高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第3章 物质在水溶液中的行为第1节 水与水溶液第2课时学案设计

第2课时　水溶液的酸碱性与pH

1．溶液的酸碱性与溶液中c平(H＋)和c平(OH－)的关系

[名师点拨]　用c平(H＋)和c平(OH－)的相对大小来判断溶液的酸碱性，不受温度的影响。

2．溶液的pH

(1)概念：pH是c平(H＋)的负对数，其表达式是pH＝－lg_c平(H＋)。

(2)25 ℃时，溶液的酸碱度与c平(H＋)、pH的关系(如图所示)：

3．溶液酸碱度的测量方法

(1)酸碱指示剂法(只能测定溶液的pH范围)：

　　(2)pH试纸法：取一小块pH试纸置于干燥洁净的玻璃片或表面皿上，用干燥洁净的玻璃棒蘸取待测溶液点在试纸上，当试纸颜色变化稳定后与标准比色卡对照，读出pH(整数)。

(3)酸度计法：精确测量溶液的pH的方法(读至小数点后2位)。

[名师点拨]

(1)一定温度下的溶液中KW＝c平(H＋)·c平(OH－)是一定值，当c平(H＋)增大时，c平(OH－)减小，反之亦然，此增彼减。

(2)c平(H＋)＝10－7  mol·L－1的溶液不一定呈中性，只有在常温下，c平(H＋)＝10－7  mol·L－1的溶液才呈中性，而在其他温度下不呈中性。

1．下列溶液一定呈碱性的是(　　)

A．由水电离出的H＋的浓度为10－12 mol·L－1(25 ℃)的溶液

B．pH＜7的溶液

C．使石蕊试液呈紫色的溶液

D．常温下，pH＝10的氨水与pH＝4的盐酸等体积混合后的溶液

解析：选D　A项，溶液中水的电离被抑制，该溶液可能为酸溶液，错误；B项，未指明温度，如100 ℃时pH＝6的溶液呈中性，错误；C项，石蕊试液呈紫色时，pH为5.0～8.0，此时溶液可能呈酸性、中性或碱性，错误；D项，常温下，pH＝10的氨水与pH＝4的盐酸等体积混合后氨水过量，溶液呈碱性，正确。

2．下列关于用pH试纸测定溶液酸碱度的说法正确的是(　　)

A．使用pH试纸测定溶液的pH时一定要润湿

B．使用pH试纸测定某NaOH溶液pH为8.2

C．使用pH试纸测定氯水的pH为5

D．使用pH试纸测定溶液的酸碱度不如酸度计准确

解析：选D　使用pH试纸时一定不能润湿，A项错误；使用pH试纸测定溶液的pH只能为整数，B项错误；使用pH试纸不能测定氯水的pH，因为氯水中的HClO具有漂白性，pH试纸不能准确显示变色后的颜色，C项错误；pH试纸只能粗测溶液的pH，酸度计能准确测定溶液的pH，D项正确。

1．单一溶液pH的计算

2．混合溶液pH的计算

3．酸、碱溶液稀释时pH的变化与计算

(1)酸、碱溶液稀释时pH的计算

(2)酸、碱溶液稀释时pH的变化趋势

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－)的物质的量(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－)的物质的量会不断增多。

[名师点拨]

(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，然后计算混合后的OH－或H＋的浓度。

(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平(H＋)，因此一定要注意溶液的温度，只有室温时KW＝1.0×10－14 mol2·L－2。

(3)一定pH的强碱与强碱混合后求pH。在计算过程中一定用OH－的浓度计算混合后的OH－的浓度，H＋的浓度必须通过c平(H＋)＝求出。

(4)两种强酸等体积混合时，若二者pH之差≥2，则pH混＝pH小＋0.3；两种强碱等体积混合时，若二者pH之差≥2，则pH混＝pH大－0.3。

(5)计算混合溶液的pH时，一般忽略两溶液混合时体积的变化，即混合液的总体积等于两溶液的体积之和。

(6)对于物质的量浓度相同的强酸和弱酸(或强碱和弱碱)溶液，虽然起始时溶液的pH不同，但若稀释相同倍数，仍是强酸(或强碱)的pH的变化幅度大。

1．常温下，某H2SO4溶液的浓度是0.05 mol·L－1，此溶液的pH(　　)

A．1  B．2

C．5  D．6

解析：选A　c平(H＋)＝0.05 mol·L－1×2＝0.1 mol·L－1，则pH＝－lg c平(H＋)，故pH＝1。

2．常温下，pH＝13的强碱溶液与pH＝2的强酸溶液混合，所得混合液的pH＝11，则强碱与强酸的体积比是(　　)

A．11∶1  B．9∶1

C．1∶11  D．1∶9

解析：选D　可根据溶液混合反应后剩余的OH－的浓度列式求解，以下标1表示酸，下标2表示碱，则混合前碱中c平(OH－)2＝0.1  mol·L－1，酸中c平(H＋)1＝0.01  mol·L－1，则c平(OH－)余＝＝1.0×10－3  mol·L－1，解得V2∶V1＝1∶9。

