第三章 第二节 第2课时 教案及习题(高中化学 选修4 步步高).docx
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1、第第 2 课时课时 溶液溶液 pH 的计算的计算 核心素养发展目标 1.变化观念与平衡思想:知道弱酸、弱碱和水的电离是可逆的,能运 用化学平衡移动原理解释溶液稀释时 pH 的变化规律。2.证据推理与模型认知:通过分析、推 理等方法掌握溶液 pH 的简单计算,并能计算各类混合溶液的 pH。 一、酸碱溶液混合后 pH 的计算方法 1强酸、强碱单一溶液 pH 的计算 (1)计算 c mol L 1 H nA 强酸溶液的 pH (25 ) c(H )nc mol L1; pHlg c(H )lg nc (2)计算 c mol L 1 B(OH) n强碱溶液的 pH (25 ) c(OH )nc mol
2、 L1; c(H ) Kw cOH 10 14 nc mol L 1; pHlg c(H )14lg nc。 2酸碱溶液混合后 pH 的计算 (1)强酸与强酸混合(稀溶液体积变化忽略) c(H ) 混c 1H V 1c2H V 2 V1V2 ,然后再求 pH。 (2)强碱与强碱混合 先计算 c(OH ) 混c 1OH V 1c2OH V 2 V1V2 , 再求 c(H ) 混 Kw cOH 混,最后求 pH。 (3)强酸与强碱混合(稀溶液体积变化忽略) 恰好完全反应,溶液呈中性,pH7 (25 )。 酸过量: 先求 c(H ) 余cH V酸cOH V碱 V酸V碱 , 再求 pH。 碱过量: 先
3、求 c(OH ) 余cOH V碱cH V酸 V酸V碱 , 再求 c(H ) Kw cOH 余,最后求 pH。 (1)凡是单一酸溶液、酸酸混合溶液、酸碱混合溶液酸过量时,均直接求 cH ,再求 pH。 (2)单一碱溶液、碱碱混合溶液、酸碱混合溶液碱过量时,必须先求 cOH ,再求 cH,最 后求 pH。 例 1 请依据 pH 的定义式计算下列溶液的 pH(25 )。 (1)0.05 mol L 1 H 2SO4溶液中,其 pH 为_。 (2)将 0.4 g NaOH 固体溶于水,得到 1 L 溶液,pH_。 答案 (1)1 (2)12 考点 溶液 pH 的计算 题点 酸或碱溶液的 pH 计算 例
4、 2 常温下, 将 pH8 和 pH10 的两种强碱溶液等体积混合, 则混合溶液的 pH 为( ) A8.3 B9 C9.7 D无法确定 答案 C 解析 由于两种溶液均为强碱溶液,故应先求溶液中的 c(OH ),再求 c(H)和 pH。设混合前 两种强碱溶液的体积均为 V L,c(OH )10 6V104V 2V mol L 15105 mol L1,故 c(H) 10 14 510 5 mol L 121010 mol L1,pHlg (21010)9.7。 考点 溶液 pH 的计算 题点 强碱溶液混合的 pH 计算 思维启迪强碱混合溶液 pH 计算思路 计算强碱混合溶液的 pH,要先求混合
5、后的 c(OH ),再根据 K w求出溶液中的 c(H ),而不是 直接用混合前溶液的 c(H )计算。 例 3 常温下, 若 1 体积硫酸与 2 体积 pH11 的氢氧化钠溶液混合后的溶液的 pH3(混合 后体积变化不计),则二者物质的量浓度之比应为( ) A51 B52 C15 D25 答案 B 解析 H2SO42NaOH=Na2SO42H2O,设硫酸的物质的量浓度为c mol L 1,体积为V L, 氢氧化钠溶液浓度为10 3 mol L1, 体积为2V L, 混合后pH3, 即c(H)2cV10 32V 3V mol L 1103 mol L1,解得 c5 210 3 mol L1,则
