________。
（3）a的取值范围是________。
【思路点拨】本题属于强酸强碱的中和反应，混合后溶液必然呈中性，即氢离子浓度和氢氧根浓度相同。另外再结合a=0.5b解答。
【答案】（1）否 答案见解析 （2）否 答案见解析。 （3）
【解析】（1）若a=3，由a=0.5b可知b=6，与题设pH=b的一元强碱矛盾。
（2）若a=5，则b=10，c(OH－)b=10－4 mol·L－1，中和时，应该有Vac(H+)a=Vbc(OH－)b，即，与题设Va＜Vb不符。
（3）由题设，可得：，即a+b－14＜0。又a=0.5b，故3a＜14，。
又一元强碱pH=b=2a＞7，所以。
故a的取值范围为：。
【总结升华】本题的三个设问由易到难，在方法上相互关联，在能力层次上梯次上升，且与数学思想和方法（不等式）关系密切，充分考查思维的严密性和表述的规范性。
举一反三：
【变式1】25℃、101 kPa时，若pH=a的10体积的某强酸溶液与pH=b的1体积的某强碱溶液混合后溶液呈中性，则混合之前该强酸的pH与强碱的pH之间应满足的关系是（ ）
A．a+b=14 B．a+b=13 C．a+b=15 D．a+b=7
【答案】C
【典型例题】
类型一、水的电离和水的离子积
例1 25℃时，水的电离达到平衡：H2OH++OH－ ΔH＞0，下列叙述正确的是（ ）。
A．向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH－)降低
B．向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(H+)增大，KW不变
C．向水中加入少量固体CH3COONa，平衡逆向移动，c(H+)降低
D．将水加热，KW增大，pH不变
【思路点拨】考查水的电离的影响因素。可以按上一个知识点中提到的知识，影响弱电解质电离的因素仍然适用于分析水的电离平衡的影响。
【答案】B
【解析】A项中向水中加入稀氨水后c(OH－)增大，A错；B项中向水中加入少量固体硫酸氢钠后，c(H+)增大，但KW不变，B正确；C项中加入少量固体CH3COONa后，因CH3COO－结合H+而使水的电离平衡正向移动，C错；将水加热后，KW增大，pH减少，但仍呈中性，D错。
【总结升华】酸、碱的加入对水的电离都有抑制作用，强酸弱碱盐、强碱弱酸盐、弱酸弱碱盐的加入以及升温都会对水的电离起促进作用。
举一反三：
【变式1】水的电离过程为H2OH++OH－，在不同温度下其平衡常数为：K（25℃）=1.0×10－14，K（35℃）=2.1×10－14，则下列叙述正确的是（ ）。
A．c(H+)随着温度的升高而降低
B．在35℃时，c(H+)＞c(OH－)
C．水的电离程度（25℃）＞（35℃）
D．水的电离是吸热的
【答案】D
类型二、溶液的酸碱性与pH
例2 下列关于溶液酸碱性的说法中，正确的是（ ）。
A．c(H+)很小的溶液一定呈碱性
B．pH=7的溶液一定呈中性
C．c(OH－)=c(H+)的溶液一定呈中性
D．不能使酚酞溶液变红的溶液一定呈酸性
【思路点拨】关于溶液酸碱性的判断，根本问题是溶液中氢离子浓度及氢氧根溶液的相对大小；在温度不明确时，不能简单通过pH判断溶液酸碱性。
【答案】C
【解析】溶液的酸碱性最本质的判断标准是H+和OH－浓度的相对大小。如果c(H+)=c(OH－)，溶液呈中性；如果c(H+)＞c(OH－)，溶液呈酸性；如果c(H+)＜c(OH－)，溶液呈碱性。c(H+)很小的溶液，c(OH－)也可能很小；pH=7的溶液只有在常温下才是中性的；常温下，pH＜8的溶液都不能使酚酞变红，可能为酸性、中性或碱性。
【总结升华】因为水的离子积KW随温度变化，故pH＞7（或＜7）均可能为中性。
举一反三：
