高中化学专题5溶液中的离子平衡第二单元溶液的酸碱性教学案苏教版必修2.docx

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高中化学专题5溶液中的离子平衡第二单元溶液的酸碱性教学案苏教版必修2

第二单元　溶液的酸碱性

知识条目

必考要求

加试要求

1.水的离子积常数

a

b

2.溶液的酸碱性与溶液中c（H＋）、c（OH－）的关系

a

a

3.pH的概念，pH与溶液酸碱性的关系

a

a

4.pH的简单计算

b

c

5.测定溶液酸碱性的方法，用pH试纸、pH计测定溶液的pH

a

b

能力要求

1.会判断溶液的酸碱性，并能利用简单方法测定溶液的酸碱性。

2.能进行溶液pH的简单计算。

一、水的电离及溶液的酸碱性与c（H＋）、c（OH－）的关系

1．水的电离

水是一种极弱的电解质，能微弱地发生电离，其电离方程式为H2O＋H2OH3O＋＋OH－；可简写为H2OH＋＋OH－，经实验测定无论纯水中，还是稀的电解质溶液中c（H＋）·c（OH－）在一定温度下都是一个常数，称为水的离子积常数，用Kw表示。

由于水的电离是吸热反应，故温度越高电离程度越大，Kw也越大，温度越低电离程度越小，Kw也越小。

其中常温下：

Kw＝c（H＋）·c（OH－）＝1.0×10－14。

2．溶液的酸碱性与c（H＋）、c（OH－）的关系

（1）c（H＋）≥c（OH－），溶液呈酸性，c（H＋）越大，酸性越强。

常温下，c（H＋）≥1.0×10－7mol·L－1＞c（OH－）。

（2）c（H＋）＝c（OH－），溶液呈中性。

常温下，c（H＋）＝c（OH－）＝1.0×10－7mol·L－1。

（3）c（H＋）≤c（OH－），溶液呈碱性，c（OH－）越大，碱性越强。

常温下，c（OH－）＞1.0×10－7mol·L－1＞c（H＋）。

（1）温度越高，水越易电离，c（H＋）·c（OH－）的值越大。

（2）溶液的酸碱性只取决于c（H＋）和c（OH－）的相对大小。

1．下列溶液一定呈中性的是（　　）

A．pH＝7的溶液

B．c（H＋）＝c（OH－）的溶液

C．由强酸、强碱等物质的量反应得到的溶液

D．非电解质溶于水得到的溶液

答案　B

解析　根据c（OH－）与c（H＋）大小判断溶液酸碱性，不受任何限制；由c（H＋）与10－7mol·L－1、pH与7大小推断溶液的酸碱性，只适用在常温下。

pH＝7的溶液未明确为常温，不一定为中性，A错误；等物质的量的强酸与强碱所含的n（H＋）和n（OH－）不一定相等，如硫酸与烧碱，无法判断混合后溶液的酸碱性，C错误；非电解质本身虽不能直接电离产生离子，但与水反应生成能电离的物质也能使溶液显酸性或碱性，如SO2溶于水生成H2SO3，溶液呈酸性，如NH3溶于水生成NH3·H2O，溶液呈碱性，D错误。

2．下列溶液肯定呈酸性的是（　　）

A．含H＋的溶液

B．加酚酞显无色的溶液

C．pH＜7的溶液

D．c（OH－）＜c（H＋）的溶液

答案　D

解析　酸、碱、盐溶液中同时存在氢离子和氢氧根离子，故A错误；酚酞遇酸性和中性溶液都不变色，遇碱性溶液变红，故B错误；溶液的酸碱性是由氢离子和氢氧根离子浓度的相对大小决定的，而不是氢离子浓度或氢氧根浓度绝对值大小，即pH值大小，故C错误；如果氢离子浓度大于氢氧根离子浓度，该溶液一定呈酸性，故D正确。

二、溶液的pH及其与溶液酸碱性的关系

1．溶液的pH

（1）定义：

pH是c（H＋）的负对数，其表达式是pH＝－lg_c（H＋）。

（2）意义：

pH的大小能反映出溶液中c（H＋）的大小，即能表示溶液酸碱性的强弱。

在25℃时，pH>7，表示溶液呈碱性，pH越大，溶液的碱性越强；pH＝7，溶液呈中性；pH<7，表示溶液呈酸性，pH越小，溶液酸性越强。

（3）适用范围：

pH的取值范围为0～14，即只适用于c（H＋）≤1mol·L－1或c（OH－）≤1mol·L－1的电解质溶液，当c（H＋）或c（OH－）≥1mol·L－1时，直接用c（H＋）或c（OH－）表示溶液的酸碱性。

