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第二单元　溶液的酸碱性
第1课时　溶液的酸碱性与pH
[核心素养发展目标]　1.掌握溶液的酸碱性与pH的关系。2.掌握测定溶液pH的方法，了解溶液pH调控的意义。3.掌握计算溶液pH的方法。
一、溶液的酸碱性与pH
1．25 ℃时，分析下列溶液中氢离子和氢氧根离子的浓度
0.01 mol·L－1 NaCl溶液 0.01 mol·L－1 NaOH溶液 0.01 mol·L－1盐酸
c(H＋)/ (mol·L－1) 1×10－7 1×10－12 0.01
c(OH－)/ (mol·L－1) 1×10－7 0.01 1×10－12
c(H＋)、c(OH－) 的相对大小 c(H＋)＝c(OH－) c(H＋)< c(OH－) c(H＋)> c(OH－)
溶液的酸碱性 中性 碱性 酸性
特别提示　用c(H＋)、c(OH－)的相对大小来判断溶液酸碱性，不受温度影响。
2．溶液的pH与c(H＋)及酸碱性的关系
(1)pH表达式：pH＝－lg_c(H＋)。
(2)溶液的pH、c(H＋)及酸碱性的关系图(25 ℃)：
(3)pH的适用范围：1×10－14 mol·L－1≤c(H＋)≤1 mol·L－1，即0≤pH≤14。
特别提醒　pH计算公式中c(H＋)，
强酸溶液中：c(H＋)＝n·c(HnA)，
强碱溶液中：c(H＋)＝＝。
3．溶液酸碱性的测定方法
(1)酸碱指示剂法(只能测定溶液的pH范围)
(2)利用pH试纸测定。使用pH试纸的正确操作为：取一小块pH试纸于干燥洁净的玻璃片或表面皿上，用干燥洁净的玻璃棒蘸取试液点在试纸上，当试纸颜色变化稳定后迅速与标准比色卡对照，读出pH。
(3)利用pH计测定。pH计可精确测量溶液的pH(读至小数点后2位)。
(4)用pH传感器(pH探头)测定。
(1)任何温度下，如果c(H＋)不等于c(OH－)，则溶液一定呈现酸碱性(　　)
(2)某溶液的pH＝7，该溶液一定显中性(　　)
(3)升高温度，水的电离程度增大，酸性增强(　　)
(4)用蒸馏水润湿的pH试纸测溶液的pH，一定会使结果偏低(　　)
(5)常温下，加入酚酞显无色的溶液一定显酸性(　　)
(6)用pH计测得某溶液的pH为7.45(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√
1．某溶液中c(H＋)＝1×10－6 mol·L－1，该溶液一定呈酸性吗？
提示　未指明温度，不一定呈酸性。
2．(1)pH试纸使用前能否用蒸馏水润湿？若用湿润的pH试纸测定溶液的pH对结果有何影响？
提示　使用pH试纸不能用蒸馏水润湿，润湿后相当于稀释了溶液。若是酸性溶液，则润湿后测得pH偏大；若为碱性溶液，则润湿后测得pH偏小；若为中性溶液，则无影响。
(2)某同学用pH试纸测定新制氯水的pH为1.0，他的结论正确吗？
提示　新制氯水具有漂白性，不能使用pH试纸进行测定，其结论错误。
(3)现欲测定100 ℃沸水的pH及酸碱性，甲同学使用pH试纸测定，请推测pH试纸呈什么颜色，溶液的酸碱性如何？
提示　pH试纸呈淡黄色，沸水呈中性。
测溶液pH时的三注意
(1)不能用湿润的玻璃棒蘸取待测液，也不能将pH试纸先用水润湿，否则会将溶液稀释，可能导致所测定的pH不准确，使酸性溶液的pH变大，碱性溶液的pH变小，但中性溶液不受影响。
(2)若某溶液具有漂白性，则不能用酸碱指示剂测定该溶液的酸碱性，也不能用pH试纸测定其pH。
(3)pH试纸不能测c(H＋)>1 mol·L－1或c(OH－)>1 mol·L－1的溶液的pH。
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＋)＝10－6 mol·L－1
D．常温时，溶液中由水电离的c(H＋)＝10－9 mol·L－1
