水的电离和溶液的pH 高二上学期化学人教版2019选择性必修1

第二节

水的电离和酸碱性第三章水溶液中的离子平衡第2课时溶液pH值的有关计算★认识水溶液的pH1、pH的定义：H+物质的量浓度的负对数。pH是表示水溶液酸碱度的物理量。2、pH表达式：3、pH的意义：判断水溶液酸碱性。例如：c(H+)=1×10-7mol/L的溶液，pH=-lg(1×10-7)=7前提：(1)稀溶液密度近似为1g·cm-3，(2)故稀溶液总体积等于分体积之和（体积差忽略不计）常用对数：lg2=0.301lg3=0.477lg5=0.6994、pH值计算的分类－lgc(H＋)

一、单一强酸或强碱溶液pH的计算据pH＝

，求pH的关键是求溶液中的c(H＋)。解:c(OH-）=2c[Ba(OH)2]

=0.005×2=10-2mol/L(2)常温时，计算浓度为0.005mol/L的氢氧化钡溶液的pH。pH=-lg(10-12)=12例1：(1)常温下,计算浓度为0.05mol/L的硫酸溶液的pH。解：c(H+）=2c(H2SO4）=0.05×2=10-1mol/LpH=-lgc(H+）=1总结：强酸和强碱溶液的pH计算(1)强酸溶液(以cmol·L－1的HnA溶液为例)c(H＋)＝

mol·L－1pH＝－lgc(H＋)＝

。(2)强碱溶液[以cmol·L－1的B(OH)n溶液为例]c(OH－)＝

mol·L－1c(H＋)＝

，pH＝－lgc(H＋)＝nc

－lgnc

nc

练习1计算25℃时，下列溶液的pH。(1)0.005mol·L－1的H2SO4溶液；(2)0.005mol·L－1的Ba(OH)2溶液。解析：(1)c(H＋)＝2c(H2SO4)＝2×0.005mol·L－1＝0.01mol·L－1，pH＝2；(2)c(OH－)＝2c[Ba(OH)2]＝2×0.005mol·L－1＝0.01mol·L－1,c(H＋)＝KW/c(OH－)＝10－12mol·L－1，pH＝12。

解:c（H+）=pH=—lg(2x10-4)=3.7二、强酸与强酸混合例2：在25℃时，pH等于1的盐酸溶液1L和pH等于4的盐酸溶液1000L混合pH值等于多少？

常温下，pH=5和pH=3的两种盐酸等体积混合后，计算溶液的pH。练习2

pH=-lgc(H+)=3.3解:c(OH-)==10-4V+10-2V2VpH=—lgc(H+)=11.7n1(OH-)+n2(OH-)V总c(H+)=KWc(OH-）=2×10—12mol/L例3:常温时，将pH=10的NaOH溶液与pH=12的NaOH溶液以1:1体积比混合，混合后的pH为多少？三、强碱与强碱混合

在25℃时，pH等于9和pH等于11的两种氢氧化钠溶液等体积混合pH等于多少？练习3

pH=14—pOH=10.7四、强酸与强碱混合例4：在25℃时，100ml0.6mol/L的盐酸与等体积0.4mol/L的氢氧化钠溶液混合后,溶液的pH等于多少？解：0.040.06酸碱中和反应后剩余HCl为0.02molpH=—lg[c(H+)]=—lg[0.02/(0.1+0.1)]=1总结：酸碱中和后溶液pH的计算先计算酸溶液中n(H＋)和碱溶液中n(OH－)，判断酸碱反应后是酸剩余还是碱剩余还是酸碱恰好完全反应。若n(H＋)>n(OH－),则酸剩余，计算混合溶液中剩余的c(H＋)，再计算pH＝-lgc(H＋)若n(H＋)<n(OH－),则碱剩余，计算混合溶液中剩余的c(OH－)，c(H＋)=，再计算pH＝-lgc(H＋)若n(H＋)=n(OH－),则酸碱恰好完全反应，溶液显中性，常温下溶液的pH=7。练习4:常温时，0.1mol/L的NaOH和0.06mol/L的H2SO4溶液等体积混合，求混合溶液的pH。n(H+）=2c(H2SO4）V=0.12V解：设两溶液的体积都为Vn(OH—）=c(NaOH）V=0.1V因为0.12V＞0.1V酸过量,反应后剩余n(H+）=0.02V

c(H+）=n(H+)—n(OH-)V(总)=0.12V—0.1V2V=10—2mol/L解得：pH=2练习5.