2．测定溶液酸、碱性的方法

（1）pH试纸法

常用的pH试纸有广范pH试纸和精密pH试纸。

前者可以精确到1，后者可以精确到0.1，其测定方法：

把小片试纸放在洁净的表面皿或玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液滴在干燥的pH试纸上，试纸变色后，与标准比色卡对比，即可确定溶液的pH。

（2）pH计测量法：

pH计的精确度较高，可以精确到0.01，测量时可以从仪器上直接读出溶液的pH。

注意　对于HClO、HNO3等具有强氧化性的酸，测定pH只能用pH计而不能用pH试纸，因为会因强氧化性而使试纸褪色。

常温下（25℃）

3．下列有关溶液的酸碱性与pH的说法错误的是（　　）

A．溶液pH越小，酸性越强，反之，碱性越强

B．pH<7的溶液，可能呈酸性

C．当溶液中的c（H＋）或c（OH－）较小时，用pH表示其酸碱性更为方便

D．把pH试纸直接插入待测溶液中，测其pH

答案　D

解析　因pH＝－lgc（H＋），所以pH越小，c（H＋）越大，酸性越强，pH越大，c（OH－）越大，碱性越强，A项正确；在室温下，pH<7的溶液呈酸性，B项正确；当c（H＋）或c（OH－）小于1mol·L－1时，使用pH表示其酸碱性更为方便，故C项正确；用pH试纸测溶液pH时，不能把pH试纸直接插入待测溶液中，正确的做法为取一小片pH试纸，放在洁净的表面皿或玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液点于试纸中央，然后与标准比色卡对照读取数据，D项错误。

三、pH的简单计算

（1）强酸、强碱溶液的pH计算方法

先求出强酸、强碱溶液中的c（H＋），强酸直接由酸的浓度求出，强碱先由碱的浓度求出c（OH－），再根据水的离子积换算出c（H＋），然后用公式pH＝－lg_c（H＋）求出pH。

（2）酸、碱溶液混合后pH计算方法

①强酸与强酸混合

c（H＋）混＝

，然后再求pH。

②强碱与强碱混合

先计算：

c（OH－）混＝

再求c（H＋）混＝

，最后求pH。

③强酸与强碱混合

a．恰好完全反应，溶液呈中性，pH＝7（常温下）。

b．酸过量：

先求c（H＋）余＝

，再求pH。

c．碱过量：

先求c（OH－）余＝

，

再求c（H＋）＝

，然后求pH。

　pH的计算原则

4．在常温下，将pH＝8的NaOH溶液与pH＝10的NaOH溶液等体积混合后，溶液的pH最接近于（　　）

A．8.3B．8.7

C．9D．9.7

答案　D

解析　稀溶液混合体积近似等于两种溶液体积之和。

强碱溶液混合，应按c（OH－）计算：

c（OH－）混＝（1×10－6mol·L－1＋1×10－4mol·L－1）/2＝5.05×10－5mol·L－1，c（H＋）混＝Kw/c（OH－）混≈2×10－10mol·L－1，pH≈9.7。

5．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，则强碱溶液与强酸溶液的体积比是（　　）

A．11∶1B．9∶1

C．1∶11D．1∶9

答案　D

解析　可设碱溶液与酸溶液的体积分别为V碱和V酸，由题意可知，混合后碱过量，可列等式：

＝10－（14－11），解之可得V碱∶V酸＝1∶9。

1．下列溶液一定显酸性的是（　　）

A．溶液中c（OH－）>c（H＋）

B．滴加紫色石蕊溶液后变红色的溶液

C．溶液中c（H＋）＝1×10－6mol·L－1

D．pH<7的溶液

答案　B

解析　判断溶液酸碱性的关键是看c（H＋）和c（OH－）的相对大小，若c（H＋）>c（OH－），溶液呈酸性；而pH<7或c（H＋）>1×10－7mol·L－1显酸性，仅适用于常温时，若温度不确定，就不能用来判断溶液的酸碱性；而B项中可使紫色石蕊溶液变红，则该溶液显酸性。