【变式1】常温下有三种溶液a、b、c，其中a的pH=5，b中c(H+)=1×10－4 mol/L，c中c(OH－)=10－11 mol/L，则三种溶液的酸性（ ）。
A．c溶液最强 B．c＞b＞a C．b溶液最强 D．b溶液最弱
【答案】AB
【变式2】（2019 西城检测）下列溶液一定呈酸性的是( )。
A．含有H+的溶液 B．溶液中c (H+)=1×10－6 mol / L
C ．pH＜7的溶液 D．能够使甲基橙呈现红色的溶液
【答案】D
【解析】A项，酸性、中性或碱性溶液均含有H+；B、C两项，温度不确定，故不能判断溶液的酸碱性；D项，甲基橙的变色范围是3.1～4.4，即pH＜3.1时呈现红色，3.1＜pH＜4.4时，呈现橙色，pH＞4.4时呈现黄色，故能够使甲基橙呈现红色的溶液一定呈酸性。
类型三、溶液pH的计算
例3 常温下，某溶液中由水电离产生的c(H+)=1×10－11 mol·L－1，则该溶液的pH可能是（ ）
A．3 B．7 C．8 D．11
【思路点拨】审题时注意题干中的“由水电离出”，因为酸、碱的存在都会对水的电离产生抑制作用。所以，这两个因素都应该考虑到。
【答案】A、D
【解析】根据水的电离平衡H2OH++OH－知：由水电离产生的c(H+)=c(OH－)=1×1011 mol·L－1，抑制水电离的原因是溶液中c(H+)或c(OH－)增大，若由于c(H+)增大，则该溶液中（mol·L－1），即pH=3；若由于c(OH－)增大，则该溶液中（mol·L－1），即pH=11，故选A、D。
【总结升华】这类题目解决时要注意，究竟是什么原因引起水的电离度减小？是加酸还是加碱？因为加酸、加碱都会引起水的电离度减小，因此对于这样的题目要分成两种情况。无论哪种都以水电离出的离子为基准物，结合KW进行计算。
举一反三：
【变式1】某温度下，纯水的c(H+)=2.0×10－7 mol/L，则此时c(OH－)=________，KW=________，温度不变，向水中滴入盐酸，使c(H+)=5.0×10-5 mol/L，则c(OH－)=________。
【答案】2.0×10－7 mol/L 4.0×10－14 8.0×10－10 mol·L－1
【变式2】25℃时，某溶液中由水电离产生的c(H+)和c(OH-)的乘积为1×10－18，下列说法正确的是
A．该溶液的pH一定是9
B．该溶液可能pH=5
C．该溶液的pH不可能是7
D．不会有这样的溶液
E．该溶液可能是酸性溶液，也可能是碱性溶液
【答案】BCE
例4 常温下等体积混合0.1 mol·L－1的盐酸和0.06 mol·L－1的Ba(OH)2溶液后，溶液的pH等于（ ）
A．2.0 B．12.3 C．1.7 D．12.0
【思路点拨】解答本题时，应该首先考虑酸碱相互发生反应，根据化学反应方程式可以判断碱过量，然后再根据过量的碱的浓度求氢氧根浓度，之后再根据水的离子积求氢离子浓度，最后算出pH值。
【答案】D
【解析】该题是酸碱混合的计算，首先要判断哪种物质过量，盐酸溶液中的c(H+)=0.1 mol·L－1，Ba(OH)2溶液中的c(OH－)=0.06 mol·L－1×2=0.12 mol·L－1，故碱过量，又因是等体积混合，故可以求出混合液中c(OH－)。
，
mol·L－1=1×10－12 mol·L－1。
pH=－lg[c(H+)]=－lg10－12=12.0。
【总结升华】求算酸与碱混合后溶液的pH，应根据题目所提供的酸与碱的量的关系，判断出混合后溶液应呈酸性、碱性还是中性，必须注意酸或碱的元数。
举一反三：
【变式1】60 mL 0.5 mol/L氢氧化钠溶液和40 mL 0.4 mol/L硫酸相混合后，溶液的pH约为（ ）
A．0.5 B．1.7 C．2 D．13.2
【答案】B
【变式2】（2019 西城期末）室温下，下列溶液等体积混合后，所得溶液的pH大于7的有（ ）