3．计算25 ℃时下列溶液的pH。

(1)1 mL pH＝2的H2SO4加水稀释至100 mL，pH＝________。

(2)0.001 mol·L－1盐酸，pH＝________。

(3)0.01 mol·L－1 NaOH溶液，pH＝________。

(4)0.015 mol·L－1硫酸与0.01 mol·L－1 NaOH等体积混合，混合溶液的pH＝________。

解析：(1)强酸稀释100倍，pH变化2个单位，即稀释后溶液的pH＝4。

(2)c平(H＋)＝10－3 mol·L－1，pH＝3。

(3)c平(OH－)＝0.01 mol·L－1，c平(H＋)＝＝10－12 mol·L－1，pH＝－lg 10－12＝12。

(4)酸碱发生中和反应时，酸过量，则c平(H＋)混＝ mol·L－1＝0.01 mol·L－1，pH＝－lg 0.01＝2。

答案：(1)4　(2)3　(3)12　(4)2

[分级训练·课课过关]_________________________________________________________

1．某温度时，KW＝1.0×10－12 mol2·L－2，若在该温度时，某溶液的c平(H＋)＝1.0×10－7 mol·L－1，则该溶液(　　)

A．呈酸性  B．呈碱性

C．呈中性   D.＝100

解析：选B　溶液中的c平(H＋)＝1.0×10－7 mol·L－1，则c平(OH－)＝＝1.0×10－5 mol·L－1，所以c平(H＋)＜c平(OH－)，溶液显示碱性，所以B正确，A、C错误；＝＝，所以D错误。

2．室温下，pH＝5的盐酸和pH＝9的氢氧化钠溶液以体积比11∶9混合，则混合液的pH为(　　)

A．7.2  B．8

C．6  D．无法计算

解析：选C　pH＝5的盐酸中c平(H＋)＝1×10－5  mol·L－1，pH＝9的NaOH溶液中c平(OH－)＝1×10－5  mol·L－1，设两溶液的体积分别为11V和9V，由于酸过量，所得混合溶液中c平(H＋)混＝ mol·L－1＝1×10－6 mol·L－1，即混合溶液的pH＝6，C项正确。

3．下列关于溶液的酸碱性，说法正确的是(　　)

A．pH＝7的溶液呈中性

B．中性溶液中一定有c平(H＋)＝1.0×10－7 mol·L－1

C．在100 ℃时，纯水的pH<7，因此显酸性

D．c平(OH－)＝c平(H＋)的溶液呈中性

解析：选D　当溶液中c平(H＋)＝c平(OH－)时呈中性；c平(H＋)>c平(OH－)时呈酸性；c平(H＋)<c平(OH－)时呈碱性。

4．常温下，关于溶液的稀释，下列说法正确的是(　　)

A．pH＝3的醋酸溶液稀释100倍，pH＝5

B．pH＝4的H2SO4溶液加水稀释100倍后，溶液中由水电离产生的c平(H＋)＝1×10－6 mol·L－1

C．将1 L 0.1 mol·L－1 Ba(OH)2溶液稀释为2 L，pH＝13

D．pH＝8的NaOH溶液稀释100倍，其pH＝6

解析：选C　将1 L 0.1 mol·L－1 Ba(OH)2溶液加水稀释为2 L，溶液中c平(OH－)＝＝0.1 mol·L－1，则c平(H＋)＝10－13 mol·L－1，所以pH＝13，故C正确。

5．计算下列溶液的pH。

(1)某H2SO4溶液的浓度是0.005  mol·L－1：

①此溶液的pH＝________；

②用水稀释到原来体积的100倍，pH＝________。

(2)pH＝3的盐酸与pH＝5的盐酸等体积混合，pH＝________。

(3)常温下，pH＝10和pH＝13的两种NaOH溶液等体积混合，pH＝________。

(4)常温下，pH＝12的NaOH溶液和pH＝4的HCl溶液等体积混合，pH＝________。

解析：(1)①c平(H＋)＝0.005  mol·L－1×2＝0.01  mol·L－1，pH＝－lg 10－2＝2。

②c平(H＋)＝0.01  mol·L－1÷100＝1×10－4  mol·L－1，pH＝－lg 10－4＝4。

(2)c平(H＋)＝ mol·L－1≈5×10－4  mol·L－1，pH＝－lg(5×10－4)＝4－lg 5≈3.3。

(3)因为混合后的溶液呈碱性，c平(OH－)＝ mol·L－1≈5×10－2  mol·L－1，故c平(H＋)＝ mol·L－1＝2×10－13  mol·L－1，pH＝－lg(2×10－13)＝13－lg 2≈12.7。

(4)NaOH溶液中c平(OH－)＝10－2  mol·L－1，HCl溶液中c平(H＋)＝10－4  mol·L－1。二者等体积混合，碱过量，反应后的溶液呈碱性。c平(OH－)混＝ mol·L－1≈5×10－3 mol·L－1，故c平(H＋)混＝ mol·L－1＝2×10－12  mol·L－1，故pH＝－lg(2×10－12)＝12－lg 2≈11.7。

答案：(1)①2　②4　(2)3.3　(3)12.7　(4)11.7