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1第二单元溶液的酸碱性第1课时溶液的酸碱性[目标要求]1.了解溶液的酸碱性与c(H＋)、c(OH－)的关系。2.了解pH的定义及简单的计算。一、溶液的酸碱性1．一种溶液显酸性、中性还是碱性，取决于溶液中c(H＋)和c(OH－)的相对大小。在一定温度下，水溶液中氢离子和氢氧根离子的物质的量浓度之积为常数。只要知道溶液中氢离子(或氢氧根离子)的浓度，就可以计算溶液中氢氧根离子(或氢离子)的浓度，并据此判断酸碱性。例如室温下测得某溶液中的c(H＋)为1.0×10－5mol·L－1，根据KW＝c(H＋)·c(OH－)＝1.0×10－14mol2·L－2可求得该酸溶液中c(OH－)＝1.0×10－9mol·L－1。2．酸性溶液：c(H＋)c(OH－)，c(H＋)越大，酸性越强；中性溶液：c(H＋)＝c(OH－)；碱性溶液：c(H＋)c(OH－)，c(OH－)越大，碱性越强。二、溶液的酸碱性与pH的关系1．溶液pH的定义(1)由于用c(H＋)及c(OH－)来表示溶液的酸碱性有时数值非常小，使用很不方便。在实际应用中，人们常用溶液中氢离子浓度的负对数(pH)来表示溶液的酸碱性。pH与氢离子浓度的关系式为pH＝－lg_c(H＋)。(2)pH值与溶液酸碱性的关系在25℃时，纯水中c(H＋)＝c(OH－)＝10－7mol·L－1，所以在25℃时，pH＝7时，溶液中氢离子浓度和氢氧根离子浓度相等，溶液显中性。pH7时，溶液中氢离子浓度小于氢氧根离子浓度，溶液显碱性，且pH越大，溶液中c(OH－)越大，溶液的碱性越强。pH7时，溶液中氢离子浓度大于氢氧根离子浓度，溶液显酸性，且pH越小，溶液中氢离子浓度越大，溶液的酸性越强。2．强酸与强酸(或强碱与强碱)混合溶液pH的计算(1)强酸与强酸混合液的pH强酸Ⅰ：c1(酸)，V1(酸)――→电离n1(H＋)＝c1(H＋)·V1，强酸Ⅱ：c2(酸)，V2(酸)――→电离n2(H＋)＝c2(H＋)·V2，⇒V混＝V1＋V2n混(H＋)＝c1(H＋)·V1＋c2(H＋)·V2⇒c混(H＋)＝c1＋V1＋c2＋V2V1＋V2⇒pH。(2)强碱与强碱混合液的pH强碱Ⅰ：c1(碱)，V1(碱)――→电离n1(OH－)＝c1(OH－)·V1强碱Ⅱ：c2(碱)，V2(碱)――→电离n2(OH－)＝c2(OH－)·V2⇒V混＝V1＋V2n混(OH－)＝c1(OH－)·V1＋c2(OH－)·V2⇒c混(OH－)＝c1－V1＋c2－V2V1＋V2，再求c(H＋)＝KWc－⇒pH。三、溶液pH的测定方法1．酸碱指示剂酸碱指示剂一般是弱有机酸或弱有机碱，它们的颜色变化是在一定的pH范围内发生的，因此可以用这些指示剂粗略测出pH范围，但不能准确测定pH。2常用指示剂的变色范围和颜色变化如下表：指示剂甲基橙石蕊酚酞变色范围pH3.1～4.45～88.2～10.0溶液颜色红、橙、黄红、紫、蓝无色、粉红、红2.pH试纸粗略地测定溶液的pH可用pH试纸。pH试纸的使用方法是：取一小块pH试纸放在玻璃片上(或表面皿上)，用洁净的玻璃棒蘸取待测液点在试纸的中部，变色稳定后与标准比色卡对照确定溶液的pH。3．pH计通过仪器pH计来精确测定溶液的pH。知识点一溶液的酸碱性1．下列溶液肯定呈酸性的是()A．含H＋的溶液B．能使酚酞显无色的溶液C．pH7的溶液D．c(OH－)c(H＋)的溶液答案D解析任何水溶液中均含H＋和OH－，故A错。酚酞显无色的溶液，其pH8，该溶液可能显酸性，也可能呈中性或碱性，B错。以纯水在100℃为例，KW＝1.0×10－12mol2·L－2，c(H＋)＝1×10－6mol·L－1，pH＝6，但溶液为中性，故pH7的溶液可能是酸性，也可能呈中性或碱性。2．判断溶液的酸碱性有多种方法。下列溶液中，一定呈碱性的是()A．