2022高考化学第8章水溶液中的离子平衡第2节水的电离和溶液的酸碱性考点2溶液的酸碱性和pH讲与练含解析

第八章　水溶液中的离子平衡李仕才考点二　溶液的酸碱性和pH　　　　　　　　　　　　　　1．溶液的酸碱性溶液的酸碱性取决于溶液中c(H＋)与c(OH－)的相对大小2.pH(1)定义：pH＝－lgc(H＋)。(2)适用范围：通常应用于c(H＋)、c(OH－)都较小的稀溶液，小于1mol/L。(3)表示意义：溶液酸性越强，c(H＋)越大，pH越小；溶液碱性越强，c(H＋)越小，pH越大。3．pH的测量方法(1)酸碱指示剂法12\n取待测液滴加酸碱指示剂，通过观察溶液颜色的变化来确定溶液的酸碱性。常用的酸碱指示剂有石蕊、甲基橙、酚酞试液。其颜色变化及pH变色范围：(2)pH试纸法把小片试纸放在表面皿或玻璃片上，用洁净干燥的玻璃棒蘸取待测液滴在干燥的pH试纸的中部，观察变化稳定后的颜色，与标准比色卡对比即可确定溶液的pH。(3)pH计法用仪器精确测量溶液的pH。判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．任何温度下，利用H＋和OH－浓度的相对大小均可判断溶液的酸碱性。(　√　)2．某溶液的c(H＋)>10－7mol·L－1，则该溶液呈酸性。(　×　)3．用蒸馏水润湿的pH试纸测溶液的pH，一定会使结果偏低。(　×　)4．一定温度下，pH＝a的氨水溶液，稀释10倍后，其pH＝b，则a＝b＋1。(　×　)5．25℃时，pH＝4.5的番茄汁中c(H＋)是pH＝6.5的牛奶中c(H＋)的2倍。(　×　)6．25℃时，某溶液中水电离出的c(H＋)＝10－13，则该溶液的pH一定为13。(　×　)7．常温下，pH＝3的盐酸和pH＝12的NaOH溶液等体积混合所得溶液呈碱性。(　√　)8．25℃时，pH＝2的CH3COOH和pH＝12的NaOH溶液等体积混合所得溶液呈中性。(　×　)9．25℃时，pH＝2的盐酸和pH＝12的氨水等体积混合所得溶液呈酸性。(　×　)12\n1．pH范围在0～14之间，pH＝0的溶液并非没有H＋，而是c(H＋)＝1mol·L－1；pH＝14的溶液并非没有OH－，而是c(OH－)＝1mol·L－1。2．溶液显酸碱性的实质是溶液中c(H＋)与c(OH－)的相对大小。利用c(H＋)大于、小于或等于1×10－7mol·L－1或pH大于、小于或等于7来判断溶液的酸碱性，利用pH判断前提条件是在常温下。3．使用pH试纸测溶液pH时用蒸馏水润湿相当于将待测液稀释。12\n4．不能用pH试纸测定“漂白性”溶液的pH。5．使用pH试纸测溶液的pH，读数只读取整数，如pH＝2。6．室温下，已知酸和碱pH之和的溶液等体积混合酸碱性分析(1)两强混合：①若pH之和等于14，则混合后溶液显中性，pH＝7。②若pH之和大于14，则混合后溶液显碱性，pH>7。③若pH之和小于14，则混合后溶液显酸性，pH<7。(2)一强一弱混合——“谁弱显谁性”。pH之和等于14时，一元强酸和一元弱碱等体积混合呈碱性；一元强碱和一元弱酸等体积混合呈酸性。溶液的酸碱性与pH1．下列溶液一定呈中性的是(　　)A．c(H＋)＝c(OH－)＝10－6mol·L－1的溶液B．pH＝7的溶液C．使石蕊试液呈紫色的溶液D．酸与碱恰好完全反应生成正盐的溶液解析：溶液呈中性，则c(H＋)＝c(OH－)，A正确；和常温时相比，如果升高温度，水的Kw增大，pH＝7的溶液则会显碱性，B错误；常温下在pH＝5～8的溶液中石蕊均显紫色，所以C项中溶液可显酸性或碱性；D项中生成的正盐如果能够水解，溶液有可能不呈中性。答案：A2．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，在常温下，其c(H＋)·c(OH－)＝1×10－14B．