2．下列说法正确的是（　　）

A．pH＝7的溶液一定显中性

B．pH＝6的溶液一定显酸性

C．c（H＋）＜c（OH－）的溶液一定显碱性

D．c（OH－）＝10－6的溶液一定显酸性

答案　C

解析　根据c（OH－）与c（H＋）大小判断溶液酸碱性，不受任何限制；由c（H＋）与10－7mol·L－1、pH与7大小推断溶液的酸碱性，只适用在常温下，只有C正确。

3．下列叙述正确的是（　　）

A．无论是纯水，还是酸性、碱性或中性稀溶液，在室温下，其c（H＋）·c（OH－）＝1×10－14

B．c（H＋）等于1×10－7mol·L－1的溶液一定是中性溶液

C．0.1mol·L－1CH3COOH溶液的pH＝1

D．任何浓度的溶液都可以用pH来表示其酸性的强弱

答案　A

解析　Kw＝c（H＋）·c（OH－），且Kw只与温度有关，所以，在常温下，纯水、酸性、碱性或中性稀溶液中均有Kw＝1×10－14；在温度不确定时，中性溶液中的c（H＋）不一定等于1×10－7mol·L－1；CH3COOH是弱酸，部分发生电离，则c（H＋）＜0.1mol·L－1，pH＞1；当c（H＋）或c（OH－）大于1mol·L－1时，用pH表示溶液的酸碱性就不方便了，而是直接用c（H＋）或c（OH－）来表示。

4．常温下，下列溶液等体积混合后，所得溶液的pH一定大于7的是（　　）

A．0.1mol·L－1的盐酸和0.1mol·L－1的氢氧化钠溶液

B．0.1mol·L－1的盐酸和0.05mol·L－1的氢氧化钡溶液

C．pH＝4的醋酸溶液和pH＝10的氢氧化钠溶液

D．pH＝4的盐酸和pH＝10的氨水

答案　D

解析　本题考查了酸碱反应后溶液pH的计算及判断。

HCl为一元强酸，NaOH为一元强碱，Ba（OH）2为二元强碱，故等体积等物质的量浓度的HCl与NaOH恰好中和，pH＝7，与Ba（OH）2反应时，c（H＋）＝c（OH－）＝2c[Ba（OH）2]，pH＝7，故A、B错误；pH＝4的醋酸溶液中电离出的c（H＋）＝1×10－4mol·L－1，pH＝10的NaOH溶液电离出的c（OH－）＝1×10－4mol·L－1，因此仅CH3COOH电离出的H＋恰好与NaOH中和，还有大量的CH3COOH分子未电离，故pH<7，同理，D项中氨水过量较多，溶液显碱性，pH>7，故C错误、D正确。

5．根据强、弱电解质概念的不同，完成下列填空：

（1）体积相同、浓度均为0.2mol·L－1的盐酸和CH3COOH溶液，分别加水稀释10倍，溶液的pH分别变成m和n，则m与n的关系为______________。

（2）体积相同、pH均等于1的盐酸和CH3COOH溶液，分别加水稀释m倍、n倍，溶液的pH都变成3，则m与n的关系为______________。

（3）体积相同、pH均等于13的氨水和NaOH溶液，分别加水稀释m倍、n倍，溶液的pH都变成9，则m与n的关系为______________。

答案　

（1）m＜n　

（2）m＜n　（3）m＞n

解析　

（1）加水稀释10倍后，两者的浓度仍相同。

但醋酸是弱电解质，盐酸是强电解质，盐酸中c（H＋）大于醋酸中c（H＋），故m＜n。

（2）原醋酸和盐酸溶液中n（H＋）相同，加水稀释促进醋酸电离，导致醋酸中n（H＋）增大，盐酸溶液中n（H＋）不变，要使稀释后两种溶液的pH相同，则两溶液加水稀释倍数关系为m＜n。

（3）原氨水和NaOH溶液中n（OH－）相同，加水稀释促进NH3·H2O电离，导致氨水中n（OH－）增大，NaOH溶液中n（OH－）不变，要使稀释后两种溶液的pH相同，则两溶液加水稀释倍数关系为m＞n。

[基础过关]