能够使甲基橙呈现黄色的溶液B．溶液的pH＞7C．溶液中：c(H＋)＜c(OH－)D．溶液中：c(H＋)＞1×10－7mol·L－1答案C解析溶液酸碱性最本质的判断标准是看H＋和OH－浓度的相对大小，只有当c(H＋)＞c(OH－)时，溶液才呈酸性；当c(H＋)＝c(OH－)时，溶液呈中性；当c(H＋)＜c(OH－)时，溶液呈碱性。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。所以，使甲基橙呈现黄色的溶液不一定显碱性。溶液的pH与温度有关，常温下pH＞7的溶液一定显碱性，但在不是常温的情况下就不一定了。3．下列溶液一定呈中性的是()A．pH＝7的溶液B．c(H＋)＝c(OH－)的溶液C．由强酸、强碱以等物质的量反应所得到的溶液D．非电解质溶于水所得到的溶液答案B知识点二pH值计算4．常温下，某溶液中由水电离产生的c(H＋)＝1×10－11mol·L－1，则该溶液的pH可能是()A．4B．7C．8D．11答案D解析由题意知由水电离产生的c(H＋)＝1×10－11mol·L－11×10－7mol·L－1，抑制了水的电离，可能是酸，也可能是碱，若是酸，c(H＋)＝1×10－3mol·L－1，pH＝3，若是碱，c(OH－)＝1×10－3mol·L－1，pH＝11。5．25℃时，若pH＝a的10体积某强酸溶液与pH＝b的1体积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()A．a＋b＝14B．a＋b＝13C．a＋b＝15D．a＋b＝73答案C解析酸中n(H＋)＝10－a×10，碱中n(OH－)＝10－1410－b×1＝10－14＋b，根据混合后溶液呈中性，故n(H＋)＝n(OH－)，即10－a×10＝10－14＋b，所以a＋b＝15。知识点三pH的测定方法6．下列试纸中，在测溶液的性质时，预先不能用蒸馏水润湿的是()A．石蕊试纸B．醋酸铅试纸C．KI淀粉试纸D．pH试纸答案D解析pH试纸测溶液的酸碱性时是定量测定，加水润湿后会导致溶液的浓度降低，使测得的pH产生偏差，所以不能润湿。7．有一学生甲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。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。学生丙对学生甲的操作的评价为：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0.1mol·L－1的硫酸和0.01mol·L－1的硫酸。若能，简述操作过程。________________________________________________________________________①紫色石蕊试液②酚酞试液③甲基橙试液④蒸馏水⑤BaCl2溶液⑥pH试纸答案(1)丙当溶液呈中性时，则不产生误差；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点在两张pH试纸上，与标准比色卡比较其pH，pH较大的为0.01mol·L－1的硫酸解析本题考查pH试纸的使用，pH试纸使用不能用蒸馏水润湿，若润湿相当于对待测液稀释。对于不同性质的溶液造成的影响不同：若溶液为中性，则测得结果无误差；若为酸性，测得结果偏大；若为碱性，测得结果偏小。练基础落实1．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试纸上跟标准比色卡比较C．用干燥的洁净玻璃棒蘸取溶液，滴在pH试纸上，跟标准比色卡比较D．在试管内放入少量溶液，煮沸，把pH试纸放在管口，观察颜色，跟标准比色卡比较答案C2．常温下，pH＝11的X、Y两种碱溶液各1mL，分别稀释至100mL，其pH与溶液体积(V)的关系如图所示，下列说法正确的是()4A．