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＋)>10－7 mol·L－1的溶液呈酸性，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。B项中可使紫色石蕊溶液变红，则该溶液显酸性；D项中水电离的c(H＋)<10－7 mol·L－1，说明向水中加入了抑制水电离的酸或者是碱，溶液的酸碱性不能确定。
2．已知某温度下纯水的pH＝6。请回答下列问题：
(1)pH＝7的溶液呈____(填“酸性”“中性”或“碱性”)。
(2)该温度下，0.1 mol·L－1的盐酸的pH＝________。
水电离出的H＋浓度为________。
答案　(1)碱性　(2)1　1×10－11 mol·L－1
　
3．李同学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)如不正确，请分析是否一定有误差：______________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若用此法分别测定c(H＋)相等的盐酸和醋酸溶液的pH，误差较大的是________，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)错误的　用湿润的pH试纸来测定溶液的pH，相当于将溶液稀释了，测出的不是原溶液的pH，若溶液不显中性，就会产生误差
(2)不一定有误差，当溶液为中性时则不产生误差
(3)盐酸的pH　在稀释过程中醋酸继续电离产生H＋，使醋酸溶液中c(H＋)受到的影响比盐酸中的小，故误差较小
解析　用蒸馏水润湿pH试纸的操作是错误的，会使测定的溶液被稀释。
二、溶液稀释后的pH变化规律
1．酸碱溶液无限稀释
常温下，pH只能无限接近于7，酸溶液pH不可能大于7，碱溶液pH不可能小于7。
2．对于pH＝a的强酸和弱酸溶液稀释
常温下，每稀释到原溶液体积的10n倍，强酸的pH就增大n个单位，即pH＝a＋n(a＋n<7)，弱酸的pH范围是：a3．对于pH＝b的强碱和弱碱溶液稀释
常温下，每稀释到原溶液体积的10n倍，强碱的pH减小n个单位，即pH＝b－n(b－n>7)，弱碱的pH范围是：b－n(b－n>7)4．对于物质的量浓度相同的强酸和弱酸稀释相同倍数
强酸pH变化程度比弱酸大(强碱和弱碱类似)。
弱酸、弱碱在稀释过程中有浓度的变化，又有电离平衡的移动，不能求得具体数值，只能确定其pH范围。
物质的量浓度相等的酸或碱溶液稀释后溶液pH的变化如图所示。
1．常温下，关于溶液的稀释下列说法正确的是(　　)
A．pH＝3的醋酸溶液稀释100倍，pH＝5
B．pH＝4的H2SO4溶液加水稀释100倍，溶液中由水电离产生的c(H＋)＝1×10－6 mol·L－1
C．将1 L 0.1 mol·L－1的Ba(OH)2溶液稀释为2 L，pH＝13
D．pH＝8的NaOH溶液稀释100倍，其pH＝6
答案　C
解析　A项，pH＝3的醋酸溶液在稀释过程中电离平衡正向移动，稀释100倍时，32．将体积均为10 mL、pH均为3的盐酸和醋酸，加入水稀释至a mL和b mL，测得稀释后溶液的pH均为5，则稀释后溶液的体积(　　)
A．a＝b＝100 B．a＝b＝1 000
C．a＜b D．a＞b
答案　C
解析　若a＝b，稀释后的CH3COOH溶液pH<5，若使稀释后CH3COOH溶液pH＝5，就必须继续加水稀释，即a3．浓度均为0.10 mol·L－1、体积均为V0的MOH和ROH溶液，分别加水稀释至体积V，pH随lg 的变化如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．MOH的碱性强于ROH的碱性
B．ROH的电离程度：b点大于a点
C．若两溶液无限稀释，则它们的c(OH－)相等
D．当lg ＝2时，若两溶液同时升高温度，则增大
答案　D