①pH=4的HCl溶液和pH=10的Ba(OH)2溶液
②pH=4的醋酸溶液和pH=10的氢氧化钠溶液
③pH=4的硫酸和pH=10的氨水
④0.1 mol / L的HCl和0.1 mol / L的Ba(OH)2溶液
⑤0.1 mol / L的盐酸和0.1 mol / L的氨水
⑥0.1 mol / L的醋酸和0.1 mol / L氢氧化钠的溶液
A．①③⑤ B．③④⑥ C．①②⑥ D．①③④⑥
【答案】B
例5 在常温下，将pH=8的NaOH溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合后，溶液的pH最接近于（ ）
A．8.3 B．8.7 C．9 D．9.7
【答案】D
【解析】本题考查有关混合溶液pH计算。有关稀溶液混合，总体积近似等于两种溶液体积之和。强碱溶液混合，应按c(OH－)计算：c混(OH－)=(1×10－6+1×10－4)/2=5.05×10－5 (mol·L－1)，c混(H+)=KW/c(OH－)=2×10－10 mol·L－1，pH=9.7。
【总结升华】按c(H+)计算是错误的，因为在碱溶液中，c(OH－)大，故可忽略不计水电离出的c(OH－)。但此时c(H+)很小，所以忽略水电离的c(H+)会造成误差。
举一反三：
【变式1】将pH=9的NaOH溶液和pH=11的NaOH溶液等体积混合后，溶液中c(H+)最接近于（ ）
A．（10－9+10－10）mol·L－1 B．（10－9+10－11）mol·L－1
C．（1×10－9+5×10－11）mol·L－1 D．2×10－11 mol·L－1
【答案】D
类型四、酸、碱混合时溶液pH、体积比的分析与计算
例6 25℃时，若体积Va、pH=a的某一元强酸与体积为Vb、pH=b的某一元强碱混合，恰好中和，且已知Va＜Vb和a=0.5b。请填写下列空白。
（1）a值可否等于3？________（填“可”或“否”），其理由是________。
（2）a值可否等于5？________（填“可”或“否”），其理由是________。
（3）a的取值范围是________。
【思路点拨】本题属于强酸强碱的中和反应，混合后溶液必然呈中性，即氢离子浓度和氢氧根浓度相同。另外再结合a=0.5b解答。
【答案】（1）否 答案见解析 （2）否 答案见解析。 （3）
【解析】（1）若a=3，由a=0.5b可知b=6，与题设pH=b的一元强碱矛盾。
（2）若a=5，则b=10，c(OH－)b=10－4 mol·L－1，中和时，应该有Vac(H+)a=Vbc(OH－)b，即，与题设Va＜Vb不符。
（3）由题设，可得：，即a+b－14＜0。又a=0.5b，故3a＜14，。
又一元强碱pH=b=2a＞7，所以。
故a的取值范围为：。
【总结升华】本题的三个设问由易到难，在方法上相互关联，在能力层次上梯次上升，且与数学思想和方法（不等式）关系密切，充分考查思维的严密性和表述的规范性。
举一反三：
【变式1】25℃、101 kPa时，若pH=a的10体积的某强酸溶液与pH=b的1体积的某强碱溶液混合后溶液呈中性，则混合之前该强酸的pH与强碱的pH之间应满足的关系是（ ）
A．a+b=14 B．a+b=13 C．a+b=15 D．a+b=7
【答案】C
【学习目标】
1、认识水的离子积常数，能进行溶液pH的简单计算；
2、初步掌握测定溶液pH的方法，知道溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的重要作用；
【典型例题】
类型一、水的电离和水的离子积
例1 25℃时，水的电离达到平衡：H2OH++OH－ ΔH＞0，下列叙述正确的是（ ）。
