高中苏教版第二单元 溶液的酸碱性第1课时课时练习

第二单元　溶液的酸碱性

第1课时　溶液的酸碱性

目标与素养：1.掌握溶液酸碱性与pH的关系。(宏观辨识与微观探析)2.学会计算酸碱的pH以及氢离子浓度和pH的互算。(证据推理与模型认知)

一、溶液的酸碱性

根据溶液中c(H＋)和c(OH－)的相对大小，溶液可分为碱性溶液、酸性溶液和中性溶液。

微点拨：25 ℃时，纯水中c(H＋)＝c(OH－)＝10－7 mol/L，如果未指明温度，当c(H＋)或c(OH－)等于10－7 mol/L时溶液不一定呈中性。

二、溶液的pH

1．溶液的pH

2．溶液酸碱性的判断与测量

(1)酸碱指示剂

①紫色石蕊试液，遇酸变红，遇碱变蓝色。

②无色酚酞遇碱变红色。

(2)pH试纸

(3)pH计

pH计精度高，可直接从仪器中读数。

3．c(H＋)、pH与溶液酸碱性的关系

25 ℃时，溶液中c(H＋)、pH与酸碱性的关系如图所示：

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)溶液的酸性越强，pH越小。  (　　)

(2)pH＝14的溶液，碱性最强；pH＝0的溶液，酸性最强。 (　　)

(3)用pH试纸测溶液的pH时，应将玻璃棒洗净后立即蘸取待测液滴于试纸上，与标准比色卡对照。               (　　)

(4)c(H＋)<c(OH－)的溶液一定显碱性。 (　　)

答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)√

2．判断溶液的酸碱性有多种方法。下列溶液中，一定呈酸性的是(　　)

A．常温下能够使石蕊试液显蓝色的溶液

B．溶液的pH>7

C．溶液中c(H＋)>c(OH－)

D．溶液中c(H＋)>1×10－7 mol·L－1

C　[碱性溶液遇石蕊试液显蓝色，酸性溶液遇石蕊试液显红色，故A错；溶液的pH与温度有关，室温下或高于室温，pH>7都不会显酸性，c(H＋)>1×10－7 mol·L－1在较高温度下不一定显酸性；在任意温度下，只要c(H＋)>c(OH－)，溶液一定呈酸性，C正确。]

3．有一学生在实验室测某溶液的pH，实验时，他先用蒸馏水润湿pH试纸，然后用洁净干燥的玻璃棒蘸取试样进行检测：

(1)该学生的操作是________(填“正确的”或“错误的”)，其理由是____________________________________________。

(2)若用此方法分别测定c(H＋)相等的盐酸和醋酸溶液的pH，误差较大的是________，原因是___________________________________________________

________________________________________________________________

____________________________________________________。

(3)该学生以上述方式测定下列溶液的pH，无误差的是________。

A．NaOH　　　 B．CH3COONa

C．NaCl D．NaHSO4

解析：用pH试纸测定溶液酸碱性时，不能用蒸馏水润湿。若润湿，会使待测液浓度下降，结果可能出现误差。但是用pH试纸测定中性溶液时，对结果一般没影响。

答案：(1)错误的　润湿后，稀释了原溶液，使其浓度减小，可能导致测量误差

(2)盐酸　HCl是强电解质，醋酸是弱电解质，在溶液中存在CH3COOHCH3COO－＋H＋，稀释时平衡右移，继续电离出H＋，稀释时Δc(H＋)较小，ΔpH较小，故误差较小

(3)C

1.单一溶液的pH计算

(1)强酸溶液，如HnA，设物质的量浓度为c mol·L－1，c(H＋)＝nc mol·L－1，pH＝－lg c(H＋)＝－lg nc。

(2)强碱溶液，如B(OH)n，设浓度为c mol·L－1，c(H＋)＝ mol·L－1，pH＝－lg c(H＋)＝14＋lg nc。

2．混合溶液的计算

(1)强酸溶液与强酸溶液混合

c(H＋)混＝，然后再求pH。

强酸溶液与强酸溶液等体积混合，若pH差值≥2，混合后pH＝pH小＋0.3。

(2)强碱溶液与强碱溶液混合

c(OH－)混＝

c(H＋)＝，再求pH。

强碱溶液与强碱溶液等体积混合，若pH差值≥2，混合后的pH＝pH大－0.3。

(3)强酸与强碱混合

恰好完全反应，溶液呈中性，pH＝7；

酸过量：c(H＋)混＝→pH；

碱过量：c(OH－)混＝

c(H＋)＝ mol·L－1，pH＝－lgc(H＋)。

酸碱等体积混合，酸与碱pH之和为14：

若为强酸与强碱，则pH＝7；

若为强酸与弱碱，则pH>7；

若为弱酸与强碱，则pH<7。

3．酸碱溶液稀释时pH的变化可用数轴表示

(1)强酸、弱酸溶液的稀释

(2)强碱、弱碱溶液的稀释

【例1】　已知在100 ℃时水的离子积Kw＝1×10－12，下列溶液的温度均为100 ℃。其中说法正确的是(　　)

