高中化学(大纲版)第二册第三章电离平衡第二节水的电离和溶液的pH(备课资料)

1●备课资料一、强酸和弱酸（或强碱和弱碱）的比较（一）利用稀释过程中c(H+)或pH变化的不同进行比较：［例1］将pH相同的盐酸和醋酸溶液分别稀释到原体积的m倍和n倍，稀释后两溶液的pH相同，m和n的关系是（）A.m=nB.m＞nC.m＜nD.无法确定解析：盐酸和醋酸在稀释过程中c(H+)和pH的变化如下图：从图中可看出，稀释后溶液的pH仍然相同时，从稀释的倍数上看，盐酸比醋酸小，即m＜n，应选C。答案：C［例2］将物质的量浓度相同的盐酸和醋酸溶液稀释到原体积的m倍和n倍，稀释后pH相同，m和n的关系是（）A.m=nB.m＞nC.m＜nD.无法确定解析：物质的量浓度相同时，溶液中盐酸的H+浓度大于CH3COOH的H+浓度。盐酸和醋酸稀释过程中c(H+)和pH变化如下图：从上图可以看出，稀释后溶液的pH相同时，盐酸稀释的倍数比醋酸大，即m＞n，应选B。答案：B［例3］有两瓶pH=2的酸，一瓶是强酸，一瓶是弱酸。现只有石蕊试液、酚酞试液、pH试纸、蒸馏水，而没有其他试剂。简述如何用最简便的实验方法判别哪瓶是强酸？2解析：pH相同的酸溶液直接用指示剂是无法区别的。应将注意力集中于“蒸馏水”上，利用稀释前后pH的变化程度不同来进行判别，即各取等体积酸溶液，用蒸馏水稀释相同倍数（如100倍），然后用pH试纸分别测其pH，pH变化大的是强酸。（二）利用跟金属反应的程度和速度不同进行比较。［例4］向体积均为1升、pH均为2的盐酸和醋酸溶液中分别投入0.66克锌粉，下列哪组曲线变化较符合事实（）解析：应同时考虑锌分别与盐酸和醋酸反应的速率和程度。第一步，1升pH=2的盐酸提供H+的物质的量比1升pH=2的醋酸溶液提供的H+少。0.66克锌（约0.01mol）对1升pH=2的盐酸来说，锌过量，对1升pH=2的醋酸来说，醋酸过量。因此，锌与醋酸反应产生H2的体积比较大，锌与醋酸反应后溶液中c(H+)比较大。第二步，在整个反应过程中，随着反应的进行，两反应的速率均减小，但由于醋酸溶液中存在电离平衡CH3COOHCH3COO－+H+，使H+浓度减小较缓慢，所以在同一时刻锌和醋酸反应的反应速率较快。第三步，何者先停止反应？很难判断。估计锌与醋酸的反应可能先停止，尽管与醋酸反应时消耗的锌比较多，但整个反应过程中锌与醋酸反应得快。基于上述综合性评价，比较符合事实的是选项C答案：C［例5］一定量的镁粉与稀硫酸反应，其速率特别快，难以控制。为了能较缓慢地收集氢气，又使产生氢气的量不减少，应向稀硫酸中加入，理由是__________________。解析：①要使反应速率变慢，必须使溶液中c(H+)减小；②要使产生氢气的量不减小，酸最终提供H+的物质的量不能减少。综合①②知加入的物质应能使溶液中H+暂时储存起来，反应时又能逐步释放出来。答案：（1）直接加水稀释使溶液中c(H+)减小，但H+总数不变。（2）加弱酸强碱盐（如CH3COONa）使其转化为弱酸，将溶液中的H+储存起来，并随时能释放出来（但不能加碳酸盐或碳酸氢盐等）。（三）利用酸碱中和反应后溶液酸碱性的不同进行比较。［例6］（1）一种pH=2的酸溶液和一种pH=12的碱溶液等体积混合后所得的溶液呈酸性，其可能的原因是（）（2）0.01mol·L－1的某一元酸溶液和0.01mol·L－1的某一元碱溶液等体积混合后所得溶液呈碱性，其可能原因是（）A.强酸和强碱溶液反应B.弱酸和强碱溶液反应C.强酸和弱碱溶液反应D.