【重點(diǎn)推薦】人教版高中化學(xué)選修四第三章第二節(jié)第2課時(shí)

高中化學(xué)學(xué)習(xí)材料（精心收集**整理制作）第2課時(shí)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液混合時(shí)溶液pH的計(jì)算[目標(biāo)要求]1.掌握溶液的pH的測(cè)定方法，理解溶液酸堿性與溶液中c(H＋)與c(OH－)相對(duì)大小有關(guān)。2.會(huì)用pH計(jì)測(cè)定中和反應(yīng)過程中溶液pH的變化，繪制滴定曲線。3.能進(jìn)行溶液pH的簡(jiǎn)單計(jì)算。一、單一溶液pH的計(jì)算1．計(jì)算方法酸：c(酸)eq\o(→,\s\up7(電離))c(H＋)→pH堿：c(堿)eq\o(→,\s\up7(電離))c(OH－)eq\o(→,\s\up7(KW))c(H＋)→pH2．強(qiáng)酸和強(qiáng)堿溶液的pH計(jì)算(1)強(qiáng)酸(以cmol·L－1的HnA為例)c(H＋)＝ncmol·L－1pH＝－lgc(H＋)＝－lg_nc(2)強(qiáng)堿(以cmol·L－1的B(OH)n為例)c(OH－)＝ncmol·L－1c(H＋)＝KW/nc→pH＝－lgc(H＋)＝14＋lgnc二、混合溶液pH的計(jì)算1．兩強(qiáng)酸混合c(H＋)混合＝eq\f(c1H＋·V1＋c2H＋·V2,V1＋V2)→pH2．兩強(qiáng)堿混合c(OH－)混合＝eq\f(c1OH－·V1＋c2OH－·V2,V1＋V2)eq\o(→,\s\up7(KW))c(H＋)→pH3．強(qiáng)酸強(qiáng)堿混合(1)強(qiáng)酸與強(qiáng)堿正好完全反應(yīng)，溶液呈中性，c(H＋)＝c(OH－)。如室溫下，中性溶液的c(H＋)＝10－7mol·L－1，pH＝7。(2)強(qiáng)酸與強(qiáng)堿混合時(shí)，若酸過量，則求c(H＋)過量，若堿過量，則求c(OH－)過量，繼而計(jì)算pH。知識(shí)點(diǎn)一強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液pH的計(jì)算1．常溫下，某溶液中由水電離產(chǎn)生的c(H＋)＝1×10－11mol·L－1，則該溶液的pH可能是()A．4B．7C．8D．11答案D解析由題意知由水電離產(chǎn)生的c(H＋)＝1×10－11mol·L－1<1×10－7mol·L－1，抑制了水的電離，可能是酸，也可能是堿，若是酸，c(H＋)＝1×10－3mol·L－1，pH＝3，若是堿，c(OH－)＝1×10－3mol·L－1，pH＝11。2．常溫下某氫氧化鈉溶液的濃度為0.01mol·L－1，則該溶液的pH值為________。答案12解析強(qiáng)堿溶液中，c(OH－)等于堿的濃度，可先由溶液的物質(zhì)的量濃度求出c(OH－)，再利用KW求出溶液中的c(H＋)，最后根據(jù)pH值定義求溶液的pH值。c(OH－)＝c(NaOH)＝0.01mol·L－1，則c(H＋)＝1×10－12mol·L－1，pH＝12。知識(shí)點(diǎn)二強(qiáng)酸、強(qiáng)堿用水稀釋后pH的計(jì)算3．將體積均為10mL、pH均為3的鹽酸和醋酸，加入水稀釋至amL和bmL，測(cè)得稀釋后溶液的pH均為5，則稀釋后溶液的體積()A．a(chǎn)＝b＝100B．a(chǎn)＝b＝1000C．