解析　A项，等体积0.10 mol·L－1的MOH和ROH，前者pH＝13，后者pH小于13，说明前者是强碱，后者是弱碱，正确；B项，ROH是弱碱，加水稀释，促进电离，b点电离程度大于a点，正确；C项，两溶液无限稀释，溶液近似呈中性，c(OH－)相等，正确；D项，由MOH是强碱，在溶液中完全电离，所以c(M＋)不变，ROH是弱碱，升高温度，促进电离平衡ROH??R＋＋OH－向右移动，c(R＋)增大，所以减小，错误。
题组一　溶液酸碱性的判断与pH
1．下列说法正确的是(　　)
A．pH＝7的溶液一定呈中性
B．常温下由水电离的c(OH－)为1×10－8 mol·L－1的溶液一定呈酸性
C．c(H＋)＜c(OH－)的溶液一定呈碱性
D．c(OH－)＝1×10－6 mol·L－1的溶液一定呈碱性
答案　C
2．我们常见的一些食物在室温时的近似pH如表，则下列说法不正确的是(　　)
食物 橘子汁 泡菜 牛奶 鸡蛋清
近似pH范围 3.0～4.0 3.2～3.6 6.3～6.6 7.6～8.0
A.鸡蛋清显碱性
B．胃酸过多的人应少吃泡菜
C．橘子汁能使石蕊溶液变红
D．牛奶比鸡蛋清的碱性强
答案　D
3．313 K时，水的离子积常数Kw＝3.0×10－14，则在313 K时，c(H＋)＝1.0×10－7 mol·L－1的溶液(　　)
A．呈酸性 B．呈中性
C．呈碱性 D．无法判断
答案　C
解析　313 K时，c(OH－)＝＝3.0×10－7 mol·L－1，溶液中c(OH－)＞c(H＋)，故溶液呈碱性。
题组二　pH及相关计算
4．95 ℃时，水中的H＋的物质的量浓度为10－6 mol·L－1，若把0.01 mol的NaOH固体溶解于95 ℃水中配成1 L溶液，则溶液的pH为(　　)
A．4 B．10 C．2 D．12
答案　B
解析　95 ℃时，水中的H＋的物质的量浓度为10－6 mol·L－1，所以该温度下水的离子积常数是1×10－12。0.01 mol的NaOH固体溶解于95 ℃水中配成1 L溶液，溶液中OH－的浓度是
0.01 mol·L－1，则溶液中c(H＋)＝ mol·L－1＝10－10 mol·L－1，因此pH＝10。
5．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，则混合溶液的pH为(　　)
A．7.2 B．8
C．6 D．无法计算
答案　C
解析　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 L和9V L，由于酸过量，所得混合溶液中c(H＋)＝ mol·L－1＝1×10－6 mol·L－1，即溶液的pH＝6，C项正确。
6．常温下，将pH＝1的硫酸溶液平均分成两等份，一份加入适量水，另一份加入与该硫酸溶液物质的量浓度相同的氢氧化钠溶液，两者pH都增大了1。则加入水和加入NaOH溶液的体积比约为(　　)
A．11∶1 B．10∶1 C．6∶1 D．5∶1
答案　C
解析　设所取每份硫酸的体积为V1，使硫酸由pH＝1变为pH＝2，所加水的体积为9V1；设所加NaOH溶液的体积为V2，则有c(H＋)＝ mol·L－1＝0.01 mol·L－1，解得V2＝V1，即V水∶VNaOH＝6∶1。
题组三　溶液稀释pH的变化规律
7．常温下，将pH＝4的硫酸溶液分别稀释成原体积的10倍、100倍、10 000倍。则稀释后溶液的pH分别约为(　　)
A．5、6、8 B．5、6、7
C．4.7、6.7、8 D．4.7、6.7、7
答案　B
解析　本题易错之处是按一般稀释规律解题，即按pH强酸＝a＋n(pH＝a的强酸溶液稀释10n倍)计算得到pH为8，错选A；由于稀释时存在pH强酸＝a＋n＜7，所以将pH＝4的硫酸溶液稀释10倍时，pH＝5，稀释100倍时，pH＝6，稀释10 000倍时pH近似等于7，故选B。
8.某温度下，pH＝11的氨水和NaOH溶液分别加水稀释100倍，溶液的pH随溶液体积变化的曲线如图所示。根据图像判断错误的是(　　)
A．a一定大于9
B．Ⅱ为氨水稀释时溶液的pH变化曲线
C．稀释后氨水中水的电离程度比NaOH溶液中水的电离程度大