生成了一种强酸弱碱盐3解析：要考虑题中所述的酸是强酸还是弱酸，碱也如此。①若pH=2的强酸溶液和pH=12的强碱溶液等体积混合，则所得溶液呈中性。②若浓度各为0.01mol·L－1的某一元强酸和某一元强碱溶液等体积混合，则所得溶液呈中性。③若pH=2的强酸溶液和pH=12的弱碱溶液等体积混合，则因弱碱过量，所得溶液呈碱性。④若浓度各为0.01mol·L－1的某一元强酸和某一元弱碱溶液等体积混合，则因生成了强酸弱碱盐，其溶液呈酸性。⑤若pH=2的弱酸溶液和pH=12的强碱溶液等体积混合，则因弱酸过量，所得溶液呈酸性，生成的盐是强碱弱酸盐。⑥若浓度各为0.01mol·L－1的某一元弱酸和某一元强碱溶液等体积混合，则因生成了弱酸强碱盐，其溶液呈碱性。答案：（1）B（2）B二、生物体内的缓冲溶液生物体内的化学反应，需要在具有和保持一定的pH不易变化的溶液中才能正常进行。所以维持正常pH范围很重要。活细胞对于体液酸碱度极其微小的变化很敏感。因为生物催化剂（酶）只有在一定的、狭窄的pH范围内所起的催化作用最大。例如，最适合于胃蛋白酶的范围pH=1~4，最适合胰蛋白酶的范围pH=8~9。一旦pH范围改变，使酶的作用减慢或停止，就会影响正常生理功能。人体和一些动植物体液正常pH范围见表1和表2。表1血液7.35~7.45胆汁7.8~8.6脊椎液7.3~7.5胰液8.0唾液6.5~7.5乳液6.6~7.6胃液1.0~3.0尿液5.5~7.0表2狗血6.9~7.2苹果汁2.9~3.3牛奶6.3~6.6葡萄汁3.5~4.5虾6.8~7.0甜菜汁4.9~5.3牡蛎6.1~6.6胡萝卜汁4.9~5.3鸡蛋（白）7.6~8.0蕃茄汁4.0~4.4桃汁3.4~3.6马铃薯5.6~6.0生物体液都具有缓冲作用。生物体液pH变化，直接影响生物体的正常生理功能，严重时危及生命。实验证明，当向体液中加入少量酸或碱时，pH基本不变，这说明生物体液具4有缓冲作用。在生物体内存在很多缓冲溶液，如人体血液最重要的缓冲对为H2CO3~NaHCO3。当强酸进入血液时，缓冲对的NaHCO3发挥抗酸作用，H++HCO3H2CO3，使血液中H2CO3浓度增大，但H2CO3可随血液经肺脏分解成H2O和CO2，并通过呼吸将CO2排出体外。当人体血液进入碱性物质时，H2CO3发挥抗碱作用，OH－+H2CO3====HCO3+H2O，生成过量HCO3，通过肾进行调节，因此血液pH保持相对稳定。人体内血液pH范围为7.35~7.45，若在外界因素下，突然低于7或高于7.8，即只要变化0.4单位的比例，就会有生命危险。但人体可凭缓冲系统相互作用，相互影响来维持血液pH相对稳定。生物就是利用缓冲作用和自身排泄作用保证正常的生理活动。（摘自《中学化学》2001年第6期，作者：王宽、李森）三、pH试纸使用过程中涉及的问题pH试纸是由多种有机弱酸和有机弱碱浸泡而成的，本身为姜黄色。遇到酸碱度不同的溶液，可显示十四种颜色。可定性测定气态物质的酸碱性，也可定量测定溶液的酸碱度。现对其使用过程中涉及的一些问题加以总结。（一）定性测定气态物质的酸碱性气态物质显酸性（或碱性）是说其溶于水后产生H+（或OH－），这就要求使用pH试纸定性测定其酸碱性之前必须将其润湿。如试纸呈红色则所测气体显酸性，且红色愈深，酸性愈强；如试纸显蓝色，则所测气体显碱性，且蓝色愈深，碱性愈强。（二）定量测定溶液的酸碱度用洁净干燥的玻璃棒蘸取待测液，滴在pH试纸上。试纸显出的颜色跟标准比色卡相比较就可以读出该溶液的pH。