高中化学-选修四-第三章-第二节-第二课时-溶液pH的计算-课件-新人教版

第二课时溶液pH的计算课前自主学案自主学习一、酸溶液的pH计算c(酸)――→电离c(H＋)―→pH1．强酸如HnA，设浓度为cmol/L，则c(H＋)＝________，pH＝－lgc(H＋)＝________。2．弱酸如一元弱酸HA，设浓度为cmol/L，则c(H＋)＜cmol/L，pH＞－lgc。ncmol/L－lg(nc)二、碱溶液的pH计算c(碱)――→电离c(OH－)―→c(H＋)―→pH1．强碱如B(OH)n，设浓度为cmol/L，则c(OH－)＝_________，c(H＋)＝___________，pH＝－lgc(H＋)＝_________。2．弱碱如一元弱碱BOH，设浓度为cmol/L，则c(OH－)＜cmol/L，c(H＋)＞10－14cmol/L，pH＜14＋lgc。10－14ncmol/Lncmol/L14＋lg(nc)思考感悟(1)等物质的量浓度的盐酸和醋酸相比哪个pH大？等物质的量浓度的NaOH溶液与氨水哪个pH大？(2)为什么酸碱无限稀释时，pH皆接近于7?【提示】(1)比较pH大小最终要比较c(H＋)大小，等物质的量浓度的盐酸比醋酸中c(H＋)大，pH小；等物质的量浓度的NaOH比氨水中c(H＋)小，pH大。(2)在一定范围内稀释酸(碱)时，溶液中c(H＋)＋[或c(OH－)]一定大于H2O电离出来的c(H＋)[或c(OH－)]，可以忽略由水电离出的c(H＋)[或c(OH－)]，但无限稀释时，酸(碱)自身电离的c(H＋)[或c(OH－)]与水电离的接近或更小，故pH接近于7。1．常温下，0.1mol/L的一元弱酸溶液的pH为()A．1B．大于1C．小于1D．无法确定解析：选B。假设为一元强酸，则pH＝1，而题意为一元弱酸，由于不能完全电离，故c(H＋)＜0.1mol/L，pH＞1。自主体验2．(2011年西安一中高二期末)将pH＝2和pH＝5的稀盐酸等体积混合，混合后溶液的pH约为()A．3.5B．3C．7D．2.3解析：选D。混合后溶液中H＋浓度为：c(H＋)＝V×10－2mol/L＋V×10－5mol/L2V＝5.0×10－3mol/L，pH＝－lgc(H＋)＝－lg(5.0×10－3)＝3－lg5＝2.3。3．60mL0.5mol/L的氢氧化钠溶液和40mL0.4mol/L的硫酸相混合后，溶液的pH约为()A．0.5B．1.7C．2D．13.2解析：选B。酸碱中和反应后，酸过量，剩余H＋的物质的量为0.032mol－0.03mol＝0.002mol，对于稀溶液混合其体积可以简单相加，所以c(H＋)＝0.02mol/L，pH＝－lg0.02＝2－lg2＝1.7。课堂互动讲练稀释后溶液pH的变化规律1．酸碱溶液无限稀释，pH只能无限接近于7，不可能大于或小于7。2．对于pH＝a的强酸和弱酸溶液，每稀释10n倍，强酸的pH就增大n个单位，即pH＝a＋n(a＋n＜7)，弱酸的pH范围是：a＜pH＜a＋n，可用如图表示。3．对于pH＝b的强碱和弱碱溶液，每稀释10n倍,强碱的pH减小n个单位，即pH＝b－n(b－n＞7),弱碱的pH的范围是：b－n＜pH＜b，可用如图表示。4．对于物质的量浓度相同的强酸和弱酸稀释相同倍数,强酸pH变化程度比弱酸大(强碱和弱碱类似)。特别提醒：弱酸、弱碱在稀释过程中有浓度的变化，又有电离平衡的移动，不能求得具体数值，只能确定其pH的范围。(2011年安徽淮南调研)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()例1A.