c(H＋)＝1×10－7mol·L－1的溶液一定是中性溶液C．0.2mol·L－1CH3COOH溶液中的c(H＋)是0.1mol·L－1CH3COOH溶液中的c(H＋)的2倍D．任何浓度的溶液都可以用pH来表示其酸性的强弱解析：B项，没有指明温度，所以c(H＋)＝10－7mol·L－1的溶液不一定是中性溶液；C项，对于弱电解质，浓度越大，电离程度越小，所以0.2mol·L－1CH3COOH溶液中c(H＋)小于0.1mol·L－1CH3COOH溶液中c(H＋)的2倍；D项H＋浓度大于1mol·L－1或OH－浓度大于1mol·L－1的溶液一般不用pH表示。12\n答案：A3．常温下，下列叙述不正确的是(　　)A．c(H＋)>c(OH－)的溶液一定显酸性B．pH＝3的弱酸溶液与pH＝11的强碱溶液等体积混合后溶液呈酸性C．pH＝5的硫酸溶液稀释到原来的500倍，稀释后c(SO)与c(H＋)之比约为1∶10D．中和10mL0.1mol·L－1醋酸与100mL0.01mol·L－1醋酸所需NaOH的物质的量不同解析：B项，pH＝3的弱酸溶液与pH＝11的强碱溶液等体积混合，弱酸浓度大，有大量剩余，反应后溶液显酸性。C项，pH＝5的硫酸溶液稀释到原来的500倍，则溶液接近于中性，c(H＋)约为10－7mol·L－1，c(SO)＝10－5/(2×500)＝10－8mol·L－1，则c(SO)∶c(H＋)＝1∶10。D项，两份醋酸的物质的量相同，则所需NaOH的物质的量相同，错误。答案：D4．下列说法正确的是(　　)A．酸式滴定管和量筒都没有“0”刻度线B．使用pH试纸时，不能润湿，否则一定会使测定结果不准确C．若用水润湿过的pH试纸去测pH相等的H2SO4和H3PO4，H3PO4的误差更大D．pH试纸在酸性较强的环境中显红色，在碱性较强的环境中显蓝色解析：酸式滴定管有“0”刻度线，A项错误；pH试纸不能润湿，若溶液呈酸性或碱性，测定结果一定有误差，若呈中性，无误差，B项错误；由于H3PO4是弱酸，H2SO4是强酸，稀释相同倍数后，H3PO4的pH增加的比H2SO4小，所以H2SO4的误差大，C项错误。答案：D5．已知温度T时水的离子积常数为Kw，该温度下，将浓度为amol·L－1的一元酸HA与bmol·L－1的一元碱BOH等体积混合。可判定该溶液呈中性的依据是(　　)A．a＝bB．混合溶液的pH＝7C．混合溶液中，c(H＋)＝mol·L－1D．混合溶液中，c(H＋)＋c(B＋)＝c(OH－)＋c(A－)解析：A.a＝b，则二者恰好中和，但反应生成的盐的种类不能确定，酸碱性也不能确定，错误；B.由于水的电离平衡常数只与温度有关，温度没有指明是室温，所以混合溶液的pH＝7不能确定溶液呈中性，错误；C.由于c(H＋)·c(OH－)＝Kw，若混合溶液中，c(H＋)＝mol·L－1，则c(H＋)＝c(OH－)，溶液呈中性，正确；D.根据电荷守恒，混合溶液中始终存在c(H＋)＋c(B＋)＝c(OH－)＋c(A－)，错误。答案：C6．在室温下等体积的酸和碱的溶液，混合后pH一定小于7的是(　　)12\nA．pH＝3的硝酸跟pH＝11的氢氧化钾溶液B．pH＝3的盐酸跟pH＝11的氨水C．pH＝3的硫酸跟pH＝11的氢氧化钠溶液D．pH＝3的醋酸跟pH＝11的氢氧化钡溶液解析：pH＝3的硝酸中c(H＋)＝1×10－3mol/L，pH＝11的氢氧化钾溶液中c(OH－)＝1×10－3mol/L，在室温下等体积混合后，pH＝7，故A错误；pH＝3的盐酸中c(H＋)＝1×10－3mol/L，pH＝11的氨水中c(OH－)＝1×10－3mol/L，则在室温下等体积混合后，氨水过量，pH>7，故B错误；pH＝3的硫酸中c(H＋)＝1×10－3mol/L，pH＝11的氢氧化钠溶液中c(OH－)＝1×10－3mol/L，在室温下等体积混合后，pH＝7，故C错误；pH＝3的醋酸c(H＋)＝1×10－3mol/L，pH＝11的氢氧化钡溶液中c(OH－)＝1×10－3mol/L，由于醋酸为弱酸，c(CH3COOH)>1×10－3mol/L，则在室温下等体积混合后，醋酸过量，pH<7，故D正确。