6、二者物质的量浓度之比应为 52,B 项正确。 考点 溶液 pH 的计算 题点 强酸、强碱溶液混合的 pH 计算 例 4 在 25 时,有 pH 为 a 的 HCl 溶液和 pH 为 b 的 NaOH 溶液,取 Va L 该 HCl 溶液用 该 NaOH 溶液中和,需 Vb L NaOH 溶液。请回答下列问题: (1)若 ab14,则 VaVb_。 (2)若 ab13,则 VaVb_。 (3)若 ab14,则 VaVb_,且 Va_(填“”“ 解析 发生中和反应时:n(H )n(OH),即 10aV a10 14 10 bVb;VaVb10a b14; ab14 时,VaVb1;ab13 时,V
7、aVb110; ab14 时,VaVb10a b141,且 V aVb。 考点 溶液 pH 的计算 题点 强酸、强碱溶液混合的 pH 计算 思维模型 通过分析推理对于酸、碱发生中和反应后溶液 pH 的判断,可建立如下思维模型(25 ): (1)强酸(pH1)与强碱(pH2)混合呈中性时,二者的体积关系有如下规律: 若 pH1pH214,则 V酸V碱。 若 pH1pH214,则V 酸 V碱10pH1pH214。 (2)等体积强酸(pH1)和强碱(pH2)混合。 常温时 若pH1pH214,则溶液呈中性,pH7 若pH1pH214,则溶液呈碱性,pH7 若pH1pH214,则溶液呈酸性,pH7 (
8、3)酸与碱的 pH 之和为 14,等体积混合。 常温时 若为强酸与强碱,则pH7 若为强酸与弱碱,则pH7 若为弱酸与强碱,则pH7 规律:谁弱谁过量,谁弱显谁性。 原因:酸和碱已电离出的 H 与 OH恰好中和,谁弱谁的 H或 OH有储备(即物质过量),还 能继续电离。 相关链接 溶液 pH 的计算 (1)单一溶液 pH 的计算 溶液类型 相关计算 强酸 HnA 溶液 设 HnA 的浓度为 c mol L 1,则 c(H)nc mol L1,pH lg c(H )lg nc 强碱 B(OH)n溶液 设 B(OH)n的浓度为 c mol L 1,则 c(OH)nc mol L1, c(H )10
9、 14 nc mol L 1,pHlg c(H)14lg nc (2)混合溶液 pH 的计算 溶液类型 相关计算 两种强酸混合 强酸:c1H 强酸:c2H c混(H ) c1H V 1c2H V 2 V1V2 pH 两种强碱混合 强碱:c1OH 强碱:c2OH c混(OH ) c1OH V 1c2OH V 2 V1V2 c(H ) Kw c混OH pH 强酸与强碱 混合 恰好完全反 应显中性 pH7(常温) 酸过量 先求 c混(H ) c酸H V 酸c碱OH V 碱 V酸V碱 pH 碱过量 先求出 c混(OH ) c碱OH V 碱c酸H V 酸 V酸V碱 c混(H ) Kw c混OH pH (
10、3)酸或碱溶液稀释后 pH 的计算 溶液 类型 稀释至原体积的 10n倍 无限稀释 强酸 c(H )减小为原来的1 10n,pH 稀pH原n 由于水的电离不可忽视,pH 只能 接近 7(不可能大于 7) 强碱 c(OH )减小为原来的1 10n, pH 稀pH原n 由于水的电离不可忽视,pH 只能 接近 7(不可能小于 7) 弱酸 c(H )减小的程度比强酸小,pH 原pH稀 pH原n 由于水的电离不可忽视,pH 只能 接近 7(不可能大于 7) 弱碱 c(OH )减小的程度比强碱小,pH 原pH 稀pH原n 由于水的电离不可忽视,pH 只能 接近 7(不可能小于 7) 二、酸碱稀释后的 pH
11、 变化规律 1室温下计算下列酸溶液稀释后的 pH (1)pH2 的盐酸,若加水稀释 10 倍,其 pH 为 3;若加水稀释 10n倍,其 pH 为 2n(n5 时,pH 无限接近于 7)。 (2)若将 pH5 的盐酸加水稀释 103倍,其 pH 接近于 7。 (3)pH2 的醋酸溶液,若加水稀释 10 倍,其 pH 大小范围应是 2pH3。 2室温下计算下列碱溶液稀释后的 pH (1)pH11 的氢氧化钠溶液,若加水稀释 10 倍,其 pH 为 10;若加水稀释 10n倍,其 pH 为 11n(n4 时,pH 无限接近于 7)。 (2)pH11 的氨水,若加水稀释 10n倍,其 pH 大小范围
