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第三章 水溶液中的离子反应与平衡
第二节 水的电离和溶液的pH
第2课时 溶液的酸碱性与pH
学习目标
1. 牢固掌握溶液酸碱性取决于溶液中H+和OH-的相对浓度大小关系。
2.理解 pH 的定义，明确 pH 与溶液酸碱性之间的定量关系。
3.熟练掌握用 pH 试纸测定溶液 pH 的正确操作方法。
课前导入
很多矿泉水瓶上都会标注 “弱碱性”，那大家有没有想过，同样是水，为什么会呈现弱碱性呢？
这个 “弱碱性” 又该如何用科学的方式去衡量？
其实，这背后的奥秘就藏在我们今天要学习的溶液的酸碱性与 pH 知识中。
1.溶液的酸碱性与c(H+)和c(OH－)的相对大小的关系
在常温下，稀溶液中c(H+)和c(OH-)的乘积总是1×10-14，知道了c(H+)就可以计算出c(OH-)，反之亦然。
在任一溶液中
c(H+) ＞ c(OH－)
c(H+) = c(OH－)
c(H+) ＜ c(OH－)
溶液呈酸性，c(H+)越大，溶液的酸性越强
溶液呈中性
溶液呈碱性，c(OH-)越大，溶液的碱性越强
一、溶液的酸碱性与pH
在常温下溶液的酸碱性与溶液中c(H+)和c(OH-)有如下关系：
2.溶液的pH
（1）概念及表达式：
当c(H+)/c(OH-) ≤ 1×10-1 mol·L-1时，为了方便且直观，可用pH表示溶液酸碱性。
（2）适用范围：
用pH表示溶液的酸碱度时，pH的范围一般在0~14之间，即适用于
1×10-14 mol/L≤c(H+)或c(OH-)≤1 mol/L的电解质稀溶液。
对于c(H+)＞1 mol/L的酸性溶液或c(OH-)＞1 mol/L的碱性溶液，直接用c(H+)或c(OH-)表示溶液的酸碱度。
pH= -lg c(H+)
规定pH是c(H+)的负对数：
2.溶液的pH
（3）c(H+)、pH与溶液酸碱性的关系（25 ℃）：
酸性增强
碱性增强
中性
溶液的pH与溶液酸碱性的对应关系
规律：pH越小，c(H+)越大，溶液的酸性越强；pH越大，c(OH-)越大，溶液的碱性越强。
2.溶液的pH
（4）溶液酸碱性判断的常见易错点
① 任何情况下,均可根据溶液中c(H+)和c(OH-)的相对大小来判断溶液的酸碱性，不受温度影响。
② 在分析 pH、c(H+)与溶液的酸碱性的关系时,要注意溶液的温度是否为常温。只有25 ℃时才能利用pH与7的大小关系或c(H+)与1×10-7 mol/L的相对大小来判断溶液的酸碱性。如pH=7的溶液不一定是中性溶液,只有在常温下,pH=7的溶液才是中性溶液。
③ 常温下，pH=0的溶液不是酸性最强的溶液，pH=14的溶液也不是碱性最强的溶液。
3.溶液pH的测定方法
（1）酸碱指示剂法
酸碱指示剂是一些有机弱酸或弱碱，它们在溶液中存在电离平衡，其分子与电离出的离子呈现不同的颜色。
因此，当pH改变时，分子、离子相对含量的变化会引起溶液颜色的变化。如石蕊(以HIn表示)的电离平衡如下：
HIn
H+
+
In-
可以用指示剂来粗略测定溶液的pH范围，但不能准确测定出pH。
3.溶液pH的测定方法
（1）酸碱指示剂法
几种常用指示剂的变色范围和颜色变化如图所示：
pH 1 2 3.1 4.4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
甲基橙 红色 橙色 黄色
石蕊 红色 紫色 蓝色
酚酞 无色 浅红色 红色
3.溶液pH的测定方法
① pH试纸的种类
（2）pH试纸法
广泛pH试纸：其pH范围是 (最常用)，
可以识别的pH差约为 。
精密pH试纸：可判别0.2或0.3的pH差值。
专用pH试纸：用于酸性、中性或碱性溶液。
1～14
1
② pH试纸的使用方法：
取一小块试纸放在干净的玻璃板上，用干净的玻璃棒蘸取溶液点在试纸的中央，待显色后，与标准的比色卡对比，得出溶液的pH。