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【解析】因为pH＝11的X、Y两种碱稀释100倍时，pH：Y＞X，所以物质的量浓度：c(Y)＞c(X),稀释后碱性：Y＞X，故A、B均错误；因为c(Y)＞c(X)且V(Y)＝V(X)，故n(Y)＞n(X)，所以消耗同浓度的盐酸时，Y消耗的多，C错误；若9a＜11，说明稀释100倍时，X、Y的pH均减小不到2个单位，故X、Y都是弱碱，D正确。【答案】D变式训练1(2011年河南濮阳高二检测)pH相同的醋酸和盐酸，分别用蒸馏水稀释至原体积的m倍和n倍，稀释后两溶液pH仍相同，则m和n的关系是()A．m＝nB．m＞nC．m＜nD．无法判断解析：选B。盐酸是强酸，完全电离，稀释至原体积的n倍后，c(H＋)也随之变为原来的1n，醋酸是弱酸，不完全电离，也稀释至原体积的n倍时，pH小于盐酸溶液稀释后的pH。因为CH3COOHCH3COO－＋H＋，稀释时又电离出H＋，所以应继续加水稀释，使pH增大至和盐酸的pH相等，故m＞n。故选B。混合溶液pH的计算1．两强酸混合c(H＋)混合＝c1H＋·V1＋c2H＋·V2V1＋V2→pH2．两强碱混合c(OH－)混合＝c1OH－·V1＋c2OH－·V2V1＋V2――→KWc(H＋)―→pH3．强酸强碱混合(1)强酸与强碱正好完全反应，溶液呈中性，c(H＋)＝c(OH－)。如室温下，中性溶液的c(H＋)＝10－7mol/L，pH＝7。(2)强酸与强碱混合时，若酸过量，则求c(H＋)过量，若碱过量，则求c(OH－)过量，继而计算pH。4．酸碱等体积混合酸与碱pH之和为14，若为强酸与强碱，则pH＝7；若为强酸与弱碱，则pH＞7；若为弱酸与强碱，则pH＜7。特别提醒：pH＝a的强酸和pH＝b的强碱等体积混合，酸、碱性的判断可通过cH＋cOH－与1的大小比较进行判断。酸中c(H＋)＝10－amol/L，碱中c(OH－)＝10b－14mol/L，则cH＋cOH－＝10－a10b－14＝1014－(a＋b)：a＋b＝14→cH＋＝cOH－――→中性pH＝7＞14→cH＋＜cOH－――→碱性pH＞7＜14→cH＋＞cOH－――→酸性pH＜7例2(2011年北京朝阳区调研)把pH＝3的H2SO4溶液和pH＝10的NaOH溶液混合，两者恰好中和，则酸和碱的体积比应是()A．10∶1B．1∶10C．1∶100D．1∶2【解析】设pH＝3的H2SO4溶液的体积为x，pH＝10的NaOH溶液的体积为y，当两溶液恰好中和时，n(H＋)＝n(OH－)，即c(H＋)·x＝c(OH－)·y,10－3x＝10－4y，则x/y＝10－4/10－3＝1/10。故B项正确。【答案】B【规律方法】强酸与强碱反应后溶液pH的计算(1)若二者恰好中和则pH＝7。(2)若酸过量，先求出c(H＋)过量，再求pH。(3)若碱过量，先求出c(OH－)过量，再根据Kw求出c(H＋)，即可求出pH。变式训练2pH＝13的强碱和pH＝2的强酸混合，所得溶液的pH＝11，那么强碱和强酸的体积比为()A．11∶1B．9∶1C．1∶11D．1∶9解析：选D。本题考查的是酸碱混合后有关溶液pH的计算。强酸和强碱混合后pH＝11，说明碱过量。过量的OH－的浓度：c(OH－)＝KwcH＋＝1×10－141×10－11mol/L＝1×10－3mol/L。设酸和碱的体积分别为V酸、V碱，即V碱×10－1－V酸×10－2V酸＋V碱＝10－3，V碱V酸＝19。探究整合应用酸碱溶液混合的几条规律及应用1．pH之和等于14的酸溶液与碱溶液等体积混合后溶液的酸碱性(25℃)25℃时，若pH酸＋pH碱＝14，则酸溶液中的c(H＋)和碱溶液中的c(OH－)相等。(1)强酸与强碱反应：强酸与强碱恰好完全反应，混合后溶液呈中性。(2)强酸与弱碱反应：弱碱部分电离，弱碱过量，故混合后溶液呈碱性。(3)弱酸与强碱反应：弱酸部分电离，弱酸过量，故混合后溶液呈酸性。室温下，在10mLpH＝10的KOH溶液中，滴加pH＝4的一元酸HA溶液至pH刚好等于7(假设反应前后溶液的总体积不变)，则对反应后溶液的叙述正确的是()A．