A．向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH－)降低
B．向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(H+)增大，KW不变
C．向水中加入少量固体CH3COONa，平衡逆向移动，c(H+)降低
D．将水加热，KW增大，pH不变
【思路点拨】考查水的电离的影响因素。可以按上一个知识点中提到的知识，影响弱电解质电离的因素仍然适用于分析水的电离平衡的影响。
【答案】B
【解析】A项中向水中加入稀氨水后c(OH－)增大，A错；B项中向水中加入少量固体硫酸氢钠后，c(H+)增大，但KW不变，B正确；C项中加入少量固体CH3COONa后，因CH3COO－结合H+而使水的电离平衡正向移动，C错；将水加热后，KW增大，pH减少，但仍呈中性，D错。
【总结升华】酸、碱的加入对水的电离都有抑制作用，强酸弱碱盐、强碱弱酸盐、弱酸弱碱盐的加入以及升温都会对水的电离起促进作用。
举一反三：
【变式1】水的电离过程为H2OH++OH－，在不同温度下其平衡常数为：K（25℃）=1.0×10－14，K（35℃）=2.1×10－14，则下列叙述正确的是（ ）。
A．c(H+)随着温度的升高而降低
B．在35℃时，c(H+)＞c(OH－)
C．水的电离程度（25℃）＞（35℃）
D．水的电离是吸热的
【答案】D
类型二、溶液的酸碱性与pH
例2 下列关于溶液酸碱性的说法中，正确的是（ ）。
A．c(H+)很小的溶液一定呈碱性
B．pH=7的溶液一定呈中性
C．c(OH－)=c(H+)的溶液一定呈中性
D．不能使酚酞溶液变红的溶液一定呈酸性
【思路点拨】关于溶液酸碱性的判断，根本问题是溶液中氢离子浓度及氢氧根溶液的相对大小；在温度不明确时，不能简单通过pH判断溶液酸碱性。
【答案】C
【解析】溶液的酸碱性最本质的判断标准是H+和OH－浓度的相对大小。如果c(H+)=c(OH－)，溶液呈中性；如果c(H+)＞c(OH－)，溶液呈酸性；如果c(H+)＜c(OH－)，溶液呈碱性。c(H+)很小的溶液，c(OH－)也可能很小；pH=7的溶液只有在常温下才是中性的；常温下，pH＜8的溶液都不能使酚酞变红，可能为酸性、中性或碱性。
【总结升华】因为水的离子积KW随温度变化，故pH＞7（或＜7）均可能为中性。
举一反三：
【变式1】常温下有三种溶液a、b、c，其中a的pH=5，b中c(H+)=1×10－4 mol/L，c中c(OH－)=10－11 mol/L，则三种溶液的酸性（ ）。
A．c溶液最强 B．c＞b＞a C．b溶液最强 D．b溶液最弱
【答案】AB
【变式2】（2019 西城检测）下列溶液一定呈酸性的是( )。
A．含有H+的溶液 B．溶液中c (H+)=1×10－6 mol / L
C ．pH＜7的溶液 D．能够使甲基橙呈现红色的溶液
【答案】D
【解析】A项，酸性、中性或碱性溶液均含有H+；B、C两项，温度不确定，故不能判断溶液的酸碱性；D项，甲基橙的变色范围是3.1～4.4，即pH＜3.1时呈现红色，3.1＜pH＜4.4时，呈现橙色，pH＞4.4时呈现黄色，故能够使甲基橙呈现红色的溶液一定呈酸性。
类型三、溶液pH的计算
例3 常温下，某溶液中由水电离产生的c(H+)=1×10－11 mol·L－1，则该溶液的pH可能是（ ）
A．3 B．7 C．8 D．11
【思路点拨】审题时注意题干中的“由水电离出”，因为酸、碱的存在都会对水的电离产生抑制作用。所以，这两个因素都应该考虑到。
【答案】A、D
【解析】根据水的电离平衡H2OH++OH－知：由水电离产生的c(H+)=c(OH－)=1×1011 mol·L－1，抑制水电离的原因是溶液中c(H+)或c(OH－)增大，若由于c(H+)增大，则该溶液中（mol·L－1），即pH=3；若由于c(OH－)增大，则该溶液中（mol·L－1），即pH=11，故选A、D。