D．完全中和稀释后相同体积的两溶液时，消耗相同浓度的稀H2SO4的体积V(NaOH)＜V(氨水)
答案　C
解析　根据题给图像可知，开始二者pH相同，在稀释过程中促进一水合氨的电离，则氨水的pH变化较小，即Ⅱ为氨水稀释时溶液的pH变化曲线，pH＝11的氢氧化钠溶液稀释100倍时，pH变为9，所以pH＝11的氨水稀释100倍时，pH减小不到9，即a一定大于9，A、B正确；C项，碱溶液中分析水的电离即判断溶液中氢离子浓度大小，稀释后氨水的pH大于NaOH溶液的pH，氨水中水的电离程度比NaOH溶液中水的电离程度小，错误；D项，pH相同的氨水和氢氧化钠溶液，氨水的物质的量浓度大于氢氧化钠溶液的物质的量浓度，加水稀释相同的倍数，氨水的物质的量浓度仍较大，完全中和稀释后相同体积的两溶液时，消耗相同浓度的稀硫酸的体积V(NaOH)＜V(氨水)，正确。
9.pH＝2的a、b两种酸溶液各1 mL，分别加水稀释到1 000 mL，其中pH与溶液体积V的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．a、b两酸溶液的物质的量浓度一定相等
B．稀释后，a酸溶液的酸性比b酸溶液强
C．x＝6时，a是强酸，b是弱酸
D．若a、b都是弱酸，则2＜x＜5
答案　D
解析　由图可知，稀释过程中，b酸的pH变化小，则b酸较a酸弱，两者pH相等时，物质的量浓度一定不同，A项错误；稀释后a溶液的pH大于b溶液的pH，则a中c(H＋)小于b中c(H＋)，a酸溶液的酸性比b酸溶液的酸性弱，B项错误；pH＝2的a酸溶液稀释1 000倍，pH不可能增加4，C项错误；若a、b都是弱酸，稀释1 000倍后，a、b两溶液pH均要增大，且增加量均小于3，故2＜x<5，D项正确。
10．甲、乙两种醋酸稀溶液，甲的pH＝a，乙的pH＝a＋1，下列叙述正确的是(　　)
A．甲中水电离出来的H＋的物质的量浓度是乙中水电离出来的H＋的物质的量浓度的10倍
B．中和等物质的量的NaOH，需甲、乙两种醋酸溶液的体积，10V(甲)＞V(乙)
C．物质的量浓度c(甲)＞10c(乙)
D．甲中的c(OH－)为乙中的c(OH－)的10倍
答案　C
解析　c(H＋)＝10－pH，所以c甲(H＋)＝10－a mol·L－1，c乙(H＋)＝10－(a＋1) mol·L－1，所以c甲(H＋)＝10c乙(H＋)，则10c甲(OH－)＝c乙(OH－)，酸溶液中水电离出的c(H＋)等于溶液中的c(OH－)，则水电离出的氢离子浓度：乙是甲的10倍，故A、D错误；乙的pH比甲大1，则c(甲)＞10c(乙)，所以与等量NaOH反应，消耗酸的体积，10V(甲)＜V(乙)，故B错误、C正确。
11．(2020·太原高二检测)某温度下，重水(D2O)的离子积常数为1.6×10－15，若用定义pH一样规定pD＝－lg c(D＋)，则在该温度下，下列叙述正确的是(　　)
A．纯净的重水中，c(D＋)·c(OD－)＞1.0×10－14
B．1 L溶解有0.01 mol DCl的重水溶液，其pD＝2
C．1 L溶解有0.01 mol NaOD的重水溶液，其pD＝12
D．纯净的重水中，pD＝7
答案　B
解析　A项，该温度下重水(D2O)的离子积常数为1.6×10－15＜1.0×10－14，错误；B项，c(DCl)＝＝0.01 mol·L－1，则c(D＋)＝0.01 mol·L－1，所以pD＝2，正确；C项，c(NaOD)＝＝0.01 mol·L－1，则c(D＋)＝ mol·L－1＝1.6×10－13 mol·L－1，则pD＞12，错误；D项，c(D＋)＝ mol·L－1＝4×10－8 mol·L－1，所以pD＞7，错误。
12．现有常温时pH＝1的某强酸溶液10 mL，下列操作能使溶液的pH变成2的是(　　)
A．加水稀释成100 mL
B．加入10 mL 0.01 mol·L－1的NaOH溶液
C．加入10 mL的水进行稀释
D．加入10 mL 0.01 mol·L－1的HCl溶液
答案　A