求室温下，下列溶液的pH(忽略混合后溶液体积的变化，已知lg2＝0.3，lg5＝0.7)。(1)pH＝3的盐酸与pH＝13的NaOH溶液等体积混合；(2)pH＝1的盐酸与pH＝11的NaOH溶液等体积混合。解析：(1)盐酸中：c(H＋)＝1×10－3mol·L－1，NaOH溶液中：c(OH－)＝0.1mol·L－1，故两溶液等体积混合后，NaOH过量，c(OH－)＝≈5×10－2mol·L－1，即pH＝12.7。(2)盐酸过量，c(H＋)≈＝5×10－2mol·L－1，即pH＝1.3。五、稀释问题例5：将pH=3的盐酸溶液，稀释10倍，100倍，10000倍，计算稀释溶液的pH稀释10倍c(H+）=10-3V10V=10-4mol/LpH=-lgc（H+）=4稀释100倍c(H+）=10-3V100VpH=-lgc（H+）=5=10-5mol/L稀释10000倍c(H+）=10-3V10000V1、强酸或强碱稀释=10-8mol/LpH=-lgc（H+）=8×稀释10000倍pH=-lgC（H+）=6.99c(H+）=（10-8+10-7）mol/L总结：强酸每稀释10倍，pH增加1个单位，=1.1×10-7mol/L强酸无限稀释，pH无限接近7.2、弱酸或弱碱稀释弱电解质是越稀越电离,稀释向电离平衡移动例6将pH=3的醋酸溶液，稀释10倍，100倍，计算稀释溶液的pH稀释10倍c(H+）=10-3V+n(H+)补10V＞10-4mol/LpH=-lgc（H+）＜4稀释100倍pH=-lgc（H+）＜5＞10-5mol/Lc(H+）=10-3V+n(H+)补100VpH=2的盐酸和醋酸稀释100倍后的pH情况NaOHc（OH-）=10-2V100V=10-4mol/Lc(H+)=KWc(OH-)=10-10mol/LpH=10氨水c（OH-）=10-2V+n(OH-）补100V＞10-4mol/Lc(H+)=KWC(OH-)＜10-10mol/LpH＞10例7.将pH=12的NaOH溶液、氨水稀释100倍，计算稀释溶液的pHpH=12的NaOH溶液、氨水，稀释100倍总结：稀释后溶液pH的变化规律(常温)(1)对于强酸溶液(pH＝a)每稀释10n倍，pH增大n个单位，即pH＝a＋n(a＋n<7)。(2)对于强碱溶液(pH＝b)每稀释10n倍，pH减小n个单位，即pH＝b－n(b－n>7)。(3)对于弱酸溶液(pH＝a)每稀释10n倍，pH的范围是：a<pH<a＋n(即对于pH相同的强酸与弱酸稀释相同倍数,强酸pH变化的程度大)。(4)对于弱碱溶液(pH＝b)每稀释10n倍，pH的范围是：b－n<pH<b(即对于pH相同的强碱与弱碱稀释相同倍数，强碱pH变化的程度大)。(5)pH相等的强酸、弱酸、强碱、弱碱稀释时的pH变化如下图所示：加水稀释的倍数在两个锥形瓶中各加入0.05g镁条，塞紧橡胶塞，然后用注射器分别注入2mL2mol/L的盐酸，2mL2mol/L的醋酸，测得锥形瓶内气体的压强随时间的变化如图3-4所示。请回答下列问题：1、两个反应的反应速率及其变化有什么特点？2、两个反应结束时，两个锥形瓶内气体的压强基本相等，由此你得出什么结论？01002003001601401202mol/L盐酸2mol/L醋酸时间/s压强/kPa起始速率：v盐酸＞v醋酸反应后期：v盐酸＜v醋酸反应结束耗时：t盐酸＜t醋酸等体积等浓度的盐酸和醋酸能够提供的n(H+)的总量相等。起始c(H+):盐酸＞醋酸后期c(H+):盐酸＜醋酸HCl完全电离，CH3COOH不完全电离，因此起始盐酸中的c(H+)大于醋酸的，反应速率快。随着反应进行，H+被消耗，原来未电离的CH3COOH分子能继续电离出H+，所以后期醋酸中的c(H+)大于盐酸的，故而后期醋酸的反应速率较快。但是因为n(HCl)和n(CH3COOH)的总量相等，最终能提供的n(H+)相等，所以两个锥形瓶内气体的压强相等。1.浓度相同、体积相同的一元强酸与一元弱酸的比较：

c(H＋)pH与金属V开始与金属反应V过程产生H2的量中和碱的量稀释后pH同,加水量加相同量水稀释后pHHClHAc★一元强酸与一元弱酸的比较：大大大小小小快快慢慢相同相同多少2.pH相同的一元强酸与一元弱酸的比较：

c(H＋)C酸与金属V开始与金属V过程产生H2的量中和碱的量稀释后pH同,加水量加相同量水稀释后pHHCl

HAc相同相同小小大大慢快少少少多多多六、pH之和为14的问题例8将pH=2的盐酸与pH=12的NaOH溶液等体积混合，计算混合后溶液的pH例9将pH=2的盐酸与pH=12的氨水等体积混合，判断混合后溶液的酸碱性例10将pH=2的醋酸与pH=12的NaOH溶液等体积混合，判断混合后溶液的酸碱性若强酸与强碱，则恰好反应若弱酸与强碱，则酸有剩余若强酸与弱碱，则碱有剩余总结：25℃时，若酸（pH1）和碱（pH2）等体积混合，且pH1+pH2=14pH=7pH＜7pH＞7总结：酸、碱中和反应后溶液pH的判断方法(1)酸与碱的pH之和为14，等体积混合规律：谁弱谁过量，谁弱显谁性。原因：酸和碱已电离出的H＋与OH－恰好中和，谁弱谁过量，中和后还能继续电离。(2)等体积的强酸(pH1)和强碱(pH2)混合练习：1、计算下列溶液的pH：(1)某H2SO4溶液的浓度是0.005mol·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________。24接近7(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______。3.311.711.72、pH＝2的两种弱酸HA、HB加水稀释后，溶液pH随加水量变化的曲线如下图所示。则下列叙述正确的是(

)A．电离常数HA>HBB．等体积的HA和HB与等浓度的NaOH反应，HA消耗的NaOH多C．等体积的HA和HB与足量的Zn反应，HA生成的氢气多D．两种酸的物质的量浓度相同【解析】由图中曲线可以看出，HA的酸性强于HB，故电离常数HA>HB，即A正确；酸性越弱，电离的程度越小，故pH＝2时，HB的浓度大于HA，D错；等体积时，HB的物质的量大于HA，故B、C错误。【答案】A3、室温时，下列混合溶液的pH一定小于7的是(

)A．pH＝3的盐酸和pH＝11的