【总结升华】这类题目解决时要注意，究竟是什么原因引起水的电离度减小？是加酸还是加碱？因为加酸、加碱都会引起水的电离度减小，因此对于这样的题目要分成两种情况。无论哪种都以水电离出的离子为基准物，结合KW进行计算。
举一反三：
【变式1】某温度下，纯水的c(H+)=2.0×10－7 mol/L，则此时c(OH－)=________，KW=________，温度不变，向水中滴入盐酸，使c(H+)=5.0×10-5 mol/L，则c(OH－)=________。
【答案】2.0×10－7 mol/L 4.0×10－14 8.0×10－10 mol·L－1
【变式2】25℃时，某溶液中由水电离产生的c(H+)和c(OH-)的乘积为1×10－18，下列说法正确的是
A．该溶液的pH一定是9
B．该溶液可能pH=5
C．该溶液的pH不可能是7
D．不会有这样的溶液
E．该溶液可能是酸性溶液，也可能是碱性溶液
【答案】BCE
例4 常温下等体积混合0.1 mol·L－1的盐酸和0.06 mol·L－1的Ba(OH)2溶液后，溶液的pH等于（ ）
A．2.0 B．12.3 C．1.7 D．12.0
【思路点拨】解答本题时，应该首先考虑酸碱相互发生反应，根据化学反应方程式可以判断碱过量，然后再根据过量的碱的浓度求氢氧根浓度，之后再根据水的离子积求氢离子浓度，最后算出pH值。
【答案】D
【解析】该题是酸碱混合的计算，首先要判断哪种物质过量，盐酸溶液中的c(H+)=0.1 mol·L－1，Ba(OH)2溶液中的c(OH－)=0.06 mol·L－1×2=0.12 mol·L－1，故碱过量，又因是等体积混合，故可以求出混合液中c(OH－)。
，
mol·L－1=1×10－12 mol·L－1。
pH=－lg[c(H+)]=－lg10－12=12.0。
【总结升华】求算酸与碱混合后溶液的pH，应根据题目所提供的酸与碱的量的关系，判断出混合后溶液应呈酸性、碱性还是中性，必须注意酸或碱的元数。
举一反三：
【变式1】60 mL 0.5 mol/L氢氧化钠溶液和40 mL 0.4 mol/L硫酸相混合后，溶液的pH约为（ ）
A．0.5 B．1.7 C．2 D．13.2
【答案】B
【变式2】（2019 西城期末）室温下，下列溶液等体积混合后，所得溶液的pH大于7的有（ ）
①pH=4的HCl溶液和pH=10的Ba(OH)2溶液
②pH=4的醋酸溶液和pH=10的氢氧化钠溶液
③pH=4的硫酸和pH=10的氨水
④0.1 mol / L的HCl和0.1 mol / L的Ba(OH)2溶液
⑤0.1 mol / L的盐酸和0.1 mol / L的氨水
⑥0.1 mol / L的醋酸和0.1 mol / L氢氧化钠的溶液
A．①③⑤ B．③④⑥ C．①②⑥ D．①③④⑥
【答案】B
例5 在常温下，将pH=8的NaOH溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合后，溶液的pH最接近于（ ）
A．8.3 B．8.7 C．9 D．9.7
【答案】D
【解析】本题考查有关混合溶液pH计算。有关稀溶液混合，总体积近似等于两种溶液体积之和。强碱溶液混合，应按c(OH－)计算：c混(OH－)=(1×10－6+1×10－4)/2=5.05×10－5 (mol·L－1)，c混(H+)=KW/c(OH－)=2×10－10 mol·L－1，pH=9.7。
【总结升华】按c(H+)计算是错误的，因为在碱溶液中，c(OH－)大，故可忽略不计水电离出的c(OH－)。但此时c(H+)很小，所以忽略水电离的c(H+)会造成误差。
举一反三：
【变式1】将pH=9的NaOH溶液和pH=11的NaOH溶液等体积混合后，溶液中c(H+)最接近于（ ）