c(A－)＝c(K＋)B．c(H＋)＝c(OH－)＜c(K＋)＜c(A－)C．V总≥20mLD．V总≤20mL例1题型1判断酸碱混合时消耗酸或碱溶液的体积【解析】反应后溶液呈中性，由电荷守恒知：c(A－)＋c(OH－)＝c(K＋)＋c(H＋)，则c(A－)＝c(K＋)，A项正确，B项错误。因为一元酸(HA)可能是强酸，也可能是弱酸，所以与10mLpH＝10的KOH溶液反应至pH＝7时，消耗HA溶液的体积应等于或小于10mL，即反应后V总≤20mL。【答案】AD题型2判断混合前酸或碱的强弱25℃时，若pH＝3的酸溶液和pH＝11的碱溶液等体积混合后溶液呈酸性，其原因可能是(双选)()A．一元弱酸与弱碱的反应B．一元弱酸与强碱的反应C．一元强酸与弱碱的反应D．一元强酸与强碱的反应例2【解析】pH＝3的酸溶液中的c(H＋)和pH＝11的碱溶液中的c(OH－)相等。若强酸和强碱等体积混合恰好中和，则混合后溶液pH＝7，故D项错误。若强酸和弱碱等体积混合，由于弱碱部分电离，碱的物质的量浓度大于酸的物质的量浓度，碱过量，反应后溶液pH＞7，故C项错误。若弱酸与弱碱等体积混合，可能酸过量、碱过量或都不过量,所以溶液可能呈酸性、碱性或中性，故A项正确。同理，若弱酸和强碱等体积混合，酸过量，反应后溶液pH＜7，故B项正确。【答案】AB2．已知酸溶液和碱溶液的pH之和，判断等体积混合溶液的pH(25℃)(1)若强酸和强碱溶液的pH之和等于14，则酸溶液中的c(H＋)等于碱溶液中的c(OH－)，等体积混合后溶液的pH＝7。(2)若强酸和强碱溶液的pH之和大于14，则酸溶液中的c(H＋)小于碱溶液中的c(OH－)，等体积混合后溶液的pH＞7。(3)若强酸和强碱溶液的pH之和小于14，则酸溶液中的c(H＋)大于碱溶液中的c(OH－)，等体积混合后溶液的pH＜7。例3室温下，将xmLpH＝a的NaOH稀溶液与ymLpH＝b的稀盐酸混合。下列关于反应后溶液pH的判断正确的是()A．若x＝y，且a＋b＝14，则pH＞7B．若10x＝y，且a＋b＝13，则pH＝7C．若ax＝by，且a＋b＝13，则pH＝7D．若x＝10y，a＋b＝14，则pH＞7【解析】A项，a＋b＝14，酸溶液中的c(H＋)等于碱溶液中的c(OH－)，又因x＝y，故反应后溶液pH＝7。B项，a＋b＝13＜14，酸溶液中的c(H＋)大于碱溶液中的c(OH－)，又因10x＝y,故反应后酸过量,反应后溶液pH＜7。C项，无论a、b为何值，反应后溶液的pH都不能为7。D项，酸溶液中的c(H＋)等于碱溶液中的c(OH－)，又因x＝10y，碱过量，故反应后溶液pH＞7。【答案】D3．pH＝a的强酸和pH＝b的强碱混合后溶液呈中性时，二者体积(V酸、V碱)与pH的关系(25℃)25℃时，pH＝a的强酸溶液中c(H＋)＝1.0×10－amol·L－1，pH＝b的强碱溶液中c(OH－)＝1.0×10b－14mol·L－1。由混合后溶液呈中性知：V碱×10b－14＝V酸×10－a，则V酸V碱＝10a＋b－14。25℃时，将某强酸和强碱溶液按1∶10的体积比混合后溶液恰好呈中性，则混合前强酸和强碱溶液的pH之和为()A．12B．13C．14D．15例4【解析】由V酸V碱＝10a＋b－14知：10a＋b－14＝0.1，则a＋b－14＝－1，所以a＋b＝13。【答案】B4．已知酸溶液和碱溶液的物质的量浓度，判断酸碱混合后溶液的pH(25℃)发生中和反应后溶液的pH有以下三种情况：(1)若恰好中和，溶液呈中性，pH＝7。(2)若酸剩余，先求中和后剩余的c(H＋)余＝cH＋·VH＋－cOH－·VOH－VH＋＋VOH－，再求pH＝－lgc(H＋)余。(3)若碱剩余，先求中和后剩余的c(OH－)余＝cOH－·VOH－－cH＋·VH＋VOH－＋VH＋，再通过Kw求出c(H＋)＝KwcOH－余，最后求