应特别指出的是，pH试纸绝不能预先润湿，否则，相当于把待测液稀释，这样测出的pH就有可能产生误差。1.如待测液是中性溶液，不管其浓度是否相同，pH均为7，则不管pH试纸是否预先润湿，均不会产生误差。2.如待测液是酸性溶液，pH试纸预先润湿，相当于将原溶液稀释，c(H+)降低，测得pH偏高；如待测液是碱性溶液，pH试纸预先润湿，即将原溶液稀释，c(OH－)降低，测得pH偏低。3.对酸溶液或碱溶液而言，pH试纸预先润湿所造成的误差还须从酸或碱的强、弱角度去进一步考虑。现以用预先润湿的pH试纸测c(H+)相同的H2SO4和CH3COOH溶液的pH为例加以分析。假定所用pH试纸等大，润湿程度一致，测定时向试纸上加酸体积相等，则相当于把两种待测溶液稀释相同倍数，此时H2SO4pH升高的幅度大于CH3COOHpH升高幅度，最终H2SO4的pH大于CH3COOH的pH。即用预先润湿的pH试纸测c(H+)相同的强酸和弱酸的pH，强酸的误差更大。这是因为强酸和强碱是强电解质，在水中完全电离，稀释到原体积的n倍，c(H+)或c(OH－)就降为原来的1/n；弱酸和弱碱是弱电解质，在水中部分电离，稀释促进其电离。稀释到原体积的n倍，c(H+)或c(OH－)就降到比原来1/n大的某值，故出现上述情况。（摘自《中学化学》1999年第11期，作者：赵福江）四、pH的实际应用pH的测定和控制在工农业生产、科学实验和医疗等方面都很重要。在工业上．例如，氯碱工业生产中所用食盐水的pH要控制在l2左右．以除去其中的Ca2+和Mg2+等杂质。在无机盐的生产中，为了分离所含的杂质Fe3+．常把无机盐溶液的pH调到5左右，此时Fe3+形成Fe(OH)。沉淀而分离析出，其他阳离子却留在溶液中。在农业上，土壤的pH关系到农作物的生长．有的作物如芝麻、油菜、萝卜等可以生长在较大的pH范围内，有的却对土壤的pH5反应非常敏感，如，茶树适宜在pH约为4.0～5.5的土壤中生长。在医疗上．测定血液等的pH可以帮助诊断疾病。例如，人体内血液的pH一般在7.35～7.45范围内，如果超过这个范围，一便属于病理现象。在科学实验中pH是影响某些反应过程的重要因素．因此测定时控制溶液pH，就如控制温度和浓度等同样重要。综合能力训练1．已知在100℃的温度下．水的离子积KW=1×10-12本题涉及的溶液，其温度均为100℃下列说法中正确的是()A．0.005mol·L－1的H2SO4溶液，pH=2B．0.001mol·L－1的NaOH溶液．PH=11C．0.005mol·L－1的H2SO4溶液与0.0lmol·L－1的NaOH溶液等体积混合，混合溶液的pH为6，溶液显酸性D．完全中和Ph=3的H2SO4溶液50mL，需要pH=1l的NaOH溶液50mL答案：A2．一定温度下，有a盐酸、b硫酸、c醋酸三种酸：①当其物质的量浓度相同时。c(H+)由大到小的顺序是。②同体积、同物质的量浓度的三种酸溶液，中和NaOH的能力由大到小的顺序是。-③当其c(H+))相同时，物质的量浓度由大到小的顺序为。④当c(H+)相同、体积相同时，分别加入足量锌，相同状况下产生的气体体积由大到小的顺序为。⑤当c(H+)相同、体积相同时，同时加入形状、密度、质量完全相同的锌。若产生相同体积的氢气(相同状况)，则开始时反应速率的大小关系是，反应所需时间的长短关系是。⑥将c(H+)相同的三种酸溶液均加水稀释至体积为原来的10倍后。c(H+)由大到小的顺序为.答案：①bac②ba：c③cab④ca—b⑤都相同a—bc⑥ca=b