A．（10－9+10－10）mol·L－1 B．（10－9+10－11）mol·L－1
C．（1×10－9+5×10－11）mol·L－1 D．2×10－11 mol·L－1
【答案】D
类型四、酸、碱混合时溶液pH、体积比的分析与计算
例6 25℃时，若体积Va、pH=a的某一元强酸与体积为Vb、pH=b的某一元强碱混合，恰好中和，且已知Va＜Vb和a=0.5b。请填写下列空白。
（1）a值可否等于3？________（填“可”或“否”），其理由是________。
（2）a值可否等于5？________（填“可”或“否”），其理由是________。
（3）a的取值范围是________。
【思路点拨】本题属于强酸强碱的中和反应，混合后溶液必然呈中性，即氢离子浓度和氢氧根浓度相同。另外再结合a=0.5b解答。
【答案】（1）否 答案见解析 （2）否 答案见解析。 （3）
【解析】（1）若a=3，由a=0.5b可知b=6，与题设pH=b的一元强碱矛盾。
（2）若a=5，则b=10，c(OH－)b=10－4 mol·L－1，中和时，应该有Vac(H+)a=Vbc(OH－)b，即，与题设Va＜Vb不符。
（3）由题设，可得：，即a+b－14＜0。又a=0.5b，故3a＜14，。
又一元强碱pH=b=2a＞7，所以。
故a的取值范围为：。
【总结升华】本题的三个设问由易到难，在方法上相互关联，在能力层次上梯次上升，且与数学思想和方法（不等式）关系密切，充分考查思维的严密性和表述的规范性。
举一反三：
【变式1】25℃、101 kPa时，若pH=a的10体积的某强酸溶液与pH=b的1体积的某强碱溶液混合后溶液呈中性，则混合之前该强酸的pH与强碱的pH之间应满足的关系是（ ）
A．a+b=14 B．a+b=13 C．a+b=15 D．a+b=7
【答案】C
【典型例题】
类型一、水的电离和水的离子积
例1 25℃时，水的电离达到平衡：H2OH++OH－ ΔH＞0，下列叙述正确的是（ ）。
A．向水中加入稀氨水，平衡逆向移动，c(OH－)降低
B．向水中加入少量固体硫酸氢钠，c(H+)增大，KW不变
C．向水中加入少量固体CH3COONa，平衡逆向移动，c(H+)降低
D．将水加热，KW增大，pH不变
【思路点拨】考查水的电离的影响因素。可以按上一个知识点中提到的知识，影响弱电解质电离的因素仍然适用于分析水的电离平衡的影响。
【答案】B
【解析】A项中向水中加入稀氨水后c(OH－)增大，A错；B项中向水中加入少量固体硫酸氢钠后，c(H+)增大，但KW不变，B正确；C项中加入少量固体CH3COONa后，因CH3COO－结合H+而使水的电离平衡正向移动，C错；将水加热后，KW增大，pH减少，但仍呈中性，D错。
【总结升华】酸、碱的加入对水的电离都有抑制作用，强酸弱碱盐、强碱弱酸盐、弱酸弱碱盐的加入以及升温都会对水的电离起促进作用。
举一反三：
【变式1】水的电离过程为H2OH++OH－，在不同温度下其平衡常数为：K（25℃）=1.0×10－14，K（35℃）=2.1×10－14，则下列叙述正确的是（ ）。
A．c(H+)随着温度的升高而降低
B．在35℃时，c(H+)＞c(OH－)
C．水的电离程度（25℃）＞（35℃）
D．水的电离是吸热的
【答案】D
类型二、溶液的酸碱性与pH
例2 下列关于溶液酸碱性的说法中，正确的是（ ）。
A．c(H+)很小的溶液一定呈碱性
B．pH=7的溶液一定呈中性
C．c(OH－)=c(H+)的溶液一定呈中性
D．不能使酚酞溶液变红的溶液一定呈酸性
【思路点拨】关于溶液酸碱性的判断，根本问题是溶液中氢离子浓度及氢氧根溶液的相对大小；在温度不明确时，不能简单通过pH判断溶液酸碱性。
【答案】C