答案：D7．下表是不同温度下水的离子积数据：温度(℃)25t1t2水的离子积常数1×10－14α1×10－12试回答下列问题：(1)若25<t1<t2，则α________(填“>”“<”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。(3)t2℃下，①0.01mol·L－1的氢氧化钠溶液的pH＝________。②若10体积的某强酸溶液与1体积的某强碱溶液混合后溶液呈中性，则混合之前，该强酸的pH数值pH1与强碱的pH数值pH2之间应满足的关系是________。解析：(1)水是弱电解质，存在电离平衡，电离吸热。所以温度升高，水的电离程度增大，离子积增大；(2)水电离出的氢离子浓度和氢氧根离子浓度相同，某温度下纯水中的c(H＋)＝2.4×10－7mol·L－1，则此时纯水中的c(OH－)＝2.4×10－7mol·L－1，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是1×10－5mol·L－1，c(OH－)＝＝5.76×10－9mol·L－1；(3)t2温度下水的离子积常数是1×10－12，①0.01mol·L－1的氢氧化钠溶液的c(H＋)＝1×10－12/0.01＝10－10，则pH＝10；②设强酸的pH＝a，强碱的pH＝b，由t212\n℃时，若10体积的某强酸溶液与1体积的某强碱溶液混合后溶液呈中性，即n(H＋)＝n(OH－)，则10×10－a＝1×10b－12,101－a＝10b－12，即1－a＝b－12，则a＋b＝13，即pH(酸)＋pH(碱)＝13。答案：(1)>　水的电离是吸热过程，升高温度，平衡向电离的方向移动，c(H＋)增大，c(OH－)增大，Kw＝c(H＋)·c(OH－)，Kw增大(2)2.4×10－7mol·L－1　5.76×10－9mol·L－1(3)①10　②pH1＋pH2＝13　pH的计算1有关pH计算的一般思维模型关于溶液pH的计算是高考中的重要题型，主要包含直接求溶液的pH、求酸或碱溶液的浓度、所需酸或碱的体积等，无论以哪一种形式出现，均可按照以下方法求解。特别提示：利用c(H＋)＝求pH时，要注意温度是否是25℃，Kw是否是1.0×10－14。2计算方法12\n(1)单一溶液pH计算(2)混合溶液pH计算(3)溶液稀释时pH的计算12\n提醒：表中a＋n<7，b－n>7。(4)酸碱等体积混合后溶液酸碱性的判断将强酸、强碱溶液以某体积之比混合，若混合液呈中性，则c(H＋)∶c(OH－)、V碱∶V酸、pH酸＋pH碱有如下规律(25℃)：因c(H＋)酸·V酸＝c(OH－)碱·V碱，故有＝。在碱溶液中c(OH－)碱＝，将其代入上式得c(H＋)酸·c(H＋)碱＝，两边取负对数得pH酸＋pH碱＝14－lg。现举例如下：1．求下列溶液的pH(常温条件下)(已知lg2＝0.3)：(1)0.005mol·L－1的H2SO4溶液________。(2)0.001mol·L－1的NaOH溶液________。(3)pH＝2的盐酸与等体积的水混合________。(4)pH＝2的盐酸加水稀释到1000倍________。12\n(5)已知CH3COOH的电离常数Ka＝1.8×10－5,0.1mol·L－1的CH3COOH溶液________。(6)0.1mol·L－1NH3·H2O溶液NH3·H2O的电离度为α＝1%，电离度＝×100%________。(7)将pH＝3的HCl与pH＝3的H2SO4等体积混合________。