题组一　水的离子积

1．下列说法正确的是（　　）

A．水的电离方程式：

H2O===H＋＋OH－

B．pH＝7的溶液一定是中性溶液

C．升高温度，水的电离程度增大

D．将稀醋酸加水稀释时，c（H＋）减小，c（OH－）也减小

答案　C

2．关于水的离子积常数，下列说法不正确的是（　　）

A．蒸馏水中，c（H＋）·c（OH－）＝1×10－14

B．纯水中，25℃时，c（H＋）·c（OH－）＝1×10－14

C．25℃时，任何以水为溶剂的稀溶液中，c（H＋）·c（OH－）＝1×10－14

D．Kw值随温度升高而增大

答案　A

3．下列关于水的说法中正确的是（　　）

A．水的离子积仅适用于纯水

B．水的电离需要通电

C．升高温度一定使水的离子积增大

D．加入电解质一定会破坏水的电离平衡

答案　C

4．常温下，0.1mol·L－1的NaOH溶液中由水电离出的OH－的物质的量浓度为（　　）

A．0.1mol·L－1B．1.0×10－13mol·L－1

C．1.0×10－7mol·L－1D．无法确定

答案　B

题组二　溶液的酸碱性及测定

5．（2017·天津六校高二期中）下列溶液一定呈酸性的是（　　）

A．pH＝6.8的溶液

B．常温下，由水电离出的c（OH－）＝1×10－13mol·L－1

C．加入酚酞，不显红色的溶液

D．常温下，溶液中的H＋浓度为5×10－7mol·L－1

答案　D

6．将纯水加热至较高温度，下列叙述正确的是（　　）

A．水的离子积变大，pH变小，呈酸性

B．水的离子积不变，pH不变，呈中性

C．水的离子积变小，pH变大，呈碱性

D．水的离子积变大，pH变小，呈中性

答案　D

7．常温下，下列说法错误的是（　　）

A．c（H＋）为1.0×10－4mol·L－1的醋酸溶液的pH＝4

B．0.1mol·L－1某酸溶液的pH＝1

C．0.01mol·L－1氨水的pH＜12

D．pH＝3的醋酸溶液的浓度大于1.0×10－3mol·L－1

答案　B

解析　c（H＋）＝1×10－4mol·L－1，pH＝－lg（1×10－4）＝4，A正确；0.1mol·L－1某酸溶液，若为盐酸pH＝1，若为弱酸pH＞1，B错误；0.01mol·L－1氨水中NH3·H2O部分电离，c（OH－）＜0.01mol·L－1，c（H＋）>1.0×10－12mol·L－1，pH＜12，C正确；醋酸部分电离，pH＝3的醋酸溶液浓度大于1.0×10－3mol·L－1，D正确。

8．下列说法正确的是（　　）

A．强酸的水溶液中不存在OH－

B．pH＝0的溶液是酸性最强的溶液

C．在温度不变时，水溶液中c（H＋）和c（OH－）不能同时增大

D．某温度下，纯水中c（H＋）＝2×10－7mol·L－1，其呈酸性

答案　C

解析　在酸性或碱性水溶液中均存在H＋和OH－，所以A错；pH＝0的溶液中c（H＋）＝1.0mol·L－1，并不是酸性最强的溶液，只是c（H＋）>1.0mol·L－1的溶液用pH表示酸性强弱不再方便，所以B错；在温度一定时，c（H＋）·c（OH－）＝Kw是一个定值，故二者不能同时增大，所以C对；纯水中，c（H＋）＝c（OH－），呈中性，所以D错误。

9．25℃的下列溶液中，碱性最强的是（　　）

A．pH＝11的溶液

B．c（OH－）＝0.12mol·L－1的溶液

C．1L中含有4gNaOH的溶液

D．c（H＋）＝1×10－10mol·L－1的溶液

答案　B

解析　A项，c（OH－）＝1×10－3mol·L－1；B项，c（OH－）＝0.12mol·L－1；C项，c（OH－）＝0.1mol·L－1；D项，c（OH－）＝10－4mol·L－1。

10．用pH试纸测定溶液pH的正确操作是（　　）

A．将一小块试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上，再与标准比色卡对照

B．将一小块试纸用蒸馏水润湿后放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上，再与标准比色卡对照

C．将一小块试纸在待测液中蘸一下，取出后放在表面皿上，与标准比色卡对照

D．将一小块试纸先用蒸馏水润湿后，在待测液中蘸一下，取出后与标准比色卡对照

答案　A

解析　pH试纸不能用蒸馏水润湿，也不能直接放到待测液中，B、C、D错误。

题组三　pH的简单计算

11．[2017·绍兴市柯桥中学高一（下）期末]10mL0.1mol·L－1NaOH溶液与10mL0.15mol·L－1H2SO4溶液混合（混合前后溶液体积变化忽略不计），所得溶液的pH为（　　）