【解析】溶液的酸碱性最本质的判断标准是H+和OH－浓度的相对大小。如果c(H+)=c(OH－)，溶液呈中性；如果c(H+)＞c(OH－)，溶液呈酸性；如果c(H+)＜c(OH－)，溶液呈碱性。c(H+)很小的溶液，c(OH－)也可能很小；pH=7的溶液只有在常温下才是中性的；常温下，pH＜8的溶液都不能使酚酞变红，可能为酸性、中性或碱性。
【总结升华】因为水的离子积KW随温度变化，故pH＞7（或＜7）均可能为中性。
举一反三：
【变式1】常温下有三种溶液a、b、c，其中a的pH=5，b中c(H+)=1×10－4 mol/L，c中c(OH－)=10－11 mol/L，则三种溶液的酸性（ ）。
A．c溶液最强 B．c＞b＞a C．b溶液最强 D．b溶液最弱
【答案】AB
【变式2】（2019 西城检测）下列溶液一定呈酸性的是( )。
A．含有H+的溶液 B．溶液中c (H+)=1×10－6 mol / L
C ．pH＜7的溶液 D．能够使甲基橙呈现红色的溶液
【答案】D
【解析】A项，酸性、中性或碱性溶液均含有H+；B、C两项，温度不确定，故不能判断溶液的酸碱性；D项，甲基橙的变色范围是3.1～4.4，即pH＜3.1时呈现红色，3.1＜pH＜4.4时，呈现橙色，pH＞4.4时呈现黄色，故能够使甲基橙呈现红色的溶液一定呈酸性。
类型三、溶液pH的计算
例3 常温下，某溶液中由水电离产生的c(H+)=1×10－11 mol·L－1，则该溶液的pH可能是（ ）
A．3 B．7 C．8 D．11
【思路点拨】审题时注意题干中的“由水电离出”，因为酸、碱的存在都会对水的电离产生抑制作用。所以，这两个因素都应该考虑到。
【答案】A、D
【解析】根据水的电离平衡H2OH++OH－知：由水电离产生的c(H+)=c(OH－)=1×1011 mol·L－1，抑制水电离的原因是溶液中c(H+)或c(OH－)增大，若由于c(H+)增大，则该溶液中（mol·L－1），即pH=3；若由于c(OH－)增大，则该溶液中（mol·L－1），即pH=11，故选A、D。
【总结升华】这类题目解决时要注意，究竟是什么原因引起水的电离度减小？是加酸还是加碱？因为加酸、加碱都会引起水的电离度减小，因此对于这样的题目要分成两种情况。无论哪种都以水电离出的离子为基准物，结合KW进行计算。
举一反三：
【变式1】某温度下，纯水的c(H+)=2.0×10－7 mol/L，则此时c(OH－)=________，KW=________，温度不变，向水中滴入盐酸，使c(H+)=5.0×10-5 mol/L，则c(OH－)=________。
【答案】2.0×10－7 mol/L 4.0×10－14 8.0×10－10 mol·L－1
【变式2】25℃时，某溶液中由水电离产生的c(H+)和c(OH-)的乘积为1×10－18，下列说法正确的是
A．该溶液的pH一定是9
B．该溶液可能pH=5
C．该溶液的pH不可能是7
D．不会有这样的溶液
E．该溶液可能是酸性溶液，也可能是碱性溶液
【答案】BCE
例4 常温下等体积混合0.1 mol·L－1的盐酸和0.06 mol·L－1的Ba(OH)2溶液后，溶液的pH等于（ ）
A．2.0 B．12.3 C．1.7 D．12.0
【思路点拨】解答本题时，应该首先考虑酸碱相互发生反应，根据化学反应方程式可以判断碱过量，然后再根据过量的碱的浓度求氢氧根浓度，之后再根据水的离子积求氢离子浓度，最后算出pH值。
【答案】D
【解析】该题是酸碱混合的计算，首先要判断哪种物质过量，盐酸溶液中的c(H+)=0.1 mol·L－1，Ba(OH)2溶液中的c(OH－)=0.06 mol·L－1×2=0.12 mol·L－1，故碱过量，又因是等体积混合，故可以求出混合液中c(OH－)。
，
mol·L－1=1×10－12 mol·L－1。
pH=－lg[c(H+)]=－lg10－12=12.0。