(8)将pH＝8的NaOH与pH＝10的NaOH溶液等体积混合________。(9)常温下，将pH＝5的盐酸与pH＝9的NaOH溶液以体积比11∶9混合________。解析：(5)　　　CH3COOHCH3COO－＋H＋c初始/mol·L－10.100c电离/mol·L－1c(H＋)c(H＋)c(H＋)c平衡/mol·L－10.1－c(H＋)c(H＋)c(H＋)则Ka＝＝1.8×10－5，解得c(H＋)≈1.3×10－3mol·L－1，所以pH＝－lgc(H＋)＝－lg(1.3×10－3)≈2.9。(6)　　　　　NH3·H2OOH－　＋　NH　c初始/mol·L－10.100　c电离/mol·L－10.1×1%0.1×1%0.1×1%则c(OH－)＝0.1×1%mol·L－1＝10－3mol·L－1，c(H＋)＝＝mol·L－1＝10－11mol·L－1，所以pH＝11。(8)将pH＝8的NaOH溶液与pH＝10的NaOH溶液等体积混合后，溶液中c(H＋)很明显可以根据pH来算，可以根据经验公式来求算pH＝10－lg2(即0.3)，所以答案为9.7。(9)pH＝5的盐酸溶液中c(H＋)＝10－5mol·L－1，pH＝9的NaOH溶液中c(OH－)＝10－5mol·L－1，两者以体积比11∶9混合，则酸过量，混合液的pH小于7。c(H＋)＝＝1.0×10－6mol·L－1，pH＝－lg(1.0×10－6)＝6。答案：(1)2　(2)11　(3)2.3　(4)5　(5)2.9　(6)11(7)3　(8)9.7　(9)62．(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，浓度均为0.2mol·L－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________。12\n(4)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　(4)m>n3．在某温度时，测得0.01mol·L－1的NaOH溶液的pH＝11。(1)该温度下水的离子积常数Kw＝________。(2)在此温度下，将pH＝a的NaOH溶液VaL与pH＝b的硫酸VbL混合。①若所得混合液为中性，且a＝12，b＝2，则Va∶Vb＝________。②若所得混合液为中性，且a＋b＝12，则Va∶Vb＝________。解析：(1)由题意知，溶液中c(H＋)＝10－11mol·L－1，c(OH－)＝0.01mol·L－1，故Kw＝c(H＋)·c(OH－)＝10－13。(2)①根据中和反应：H＋＋OH－===H2O。c(H＋)·Vb＝c(OH－)·Va10－2·Vb＝10－13/10－12·Va＝＝1∶10。②根据中和反应H＋＋OH－===H2Oc(H＋)·Vb＝c(OH－)·Va10－b·Vb＝10－13/10－a·Va＝＝1013－(a＋b)＝10，即Va∶Vb＝10∶1。答案：(1)10－13　(2)①1∶10　②10∶14．常温下，有pH为12的NaOH溶液100mL，欲将其pH变为11，采取下列三种措施(忽略混合过程中溶液体积的变化)，请回答有关问题：(1)若加水，应加入________mL。(2)若用pH＝10的NaOH溶液，应加入________mL。(3)若用pH＝2的盐酸，应加入________mL。解析：(1)将碱稀释10倍即可使pH降低1个单位，故需将溶液的总体积扩大到1000mL，加入900mL水。(2)计算出氢氧根离子浓度的变化，设加入pH＝10的NaOH溶液xmL，则＝1×10－3，解得x＝1000。(3)碱有剩余，设加入pH＝2的盐酸ymL，根据过量计算，＝1×10－3，解得y＝81.8。答案：(1)900　(2)1000　(3)81.812\n12