A．1B．13C．3D．11

答案　A

解析　先分别根据n＝cV计算出两溶液中氢离子、氢氧根离子浓度，显然氢离子过量，然后计算出混合液中氢离子浓度，最后根据pH＝－lgc（H＋）计算出混合液的pH。

12．常温时，下列溶液与1.0×10－5mol·L－1的NaOH溶液的pH相同的是（　　）

A．把pH＝6的盐酸稀释1000倍

B．把pH＝10的Ba（OH）2溶液稀释10倍

C．把pH＝8和pH＝10的NaOH溶液等体积混合

D．把pH＝8的NaOH溶液稀释10倍

答案　B

解析　1.0×10－5mol·L－1的NaOH溶液pH＝9。

A项，pH接近7；B项，c（OH－）＝10－5mol·L－1；C项，pH＝9.7；D项，pH接近7。

13．科学家曾提议用酸度（AG）来表示溶液酸碱性，酸度的计算公式是AG＝lg

，下列叙述正确的是（　　）

A．中性溶液的AG＝1

B．酸性溶液的AG＜0

C．常温下0.1mol·L－1NaOH溶液的AG＝12

D．常温下0.1mol·L－1盐酸溶液的AG＝12

答案　D

解析　中性溶液中

＝1，AG＝0，A错误；酸性溶液中，

＞1，AG＞0，B错误；0.1mol·L－1NaOH溶液中，

＝10－12，AG＝－12，C错误；0.1mol·L－1盐酸溶液中，

＝1012，AG＝12，D正确。

[能力提升]

14．现有下列物质①100℃纯水；②25℃0.1mol·L－1HCl溶液；③25℃0.1mol·L－1KOH溶液；④25℃0.1mol·L－1Ba（OH）2溶液。

（1）这些物质与25℃纯水相比，能促进水电离的是________（填序号），能抑制水的电离的是________，水电离出的c（OH－）等于溶液中c（OH－）的出的是________，水电离出的c（H＋）等于溶液中c（H＋）的是________。

（2）从②和③溶液中水的电离度相等，进而可推出结论：

同一温度下，________时，水的电离度相等。

答案　

（1）①　②③④　①②　①③④

（2）酸溶液中的c（H＋）等于碱溶液中的c（OH－）

15．计算25℃时下列溶液的pH：

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

（2）0.001mol·L－1的盐酸，pH＝________。

（3）0.01mol·L－1的NaOH溶液，pH＝________。

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

（5）将pH＝2的HCl溶液与pH＝2的H2SO4溶液以体积为3∶1混合________。

答案　

（1）4　

（2）3　（3）12　（4）2　（5）2

16．下表是不同温度下水的离子积数据：

温度/℃

25

t1

t2

水的离子积

1×10－14

a

1×10－12

试回答下列问题：

（1）若25”“<”或“＝”）1×10－14，作出此判断的理由是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）在t1时，测得纯水中的c（H＋）＝2.4×10－7mol·L－1，则c（OH－）为________。

该温度下，测得某H2SO4溶液中c（SO

）＝5×10－6mol·L－1，该溶液中c（OH－）＝________mol·L－1。

答案　

（1）>　温度升高，水的电离程度增大，离子积增大　

（2）2.4×10－7mol·L－1　5.76×10－9

解析　

（1）水是弱电解质，存在电离平衡，电离时吸热。

所以温度升高，水的电离程度增大，离子积增大。

（2）依据纯水存在电离平衡，水电离出的氢离子浓度和氢氧根离子浓度相等，某温度下纯水中的c（H＋）＝2.4×10－7mol·L－1，则此时溶液中的c（OH－）＝2.4×10－7mol·L－1，Kw＝c（H＋）·c（OH－）＝2.4×10－7×2.4×10－7＝5.76×10－14，该温度下，某H2SO4溶液中c（SO

）＝5×10－6mol·L－1，则溶液中氢离子浓度c（H＋）＝2c（SO

）＝1×10－5mol·L－1，c（OH－）＝5.76×10－14÷10－5mol·L－1＝5.76×10－9mol·L－1。