【总结升华】求算酸与碱混合后溶液的pH，应根据题目所提供的酸与碱的量的关系，判断出混合后溶液应呈酸性、碱性还是中性，必须注意酸或碱的元数。
举一反三：
【变式1】60 mL 0.5 mol/L氢氧化钠溶液和40 mL 0.4 mol/L硫酸相混合后，溶液的pH约为（ ）
A．0.5 B．1.7 C．2 D．13.2
【答案】B
【变式2】（2019 西城期末）室温下，下列溶液等体积混合后，所得溶液的pH大于7的有（ ）
①pH=4的HCl溶液和pH=10的Ba(OH)2溶液
②pH=4的醋酸溶液和pH=10的氢氧化钠溶液
③pH=4的硫酸和pH=10的氨水
④0.1 mol / L的HCl和0.1 mol / L的Ba(OH)2溶液
⑤0.1 mol / L的盐酸和0.1 mol / L的氨水
⑥0.1 mol / L的醋酸和0.1 mol / L氢氧化钠的溶液
A．①③⑤ B．③④⑥ C．①②⑥ D．①③④⑥
【答案】B
例5 在常温下，将pH=8的NaOH溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合后，溶液的pH最接近于（ ）
A．8.3 B．8.7 C．9 D．9.7
【答案】D
【解析】本题考查有关混合溶液pH计算。有关稀溶液混合，总体积近似等于两种溶液体积之和。强碱溶液混合，应按c(OH－)计算：c混(OH－)=(1×10－6+1×10－4)/2=5.05×10－5 (mol·L－1)，c混(H+)=KW/c(OH－)=2×10－10 mol·L－1，pH=9.7。
【总结升华】按c(H+)计算是错误的，因为在碱溶液中，c(OH－)大，故可忽略不计水电离出的c(OH－)。但此时c(H+)很小，所以忽略水电离的c(H+)会造成误差。
举一反三：
【变式1】将pH=9的NaOH溶液和pH=11的NaOH溶液等体积混合后，溶液中c(H+)最接近于（ ）
A．（10－9+10－10）mol·L－1 B．（10－9+10－11）mol·L－1
C．（1×10－9+5×10－11）mol·L－1 D．2×10－11 mol·L－1
【答案】D
类型四、酸、碱混合时溶液pH、体积比的分析与计算
例6 25℃时，若体积Va、pH=a的某一元强酸与体积为Vb、pH=b的某一元强碱混合，恰好中和，且已知Va＜Vb和a=0.5b。请填写下列空白。
（1）a值可否等于3？________（填“可”或“否”），其理由是________。
（2）a值可否等于5？________（填“可”或“否”），其理由是________。
（3）a的取值范围是________。
【思路点拨】本题属于强酸强碱的中和反应，混合后溶液必然呈中性，即氢离子浓度和氢氧根浓度相同。另外再结合a=0.5b解答。
【答案】（1）否 答案见解析 （2）否 答案见解析。 （3）
【解析】（1）若a=3，由a=0.5b可知b=6，与题设pH=b的一元强碱矛盾。
（2）若a=5，则b=10，c(OH－)b=10－4 mol·L－1，中和时，应该有Vac(H+)a=Vbc(OH－)b，即，与题设Va＜Vb不符。
（3）由题设，可得：，即a+b－14＜0。又a=0.5b，故3a＜14，。
又一元强碱pH=b=2a＞7，所以。
故a的取值范围为：。
【总结升华】本题的三个设问由易到难，在方法上相互关联，在能力层次上梯次上升，且与数学思想和方法（不等式）关系密切，充分考查思维的严密性和表述的规范性。
举一反三：
【变式1】25℃、101 kPa时，若pH=a的10体积的某强酸溶液与pH=b的1体积的某强碱溶液混合后溶液呈中性，则混合之前该强酸的pH与强碱的pH之间应满足的关系是（ ）
A．a+b=14 B．a+b=13 C．a+b=15 D．a+b=7
【答案】C