解析　pH＝1的强酸溶液由10 mL稀释成100 mL时，c(H＋)减小至原来的，故pH增大1，A项正确；c(H＋)＝＝0.045 mol·L－1，B项错误；
c(H＋)＝＝0.05 mol·L－1，C项错误；c(H＋)＝＝0.055 mol·L－1，D项错误。
13.(2020·金华校级期中)某温度下，相同pH的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释，溶液pH随溶液体积变化的曲线如图所示。据图判断正确的是(　　)
A．Ⅱ为盐酸稀释时的pH变化曲线
B．B点溶液的导电性比C点溶液的导电性强
C．A点Kw的数值比C点Kw的数值大
D．B点酸的浓度大于A点酸的浓度
答案　B
解析　根据电解质的电离平衡特点知，Ⅱ应为醋酸溶液稀释时的pH变化曲线，A项错误；溶液导电性取决于自由移动离子的浓度，B点的H＋浓度较C点的大，B点的导电性强，B项正确；Kw的大小取决于温度，C项错误；相同pH的盐酸和醋酸溶液，醋酸溶液的浓度远大于盐酸的浓度，稀释到相同体积时，醋酸溶液的浓度仍大于盐酸的浓度，D项错误。
14．现有常温下的六份溶液：
①0.01 mol·L－1 CH3COOH溶液
②0.01 mol·L－1盐酸
③pH＝12的氨水
④pH＝12的NaOH溶液
⑤0.01 mol·L－1 CH3COOH溶液与pH＝12的氨水等体积混合后所得溶液
⑥0.01 mol·L－1盐酸与pH＝12的NaOH溶液等体积混合后所得溶液
(1)其中水的电离程度最大的是________(填序号，下同)，水的电离程度相同的是________。
(2)若将②③混合后所得溶液pH＝7，则消耗溶液的体积②________(填“＞”“＜”或“＝”)③。
(3)将六份溶液同等稀释10倍后，溶液的pH：
①______②，③______④，⑤______⑥(填“＞”“＜”或“＝”)。
答案　(1)⑥　②③④　(2)＞　(3)＞　＞　＞
解析　(1)酸和碱都会抑制水的电离，⑥为NaCl溶液，对H2O的电离无抑制作用，②③④对水的电离抑制程度相同。
(2)因pH＝12的氨水中c(NH3·H2O)＞0.01 mol·L－1，故②③混合，欲使pH＝7，则需溶液体积：②＞③。
15.已知在25 ℃和100 ℃时，水溶液中c(H＋)与c(OH－)的关系如图所示：
(1)25 ℃时，将pH＝9的NaOH溶液与pH＝4的H2SO4溶液混合，若所得混合溶液的pH＝7，则NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比为________。
(2)100 ℃时，若100体积pH＝a的某强酸溶液与1体积pH＝b的某强碱溶液混合后溶液呈中性，则混合前，该强酸的pH与强碱的pH之间应满足的关系是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在曲线B对应的温度下，pH＝2的HA溶液和pH＝10的NaOH溶液等体积混合后，混合溶液的pH＝5。请分析原因：________________________________________________。
答案　(1)10∶1　(2)a＋b＝14
(3)曲线B对应的温度是100 ℃，此时水的离子积为1×10－12，HA若为强酸，最后应为pH＝6，现pH＝5，说明HA为弱酸，HA中和NaOH后，混合溶液中还剩余较多的HA，可继续电离出H＋
解析　(1)25 ℃时所得混合溶液的pH＝7，溶液呈中性，即酸、碱恰好完全反应，n(OH－)＝n(H＋)，则V(NaOH)×10－5 mol·L－1＝V(H2SO4)×10－4 mol·L－1，V(NaOH)∶V(H2SO4)＝10∶1。
(2)100 ℃时，水的离子积为1×10－12，即c(H＋)·c(OH－)＝1×10－12。100 ℃时混合后溶液呈中性，则100×10－a＝1×10b－12，即a＋b＝14。

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