2019-2020年高中化学 专题3 第2单元 第1课时 溶液的酸碱性教案 苏教版选修4

第1课时溶液的酸碱性目标与素养：1.掌握溶液酸碱性与pH的关系。(宏观辨识与微观探析)2.学会计算酸碱的pH以及氢离子浓度和pH的互算。(证据推理与模型认知)一、溶液的酸碱性根据溶液中c(H＋)和c(OH－)的相对大小，溶液可分为碱性溶液、酸性溶液和中性溶液。微点拨：25℃时，纯水中c(H＋)＝c(OH－)＝10－7mol/L，如果未指明温度，当c(H＋)或c(OH－)等于10－7mol/L时溶液不一定呈中性。二、溶液的pH1．溶液的pH概念→用溶液中氢离子浓度的负对数表示溶液的酸碱性|表达式→pH＝－lgcH＋|意义→pH越大，溶液的碱性越强pH越小，溶液的酸性越强|适用范围→pH的取值范围为0～14，适用于cH＋和cOH－都较小的稀溶液|注意→pH等于0的溶液不是酸性最强的溶液；pH等于14的溶液也不是碱性最强的溶液2．溶液酸碱性的判断与测量(1)酸碱指示剂①紫色石蕊试液，遇酸变红，遇碱变蓝色。②无色酚酞遇碱变红色。(2)pH试纸(3)pH计pH计精度高，可直接从仪器中读数。3．c(H＋)、pH与溶液酸碱性的关系25℃时，溶液中c(H＋)、pH与酸碱性的关系如图所示：1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)溶液的酸性越强，pH越小。()(2)pH＝14的溶液，碱性最强；pH＝0的溶液，酸性最强。()(3)用pH试纸测溶液的pH时，应将玻璃棒洗净后立即蘸取待测液滴于试纸上，与标准比色卡对照。()(4)c(H＋)c(OH－)的溶液一定显碱性。()答案：(1)√(2)×(3)×(4)√2．判断溶液的酸碱性有多种方法。下列溶液中，一定呈酸性的是()A．常温下能够使石蕊试液显蓝色的溶液B．溶液的pH7C．溶液中c(H＋)c(OH－)D．溶液中c(H＋)1×10－7mol·L－1C[碱性溶液遇石蕊试液显蓝色，酸性溶液遇石蕊试液显红色，故A错；溶液的pH与温度有关，室温下或高于室温，pH7都不会显酸性，c(H＋)1×10－7mol·L－1在较高温度下不一定显酸性；在任意温度下，只要c(H＋)c(OH－)，溶液一定呈酸性，C正确。]3．有一学生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________(填“正确的”或“错误的”)，其理由是____________________________________________________。(2)若用此方法分别测定c(H＋)相等的盐酸和醋酸溶液的pH，误差较大的是________，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)该学生以上述方式测定下列溶液的pH，无误差的是________。A．NaOHB．CH3COONaC．NaClD．NaHSO4解析：用pH试纸测定溶液酸碱性时，不能用蒸馏水润湿。若润湿，会使待测液浓度下降，结果可能出现误差。但是用pH试纸测定中性溶液时，对结果一般没影响。答案：(1)错误的润湿后，稀释了原溶液，使其浓度减小，可能导致测量误差(2)盐酸HCl是强电解质，醋酸是弱电解质，在溶液中存在CH3COOHCH3COO－＋H＋，稀释时平衡右移，继续电离出H＋，稀释时Δc(H＋)较小，ΔpH较小，故误差较小(3)C溶液pH的计算方法1．单一溶液的pH计算(1)强酸溶液，如HnA，设物质的量浓度为cmol·L－1，c(H＋)＝ncmol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝－lgnc。(2)强碱溶液，如B(OH)n，设浓度为cmol·L－1，c(H＋)＝10－14ncmol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝14＋lgnc。2．混合溶液的计算(1)强酸溶液与强酸溶液混合c(H＋)混＝c1H＋·V1＋c2H＋·V2V1＋V2，然后再求pH。强酸溶液与强酸溶液等体积混合，若pH差值≥2，混合后pH＝pH小＋0.3。(2)强碱溶液与强碱溶液混合c(OH－)混＝c1OH－V1＋c2OH－V2V1＋V2c(H＋)＝KwcOH－混，再求pH。强碱溶液与强碱溶液等体积混合，若pH差值≥2，混合后的pH＝pH大－0.3。(3)强酸与强碱混合恰好完全反应，溶液呈中性，pH＝7；酸过量：c(H＋)混＝nH＋－nOH－V1＋V2→pH；碱过量：c(OH－)混＝nOH－－nH＋V1＋V2c(H＋)＝10－14cOH－混mol·L－1，pH＝－lgc(H＋)。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pH7；若为弱酸与强碱，则pH7。3．酸碱溶液稀释时pH的变化可用数轴表示(1)强酸、弱酸溶液的稀释(2)强碱、弱碱溶液的稀释【例1】已知在100℃时水的离子积Kw＝1×10－12，下列溶液的温度均为100℃。其中说法正确的是()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0.01mol·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＝9的NaOH溶液100mLA[A项，0.005mol·L－1的H2SO4溶液中，c(H＋)＝0.005mol·L－1×2＝0.01mol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝－lg0.01＝2。B项，0.001mol·L－1的NaOH溶液中，c(OH－)＝0.001mol·L－1，c(H＋)＝KwcOH－＝1×10－121×10－3mol·L－1＝1×10－9mol·L－1，pH＝－lg(1×10－9)＝9。