12、应是(11n)pH11;若无限稀释时, 其 pH 接近于 7。 pH 相等的酸或碱溶液稀释后溶液 pH 的变化示意图 图示 例 5 常温下,关于溶液的稀释下列说法正确的是( ) ApH3 的醋酸溶液稀释 100 倍,pH5 BpH4 的 H2SO4溶液加水稀释 100 倍,溶液中由水电离产生的 c(H )1106 mol L1 C将 1 L 0.1 mol L 1 的 Ba(OH)2溶液稀释为 2 L,pH13 DpH8 的 NaOH 溶液稀释 100 倍,其 pH6 答案 C 解析 A 项,pH3 的醋酸溶液在稀释过程中电离平衡正向移动,稀释 100 倍时,3pH5;B 项,pH4 的H2S
13、O4溶液稀释100 倍时,溶液中的c(H )1106 mol L1,溶液中的c(OH) 水 110 14 110 6 mol L 11108 mol L1,c(H) 水c(OH ) 水110 8 mol L1;C 项,1 L 0.1 mol L 1 Ba(OH) 2溶液稀释到 2 L 时,c(OH )0.2 2 mol L 10.1 mol L1,c(H)1 10 13 mol L1,pH13;D 项,NaOH 是强碱溶液,无论怎么稀释,pH 在常温下不可能成为 6,只能无限接近于 7。 考点 溶液 pH 的计算 题点 酸碱溶液稀释的 pH 计算及变化规律 易错警示 (1)弱酸、弱碱在稀释过程
14、中既有浓度的变化,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。 (2)酸、碱无限稀释,pH 无限接近于 7,但不能超过 7。 例 6 (2018 沈阳调研)某温度下,相同 pH 的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释,溶液 pH 随溶 液体积变化的曲线如图所示。据图判断正确的是( ) A为盐酸稀释时的 pH 变化曲线 Bb 点溶液的导电性比 c 点溶液的导电性强 Ca 点 Kw的数值比 c 点 Kw的数值大 Db 点酸的总浓度大于 a 点酸的总浓度 答案 B 解析 根据电解质的电离平衡特点知:应为醋酸溶液稀释时的 pH 变化曲线,A 项错误; 溶液导电性取决于离子浓度, b 点的
15、H 浓度大, 导电性强, B 项正确; K w的大小取决于温度, C 项错误;相同 pH 的盐酸和醋酸溶液,醋酸溶液浓度远大于盐酸的浓度,稀释到相同体积 时,醋酸溶液()浓度大于盐酸()浓度,D 项错误。 考点 强弱电解质的比较与判断 题点 等体积等 pH 强、弱电解质的比较与判断 思维启迪强、弱酸(碱)稀释时 pH 的变化 稀释弱电解质溶液,能促进弱电解质的电离。pH 相同的强酸与弱酸(强碱和弱碱)溶液,稀释 相同的倍数后,弱酸(弱碱)的 pH 变化小于强酸(强碱)的 pH 变化。 (1)溶液 pH 的计算 碱按碱、酸按酸,同强混合在中间; 异强混合看过量,无限稀释 7 为限。 (2)pH
16、差值2 的两种强酸等体积混合后,pH混pH小0.3 pH 差值2 的两种强碱等体积混合后,pH混pH大0.3 1室温下将 0.1 mol L 1 HCl 溶液和 0.06 mol L1 的 Ba(OH)2溶液等体积混合后,则该溶液 的 pH 是( ) A1.7 B12.3 C12 D1 答案 C 解析 这是强酸和强碱的混合,要先判断混合液的酸碱性。酸中 c(H )0.1 mol L1;碱中 c(OH )0.12 mol L1,等体积混合碱过量,根据pH 的计算方法,要先求c(OH) 余,再求c(H ), 最后求 pH。c(OH ) 余cOH V 碱cH V 酸 V酸V碱 0.01 mol L