A．0.005 mol·L－1的H2SO4溶液，pH＝2

B．0.001 mol·L－1的NaOH溶液，pH＝11

C．0.005 mol·L－1的H2SO4溶液与0.01 mol·L－1的NaOH溶液等体积混合，混合溶液的pH为6，溶液显酸性

D．完全中和pH＝3的H2SO4溶液50 mL，需要pH＝9的NaOH溶液100 mL

A　[A项，0.005 mol·L－1的H2SO4溶液中，c(H＋)＝0.005 mol·L－1×2＝0.01 mol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝－lg 0.01＝2。B项，0.001 mol·L－1的NaOH溶液中，c(OH－)＝0.001 mol·L－1，c(H＋)＝＝mol·L－1＝1×10－9mol·L－1，pH＝－lg(1×10－9)＝9。C项，0.005 mol·L－1的H2SO4溶液与0.01 mol·L－1的NaOH溶液等体积混合，溶液呈中性，pH＝6。D项，pH＝3的H2SO4溶液c(H＋)＝10－3mol·L－1，pH＝9的NaOH溶液，c(OH－)＝10－3mol·L－1，二者完全中和，需要溶液的体积相等。]

(1)上题B项中，碱电离出的c(OH－)与水电离出的c(OH－)比值是多少？

(2)将上题的温度改为25 ℃，应选择哪项？

提示：(1)0.001 mol·L－1的NaOH溶液中，c(OH－)＝0.001 mol·L－1，c(H＋)＝＝mol·L－1＝1×10－9mol·L－1，水电离出的c(OH－)＝c(H＋)＝1×10－9mol·L－1，故比值为0.001∶1×10－9＝106∶1。

(2)选A、B。A项，pH＝－lgc(H＋)＝－lg 0.01＝2。B项，0.001 mol·L－1的NaOH溶液中，c(OH－)＝0.001 mol·L－1，c(H＋)＝＝mol·L－1＝1×10－11mol·L－1，pH＝－lg(1×10－11)＝11。C项，0.005 mol·L－1的H2SO4溶液与0.01 mol·L－1的NaOH溶液等体积混合，溶液呈中性，25 ℃时，溶液的pH＝7。D项，pH＝3的H2SO4溶液c(H＋)＝10－3mol·L－1，pH＝9的NaOH溶液，c(OH－)＝10－5mol·L－1，二者完全中和，需要NaOH溶液的体积为硫酸的100倍。

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，酸过量求cH＋、碱过量求cOH－。

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H＋，因此一定要注意溶液的温度，只有室温时，Kw＝1.0×10－14。

3一定pH的强碱与强碱混合后求pH。在计算过程中易出现直接用H＋浓度进行混合计算的错误。因为强碱溶液的混合是OH－混合，H＋是随OH－浓度改变而改变的，不能直接用于混合碱的计算，H＋浓度必须通过cH＋＝来求。

1．求室温下，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为________。

②用水稀释到原来体积的100倍，pH为________。

③再继续稀释104倍，pH为________。

(2)pH＝3的盐酸与pH＝5的硫酸等体积混合，pH为________。

(3)pH＝10和pH＝12的两种NaOH溶液等体积混合，pH为________。

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

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

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

③pH接近7(酸无限稀释后不会变成碱)。

(2)c(H＋)＝ mol·L－1＝5×10－4 mol·L－1，pH＝－lg(5×10－4)＝4－lg 4＝3.3(强调10－3是10－5的100倍，所以10－5可以忽略不计。)

(3)c(OH－)＝ mol·L－1＝5×10－3 mol·L－1，c(H＋)＝ mol·L－1＝2×10－12 mol·L－1。pH＝－lg(2×10－12)＝12－lg 2＝11.7。

(4)NaOH溶液中c(OH－)＝10－2 mol·L－1；HCl溶液中c(H＋)＝10－4 mol·L－1，二者等体积反应，碱过量，反应后溶液呈碱性。所以反应后c(OH－)＝ mol·L－1＝5×10－3 mol·L－1，c(H＋)＝ mol·L－1＝2×10－12 mol·L－1，pH＝－lg(2×10－12)＝12－lg 2＝11.7。

答案：(1)①2　②4　③接近7　(2)3.3　(3)11.7　

(4)11.7

1.酸、碱稀释后溶液pH的计算

(1)强酸

稀释前c(H＋)＝a mol·L－1，稀释m倍后，c(H＋)＝mol·L－1，pH＝－lg。但稀释后酸的pH仍小于7。

(2)强碱

稀释前c(OH－)＝b mol·L－1，稀释m倍后，c(OH－)＝mol·L－1，c(H＋)＝mol·L－1，pH＝－lg。但稀释后碱的pH仍大于7。

2．酸、碱溶液稀释时pH的变化

(1)变化规律

(2)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(如下图所示)。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－)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－)物质的量会不断增多。

【例2】　常温下，pH＝11的X、Y两种碱溶液各1 mL，分别稀释至100 mL，其pH与溶液体积(V)的关系如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．X、Y两种碱溶液中溶质的物质的量浓度一定相等