a(chǎn)<bD．a(chǎn)>b答案C解析鹽酸是強(qiáng)電解質(zhì)，完全電離。在加水稀釋過程中鹽酸電離出的H＋的物質(zhì)的量不會(huì)增加。溶液中c(H＋)與溶液體積成反比，故加水稀釋時(shí)，c(H＋)會(huì)隨著水的加入而變小。醋酸是弱電解質(zhì)，發(fā)生部分電離。在加水稀釋過程中未電離的醋酸分子發(fā)生電離，從而使溶液中H＋的物質(zhì)的量增加，而c(H＋)與溶液體積同樣成反比，這就使得此溶液中c(H＋)受到n(H＋)增加和溶液體積V增加的雙重影響。很明顯，若將鹽酸和醋酸同等程度的稀釋到體積都為amL，則鹽酸的c(H＋)比醋酸的c(H＋)小。若要稀釋到兩溶液的c(H＋)相等，則醋酸應(yīng)該繼續(xù)稀釋，則有b>a。4.pH＝2的X、Y、Z三種酸的溶液各1mL，分別加入水稀釋到1000mL，其pH與溶液體積(V)的變化關(guān)系如圖所示，下列說法中錯(cuò)誤的是()A．X是強(qiáng)酸，Y和Z是弱酸B．稀釋前的濃度大小為c(Z)>c(Y)>c(X)C．稀釋前電離程度大小為X>Y>ZD．pH＝2時(shí)，X、Y、Z都是稀溶液答案D解析本題考查電解質(zhì)溶液稀釋過程中電離程度、pH變化以及識(shí)圖能力。pH＝2的酸溶液中c(H＋)＝0.01mol·L－1，當(dāng)將其稀釋到原溶液體積的1000倍時(shí)，若為強(qiáng)酸，則稀釋后的c(H＋)＝10－5mol·L－1，此時(shí)pH＝5；若為弱酸，由于稀釋過程中電離程度增大，使n(H＋)增大，則稀釋后的c(H＋)>10－5mol·L－1，此時(shí)pH<5。由三條曲線的變化趨勢(shì)可知，Z表示濃的弱酸溶液稀釋過程中的pH變化，X、Y表示稀溶液稀釋過程中pH的變化，因?yàn)閄為強(qiáng)酸，Y為弱酸，要使pH均為2，則c(Y)>c(X)；pH＝2時(shí)，X已完全電離，而弱酸在稀溶液中比在濃溶液中電離程度大。知識(shí)點(diǎn)三強(qiáng)酸與強(qiáng)酸(或強(qiáng)堿與強(qiáng)堿)混合溶液pH的計(jì)算5．兩種不同濃度的NaOH溶液，c(H＋)分別為1×10－14mol·L－1和1×10－10mol·L－1。將此兩溶液等體積混合后，所得溶液中的c(H＋)是()A．1×(10－14＋10－10)mol·L－1B.eq\f(1×10－14＋10－10,2)mol·L－1C．2×10－10mol·L－1D．2×10－14mol·L－1答案D解析堿溶液中應(yīng)先求出c混(OH－)＝eq\f(100·V＋10－4·V,2V)mol·L－1≈5×10－1mol·L－1，所以c混(H＋)＝eq\f(10－14,5×10－1)mol·L－1＝2×10－14mol·L－1。6．pH＝2和pH＝4的兩種稀硫酸，等體積混合后，下列結(jié)論正確的是()A．c(H＋)＝1×10－3mol·L－1B．c(OH－)＝2×10－12mol·L－1C．pH＝2.3D．pH＝3答案C解析強(qiáng)酸等體積混合，c混(H＋)＝eq\f(10－2V＋10－4V,2V)mol·L－1＝5.05×10－3mol·L－1，則pH＝－lgc混(H＋)＝－lg(5.05×10－3)＝2.3。7．25℃時(shí)，若pH＝a的10體積某強(qiáng)酸溶液與pH＝b的1體積某強(qiáng)堿溶液混合后溶液呈中性，則混合之前該強(qiáng)酸的pH與強(qiáng)堿的pH之間應(yīng)滿足的關(guān)系()A．a(chǎn)＋b＝14B．a(chǎn)＋b＝13C．