17、1,c(H) Kw cOH 余1 10 12 mol L1,则 pHlg c(H)12。 考点 溶液 pH 的计算 题点 强酸、强碱溶液混合的 pH 计算 2(2018 合肥高二月考)将体积均为 10 mL、pH 均为 3 的盐酸和醋酸,加水稀释至 a mL 和 b mL,测得稀释后溶液的 pH 均为 5,则稀释后溶液的体积( ) Aab100 Bab1 000 Cab Dab 答案 C 解析 若 ab,稀释后的 CH3COOH 溶液 pH5,若使 CH3COOH 溶液 pH5,就必须继续 加水稀释,即 ab。 考点 溶液 pH 的计算 题点 酸碱溶液稀释 pH 计算及变化规律 325 时,将
18、 pH3 的盐酸和 pH12 的 NaOH 溶液混合,当混合后溶液的 pH11 时,盐 酸和 NaOH 溶液的体积比是( ) A92 B91 C110 D25 答案 A 解析 pH3 的盐酸中 c(H )103 mol L1, pH12 的 NaOH 溶液中 c(H)1012 mol L1, 由 Kw可求出 NaOH 溶液中 c(OH )102 mol L1,混合溶液中 c(H)1011 mol L1,则混 合溶液中 c(OH )103 mol L1,设盐酸和 NaOH 溶液的体积分别为 a 和 b,则 c(OH) 10 2b103a ab mol L 1103 mol L1,解得 ab92,
19、A 项正确。 考点 溶液 pH 的计算 题点 强酸、强碱溶液混合的 pH 计算 4在室温下,下列叙述正确的是( ) A将 1 mL pH3 的一元酸溶液稀释到 10 mL,若溶液的 pH4,则此酸为弱酸 B将 1 mL 1.010 5 mol L1 盐酸稀释到 1 000 mL,得到 pH8 的盐酸 C用 pH1 的盐酸分别中和 1 mL pH13 的 NaOH 溶液和氨水,NaOH 消耗盐酸的体积大 DpH2 的盐酸与 pH1 的硫酸比较,c(Cl )c(SO2 4) 答案 A 解析 A 项,假设该酸是强酸,稀释 10 倍后,溶液的 pH 为 4,实际上溶液的 pH 小于 4,说 明溶液中存
20、在酸的电离平衡,所以该酸是弱酸;C 项,pH 相同的 NaOH 溶液和氨水,氨水的 物质的量浓度大于氢氧化钠溶液, 所以用 pH1 的盐酸分别中和 1 mL pH13 的 NaOH 溶液 和氨水,氨水消耗盐酸的体积大。 考点 溶液 pH 的计算 题点 关于溶液 pH 计算的综合 5(2018 阜阳高二质检)某温度(t )时,水的离子积 Kw110 12。请完成下列问题: (1)将此温度下 pH11 的 NaOH 溶液与 pH1 的 HCl 溶液等体积混合,混合后溶液的 pH _。 (2)将此温度下 pH11 的 NaOH 溶液 a L 与 pH1 的 H2SO4溶液 b L 混合: 若所得混合
21、溶液呈中性,则 ab_; 若所得混合溶液的 pH2,则 ab_。 答案 (1)6 (2)11 911 解析 (1)此温度下 pH11 的 NaOH 溶液中 c(OH )1101 mol L1, pH1 的 HCl 溶液中 c(H )1101 mol L1, 所以两溶液等体积混合后应恰好完全反应, 则混合后溶液的 pH6。 (2)若所得混合溶液呈中性,则 0.1 mol L 1a L0.1 mol L1b L,所以 ab11; 若所得混合溶液的pH2,则混合后c(H )0.01 mol L1,则nH nOH a Lb L 0.01 mol L 1, 即:0.1 mol L 1b L0.1 mol
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