B．稀释后，X溶液的碱性比Y溶液的碱性强

C．分别完全中和X、Y这两种碱溶液时，消耗同浓度盐酸的体积V(X)>V(Y)

D．若9<a<11，则X、Y都是弱碱

D　[因为pH＝11的X、Y两种碱溶液稀释100倍时，pH：Y>X，所以物质的量浓度：c(Y)>c(X)，稀释后碱性：Y>X，故A、B均错误；因为c(Y)>c(X)且V(Y)＝V(X)，故n(Y)>n(X)，所以消耗同浓度的盐酸时，Y消耗的多，C错误；若9<a<11，说明稀释100倍时，X、Y的pH均减小不到2个单位，故X、Y都是弱碱，D正确。]

2．(1)体积相同，浓度均为0.2 mol/L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0.2 mol/L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________。

解析：(1)等浓度的盐酸和醋酸分别加水稀释10倍后，两者的浓度仍相同，由于HCl是强电解质，醋酸是弱电解质，HCl的电离程度大于醋酸的电离程度，因此盐酸中的氢离子浓度大于醋酸中的氢离子浓度，因此有m<n。(2)若两者稀释相同的倍数，则盐酸的pH小于醋酸的pH，若要两者的pH相等，则盐酸稀释的倍数大于醋酸稀释的倍数，故有m>n。(3)由于醋酸中存在电离平衡，在稀释过程中会继续电离出氢离子，若稀释后溶液的pH都变成3(画一条平行于x轴的水平线)易得m<n。

答案：(1)m<n　(2)m>n　(3)m<n

1．常温下，喷墨打印机墨汁的pH为7.5～9.0。当墨汁喷在纸上时，与酸性物质作用生成不溶于水的固体。由此可知(　　)

①墨汁偏碱性　②墨汁偏酸性

③纸张偏酸性　④纸张偏碱性

A．①③　　　　 B．②④

C．①④ D．②③

A　[常温下，pH＞7的液体呈碱性，碱性墨汁喷在纸上与酸性物质作用生成不溶于水的固体，故纸张偏酸性。]

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

C　[pH＝5的盐酸中c(H＋)＝1×10－5 mol·L－1，pH＝9的NaOH溶液中c(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(H＋)＝ mol·L－1＝1×10－6 mol·L－1，即溶液pH＝6，C项正确。]

3．室温下，下列各组溶液的pH一定等于7的是(　　)

A．pH＝1和pH＝12的两种溶液等体积混合

B．0.05 mol·L－1H2SO4与0.10 mol·L－1NaOH溶液等体积混合

C．将pH＝5的CH3COOH溶液稀释100倍

D．pH＝1的H2SO4与0.10 mol·L－1Ba(OH)2溶液等体积混合

B　[A项中，酸、碱强弱未知，pH不一定等于7。B项中，强酸、强碱如果各为V L，则n(H＋)＝n(OH－)＝0.1V mol，反应后溶液呈中性。C项中，pH＝5的弱酸稀释100倍后，pH应小于7。D项中，酸、碱反应后碱过量，溶液应呈碱性。]

4．某温度下纯水的c(H＋)＝1.0×10－6 mol·L－1，在此温度下，将pH＝8的Ba(OH)2溶液与pH＝5的稀盐酸混合(溶液体积变化忽略不计)。欲使混合溶液的pH＝7，则氢氧化钡溶液与盐酸的体积比为 (　　)

A．11∶1 B．9∶2

C．1∶11    D．2∶9

D　[依题意该温度下的Kw＝1.0×10－12，则pH＝8的Ba(OH)2溶液的c(OH－)＝1×10－4 mol·L－1，pH＝5的盐酸的c(H＋)＝1×10－5 mol·L－1。设Ba(OH)2溶液的体积为V1，盐酸的体积为V2，混合溶液的pH＝7，c(OH－)＝ mol·L－1＝10－5 mol·L－1，该溶液显碱性，Ba(OH)2过量，依题意得c(OH－)＝＝1×10－5 mol·L－1，解得＝。]

5．计算常温下下列溶液的pH，并将计算结果填在横线上：

(1)c(H＋)＝1×10－4mol·L－1的溶液________；

(2)c(OH－)＝1×10－4mol·L－1的溶液________；

(3)将0.1 mol HCl溶于水制成100 mL溶液________；

(4)将pH＝2的HCl溶液和pH＝2的H2SO4溶液以体积比3∶1混合________；

(5)将0.23 g金属钠溶于水并配制成100 mL的溶液___________。

解析：(1)pH＝－lg(1×10－4)＝4；

(2)c(H＋)＝mol·L－1＝1×10－10mol·L－1，所以pH＝－lg(1×10－10)＝10；

(3)c(HCl)＝＝1 mol·L－1，所以pH＝－lg1＝0；

(4)设HCl溶液体积为3V，硫酸体积为V，则

c(H＋)＝＝10－2mol·L－1，pH＝2；

(5)n(NaOH)＝n(Na)＝＝0.01 mol，c(NaOH)＝＝0.1 mol·L－1，

c(H＋)＝mol·L－1＝1×10－13mol·L－1，即pH＝13。

答案：(1)4　(2)10　(3)0　(4)2　(5)13