a(chǎn)＋b＝15D．a(chǎn)＋b＝7答案C解析酸中n(H＋)＝10－a×10，堿中n(OH－)＝eq\f(10－14,10－b)×1＝10－14＋b，根據(jù)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。練基礎(chǔ)落實(shí)1．25℃時(shí)，某溶液中由水電離產(chǎn)生的c(H＋)和c(OH－)的乘積為1×10－18，則下列說法正確的是()A．該溶液的pH一定是9B．該溶液的pH可能為5C．該溶液的pH可能是7D．不會(huì)有這樣的溶液答案B解析該溶液中水提供的c水(OH－)＝c水(H＋)＝1×10－9mol·L－1。顯然遠(yuǎn)比純水提供的c(H＋)和c(OH－)小得多，這說明水的電離受到了酸或堿的抑制。若為酸溶液，則酸提供的c(H＋)＝1×10－5mol·L－1，pH＝5；若為堿溶液，則堿提供的c(OH－)＝1×10－5mol·L－1，即pH＝9。2．在常溫下，將pH＝8的NaOH溶液與pH＝10的NaOH溶液等體積混合后，溶液的pH最接近于()A．8.3B．8.7C．9D．9.7答案D解析本題考查有關(guān)混合溶液pH的計(jì)算。有關(guān)稀溶液混合，總體積近似等于兩種溶液體積之和。強(qiáng)堿溶液混合，應(yīng)按c(OH－)計(jì)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。3.pH＝2的A、B兩種酸溶液各1mL，分別加水稀釋到1000mL，其溶液的pH與溶液體積(V)的關(guān)系如圖所示，則下列說法中正確的是()A．A、B兩種酸溶液物質(zhì)的量濃度一定相等B．稀釋后A酸溶液的酸性比B酸溶液強(qiáng)C．a(chǎn)＝7時(shí)，A是強(qiáng)酸，B是弱酸D．若A、B都是弱酸，則5>a>2答案D4．將100mL0.001mol·L－1的鹽酸和50mLpH＝3的硫酸溶液混合后，所得溶液的pH為()A．4.5B．2.7C．3.3D．3答案D解析兩種酸混合后，溶液中的c(H＋)＝＝0.001mol·L－1，所以溶液的pH＝－lgc(H＋)＝－lg0.001＝3。練方法技巧5.某溫度下，相同pH值的鹽酸和醋酸溶液分別加水稀釋，平衡pH值隨溶液體積變化的曲線如圖所示。據(jù)圖判斷正確的是()A．Ⅱ?yàn)辂}酸稀釋時(shí)的pH值變化曲線B．b點(diǎn)溶液的導(dǎo)電性比c點(diǎn)溶液的導(dǎo)電性強(qiáng)C．a(chǎn)點(diǎn)KW的數(shù)值比c點(diǎn)KW的數(shù)值大D．b點(diǎn)酸的總濃度大于a點(diǎn)酸的總濃度答案B解析本題考查了強(qiáng)酸和弱酸的稀釋規(guī)律，解題時(shí)要注意弱酸在稀釋時(shí)還會(huì)繼續(xù)電離。pH相同的鹽酸(強(qiáng)酸)和醋酸(弱酸)，稀釋相同的倍數(shù)時(shí)，因醋酸在稀釋時(shí)仍不斷地電離，故鹽酸的pH增大的多，故曲線Ⅰ代表鹽酸稀釋時(shí)pH的變化曲線，A錯(cuò)誤；不斷加水稀釋時(shí)，溶液中c(H＋)不斷減小，導(dǎo)電性減弱，B正確；因?yàn)镵W僅僅是溫度的函數(shù)，因?yàn)槭窃谙嗤臏囟认?，故a點(diǎn)KW與c點(diǎn)KW的數(shù)值相同，C錯(cuò)誤；因鹽酸和醋酸的pH相同，則c(醋酸)>c(鹽酸)，稀釋相同的倍數(shù)，由于醋酸存在電離平衡，故仍有c(醋酸)>c(鹽酸)，D錯(cuò)誤。6．