C项，0.005mol·L－1的H2SO4溶液与0.01mol·L－1的NaOH溶液等体积混合，溶液呈中性，pH＝6。D项，pH＝3的H2SO4溶液c(H＋)＝10－3mol·L－1，pH＝9的NaOH溶液，c(OH－)＝10－3mol·L－1，二者完全中和，需要溶液的体积相等。](1)上题B项中，碱电离出的c(OH－)与水电离出的c(OH－)比值是多少？(2)将上题的温度改为25℃，应选择哪项？提示：(1)0.001mol·L－1的NaOH溶液中，c(OH－)＝0.001mol·L－1，c(H＋)＝KwcOH－＝1×10－121×10－3mol·L－1＝1×10－9mol·L－1，水电离出的c(OH－)＝c(H＋)＝1×10－9mol·L－1，故比值为0.001∶1×10－9＝106∶1。(2)选A、B。A项，pH＝－lgc(H＋)＝－lg0.01＝2。B项，0.001mol·L－1的NaOH溶液中，c(OH－)＝0.001mol·L－1，c(H＋)＝KwcOH－＝1×10－141×10－3mol·L－1＝1×10－11mol·L－1，pH＝－lg(1×10－11)＝11。C项，0.005mol·L－1的H2SO4溶液与0.01mol·L－1的NaOH溶液等体积混合，溶液呈中性，25℃时，溶液的pH＝7。D项，pH＝3的H2SO4溶液c(H＋)＝10－3mol·L－1，pH＝9的NaOH溶液，c(OH－)＝10－5mol·L－1，二者完全中和，需要NaOH溶液的体积为硫酸的100倍。1强酸溶液和强碱溶液混合后计算pH，必须先判断出混合后溶液的酸碱性，酸过量求cH＋、碱过量求cOH－。2根据酸的浓度计算酸溶液的pH时，不必考虑温度，而根据碱的浓度计算碱溶液的pH时，需要根据离子积计算cH＋，因此一定要注意溶液的温度，只有室温时，Kw＝1.0×10－14。3一定pH的强碱与强碱混合后求pH。在计算过程中易出现直接用H＋浓度进行混合计算的错误。因为强碱溶液的混合是OH－混合，H＋是随OH－浓度改变而改变的，不能直接用于混合碱的计算，H＋浓度必须通过cH＋＝KwcOH－来求。1．求温室下，下列溶液的pH：(1)某H2SO4溶液的浓度是0.005mol·L－1，①此溶液的pH为________。②用水稀释到原来体积的100倍，pH为________。③再继续稀释104倍，pH为________。(2)pH＝3的盐酸与pH＝5的硫酸等体积混合，pH为________。(3)pH＝10和pH＝12的两种NaOH溶液等体积混合，pH为________。(4)pH＝12的NaOH溶液和pH＝4的HCl溶液等体积混合，pH为________。解析：(1)①c(H＋)＝0.005mol·L－1×2＝0.01mol·L－1，pH＝－lg10－2＝2。②c(H＋)＝0.01mol·L－1÷100＝10－4mol·L－1，pH＝－lg10－4＝4。③pH接近7(酸无限稀释后不会变成碱)。(2)c(H＋)＝10－3＋10－52mol·L－1＝5×10－4mol·L－1，pH＝－lg(5×10－4)＝4－lg4＝3.3(强调10－3是10－5的100倍，所以10－5可以忽略不计。)(3)c(OH－)＝10－2＋10－42mol·L－1＝5×10－3mol·L－1，c(H＋)＝10－145×10－3mol·L－1＝2×10－12mol·L－1。pH＝－lg(2×10－12)＝12－lg2＝11.7。(4)NaOH溶液中c(OH－)＝10－2mol·L－1；HCl溶液中c(H＋)＝10－4mol·L－1，二者等体积反应，碱过量，反应后溶液呈碱性。所以反应后c(OH－)＝10－2－10－42mol·L－1＝5×10－3mol·L－1，c(H＋)＝10－145×10－3mol·L－1＝2×10－12mol·L－1，pH＝－lg(2×10－12)＝12－lg2＝11.7。答案：(1)①2②4③接近7(2)3.3(3)11.7(4)11.7溶液的稀释规律及稀释后的pH的计算1．酸、碱稀释后溶液pH的计算(1)强酸稀释前c(H＋)＝amol·L－1，稀释m倍后，c(H＋)＝ammol·L－1，pH＝－lgam。但稀释后酸的pH仍小于7。(2)强碱稀释前c(OH－)＝bmol·L－1，稀释m倍后，c(OH－)＝bmmol·L－1，c(H＋)＝Kw×mbmol·L－1，pH＝－lgKw×mb。但稀释后碱的pH仍大于7。2．酸、碱溶液稀释时pH的变化(1)变化规律项目类别酸(pH＝a)碱(pH＝b)弱酸强酸弱碱强碱稀释10n倍＜a＋na＋n＞b－nb－n无限稀释pH趋向于7(2)变化趋势对于pH相同的强酸和弱酸(或强碱和弱碱)溶液稀释相同的倍数，强酸(或强碱)溶液的pH变化幅度大(如下图所示)。这是因为强酸(或强碱)已完全电离，随着加水稀释，溶液中H＋(或OH－)物质的量(水电离的除外)不会增多，而弱酸(或弱碱)随着加水稀释，电离程度增大，H＋(或OH－)物质的量会不断增多。【例2】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()A．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9a11，则X、Y都是弱碱D[因为pH＝11的X、Y两种碱溶液稀释100倍时，pH：YX，所以物质的量浓度：c(Y)c(X)，稀释后碱性：YX，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9a11，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。]2．(1)体积相同，浓度均为0.2mol/L的盐酸和CH3COOH溶液，分别加水稀释1