X、Y两种碱溶液中溶质的物质的量浓度一定相等B．稀释后，X溶液的碱性比Y溶液的碱性强C．分别完全中和X、Y这两种碱溶液时，消耗同浓度盐酸的体积V(X)＞V(Y)D．若9＜a＜11，则X、Y都是弱碱答案D3．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．8.3B．8.7C．9D．9.7答案D解析本题考查有关混合溶液pH的计算。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－)＝(1×10－6mol·L－1＋1×10－4mol·L－1)/2＝5.05×10－5mol·L－1，c混(H＋)＝KW/c(OH－)≈2×10－10mol·L－1，pH＝9.7。4．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－)＝1×10－14mol2·L－2B．c(H＋)等于1×10－7mol·L－1的溶液一定是中性溶液C．0.2mol·L－1CH3COOH溶液中的c(H＋)是0.1mol·L－1CH3COOH溶液中的c(H＋)的2倍D．任何浓度的溶液都可以用pH来表示其酸性的强弱答案A解析KW＝c(H＋)·c(OH－)，且KW只与温度有关，所以，在常温下，纯水，酸性、碱性或中性稀溶液，其KW＝1×10－14mol2·L－2；在温度不确定时，中性溶液里的c(H＋)不一定等于1×10－7mol·L－1；0.2mol·L－1CH3COOH溶液中的CH3COOH电离程度比0.1mol·L－1CH3COOH溶液中的CH3COOH电离程度小，所以，0.2mol·L－1CH3COOH溶液中的c(H＋)小于0.1mol·L－1CH3COOH溶液中的c(H＋)的2倍；当c(H＋)或c(OH－)大于1mol·L－1时，用pH表示溶液的酸碱性就不简便了，所以，当c(H＋)或c(OH－)大于1mol·L－1时，一般不用pH表示溶液的酸碱性，而是直接用c(H＋)或c(OH－)来表示。练方法技巧5．pH＝3的两种一元酸HX和HY溶液，分别取50mL加入足量的镁粉，充分反应后，收集到H2的体积分别为V(HX)和V(HY)，若V(HX)V(HY)，则下列说法正确的是()A．HX可能是强酸B．HY一定是强酸C．HX的酸性强于HY的酸性D．反应开始时二者生成H2的速率相等答案D解析解答该题应注意以下三点：(1)强酸完全电离，弱酸部分电离。(2)酸性相同的溶液，弱酸的浓度大，等体积时，其物质的量多。(3)产生H2的速率取决于c(H＋)的大小。本题考查了强、弱酸的判断及溶液酸性大小的比较。据题意，Mg粉足量，酸不足，应根据酸的物质的量来计算H2的体积，由V(HX)V(HY)，知pH相等时，HX的物质的量浓度比HY的大，即HX是比HY弱的弱酸，而无法判断HY是强酸还是弱酸，故A、B、C错误；D项，反应开始时的速率取决于c(H＋)，因为开始时c(H＋)相等，故D项正确。6．某温度下，相同pH值的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释，平衡pH值随溶液体积变化的曲线如右图所示。据图判断正确的是()5A．Ⅱ为盐酸稀释时的pH值变化曲线B．b点溶液的导电性比c点溶液的导电性强C．a点KW的数值比c点KW的数值大D．b点酸的总浓度大于a点酸的总浓度答案B解析本题考查了强酸和弱酸的稀释规律，解题时要注意弱酸在稀释时还会继续电离。pH相同的盐酸(强酸)和醋酸(弱酸)，稀释相同的倍数时，因醋酸在稀释时仍不断地电离，故盐酸的pH增大的多，故曲线Ⅰ代表盐酸稀释时pH的变化曲线，A错误；不断加水稀释时，溶液中c(H＋)不断减小，导电性减弱，B正确；因为KW仅仅是温度的函数，因为是在相同的温度下，故a点KW与c点KW的数值相同，