有關(guān)pH計(jì)算結(jié)果一定正確的是()①?gòu)?qiáng)酸pH＝a，加水稀釋到10n倍，則pH＝a＋n②弱酸pH＝a，加水稀釋到10n倍，則pH<a＋n(a＋n<7)③強(qiáng)堿pH＝b，加水稀釋到10n倍，則pH＝b－n④弱堿pH＝b，加水稀釋到10n倍，則pH>b－n(b－n>7)A．①②B．②③C．③④D．②④答案D解析本題考查溶液稀釋的pH計(jì)算。強(qiáng)酸、強(qiáng)堿稀釋時(shí)，其稀釋的離子分別為H＋、OH－，故酸的稀釋pH與堿的稀釋pH在計(jì)算上不同。若為強(qiáng)酸時(shí)，pH＝a，c(H＋)＝10－amol·L－1，加水稀釋到10n倍，稀釋后c(H＋)＝10－(a＋n)mol·L－1，則pH＝n＋a，但這時(shí)稀釋程度不大，當(dāng)(a＋n)接近7時(shí)，應(yīng)考慮水的電離，此時(shí)(a＋n)<7，故A不完全正確。若為強(qiáng)堿時(shí)，pH＝b，則c(H＋)＝10－bmol·L－1，即c(OH－)＝10－14＋bmol·L－1，加水稀釋到10n倍后，c(OH－)＝10－14＋b－nmol·L－1，換算成c(H＋)＝10n－bmol·L－1，即pH＝b－n。同理，稀釋到很稀時(shí)，應(yīng)考慮水的電離，此時(shí)(b－n)>7。弱酸與弱堿稀釋時(shí)除考慮稀釋因素外，還要考慮稀釋對(duì)水電離的促進(jìn)。7.某溫度下的水溶液中，c(H＋)＝10xmol·L－1，c(OH－)＝10ymol·L－1，x和y的關(guān)系如圖所示。計(jì)算：(1)該溫度下水的離子積為多少？(2)該溫度下，0.01mol·L－1的NaOH溶液的pH為多少？答案(1)1.0×10－15(2)13解析(1)由圖象知，KW＝c(H＋)·c(OH－)＝1.0×10x＋y＝1.0×10－15(2)在0.01mol·L－1NaOH溶液中c(OH－)＝0.01mol·L－1，c(H＋)＝eq\f(KW,cOH－)＝eq\f(1.0×10－15,0.01)＝1.0×10－13mol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝13。練綜合拓展8．溫度t℃時(shí)，某NaOH稀溶液中c(H＋)＝10－amol·L－1，c(OH－)＝10－bmol·L－1，已知a＋b＝12，請(qǐng)回答下列問題：(1)該溫度下水的離子積常數(shù)KW＝________。(2)該NaOH溶液中NaOH的物質(zhì)的量濃度為__________，該NaOH溶液中由水電離出的c(OH－)為__________。(3)給該NaOH溶液加熱，pH________(填“變大”、“變小”或“不變”)。答案(1)10－12(2)10－bmol·L－110－amol·L－1(3)變小解析(1)KW＝c(H＋)·c(OH－)＝10－a·10－b＝10－(a＋b)＝10－12(2)c(NaOH)＝c(OH－)＝10－bmol·L－1；該溶液中c(H＋)＝10－amol·L－1，NaOH溶液中的H＋全是水電離的，c(H＋)水電離＝c(OH－)水電離＝10－amol·L－1。(3)溫度升高時(shí)，KW變大，而c(H＋)＝eq\f(KW,cOH－)，所以c(H＋)變大，pH變小。9．(1)pH＝2的某酸稀釋100倍，pH________4，pH＝12的某堿稀釋100倍，pH________10。(2)室溫時(shí)，將pH＝5的H2SO4溶液稀釋10倍，c(H＋)∶c(SOeq\o\al(2－,4))