3.溶液pH的测定方法
（2）pH试纸法
③ 使用pH试纸的注意事项：
不能用湿的玻璃棒蘸取待测液，也不能将 pH 试纸先用水润湿，否则会将待测液稀释，可能导致所测定的pH 不准确，使测定的酸性溶液的 pH 变大，碱性溶液的 pH 变小，但中性溶液不受影响；
pH 试纸不能直接伸入待测液中，否则会污染待测液；
具有漂白性或强氧化性的溶液不能用酸碱指示剂检验其酸碱性，也不能用 pH 试纸测定其 pH。
3.溶液pH的测定方法
（3）pH计法
pH计，又叫酸度计，可用来精密测量溶液的pH，其量程为0~14。
人们根据生产与生活的需要，研制了多种类型的pH计，广泛应用于工业、农业、科研和环保等领域。
pH计
4.测试和调控溶液pH的意义
（1）医疗保健
血液的pH是诊断疾病的一个重要参数，当体内的酸碱平衡失调时，利用药物控制pH是辅助治疗的重要手段之一。
（2）日常生活
洗发时使用的护发素具有调节头发的pH使之达到适宜酸碱度的功能。
4.测试和调控溶液pH的意义
（3）环保领域
酸性或碱性废水的处理常常利用中和反应，在中和过程中可用pH自动测定仪进行检测和控制。
（4）科学实验和工业生产
溶液pH的控制常常是影响实验结果或产品质量、产量的一个重要因素。
4.测试和调控溶液pH的意义
（5）农业生产
因土壤的pH影响植物对不同形态养分的吸收及养分的有效性，不同作物生长对土壤的pH范围有不同的要求。
适宜西瓜种植的土地酸碱度为5-7
适宜高粱种植的土地酸碱度为5.5-7.5
适宜芦荟种植的土地酸碱度为6-7
(2)酸性溶液，先算c(H+)，pH= - lgc(H+)，
碱性溶液，先算c(OH-)， pOH= - lgc(OH-)， pH= 14 – pOH（常温）。
(3)在加法运算中，相差100倍以上（含100）可忽略小的数。
(4) lg2≈0.3；lg3≈0.5；lg5≈0.7。
1.pH计算的解题思路
(1) pH=﹣lgc(H+)， c(H+)·c(OH-) = Kw 。
二、pH的计算
2.单一溶液pH的计算
(2)若为碱性，先求c(OH-) 后，由Kw求c(H+)，再求pH。
(1)若为酸性，先求出c(H+)后，由pH =-lg c(H+)求pH。
例如：强酸(HnA)溶液的浓度为c mol/L，则c(H＋)＝n c mol/L，pH＝－lg c(H＋)＝－lg (n c)。
例如：25 ℃，强碱[B(OH)n]溶液的浓度为c mol/L，c(OH-)＝n c mol/L，则 c(H＋)＝10-14/n c mol/L，pH＝－lg c(H＋)＝14＋lg (n c)。
3.混合溶液pH的计算
(1)两种强酸混合：直接求出c(H＋)混，再据此求pH。
关键：
1.抓住氢离子进行计算！
2.当相加、减的两个量相差100倍以上时，小的可忽略。
例1：计算pH=3的盐酸与pH=5的硫酸等体积混合后的pH。
c(H＋) ＝ mol/L ＝5×10－4 mol/L
V×10－3＋V×10－5
2×V
pH＝－lg c(H＋)＝－lg(5×10－4)＝3.3
【结论】两种pH不同的强酸等体积混合时ΔpH≥2时，pH混=pH小+0.3。
(2)两种强碱混合：先求出c(OH－)混，再据Kw求出c(H＋)混，最后求pH。
关键：抓住OH- 进行计算！再转化为H+ 。
例2：计算pH=10与pH=12的NaOH溶液等体积混合后的pH。
c(OH－) ＝ mol/L ＝5×10－3 mol/L
V×10－4 +V×10－2
2×V
pH＝－lgc(H＋) ＝－ lg(2×10－12)＝11.7
【结论】两种pH不同的强碱等体积混合时ΔpH≥2 时，pH混=pH大- 0.3。
3.混合溶液pH的计算
(3)强酸强碱混合：“谁过量先求谁”。
pH=7（常温）
a.当n(H＋)＝n(OH－)时，恰好中和
b.当n(H＋)＞n(OH－)时，酸过量
c.当n(H＋)＜n(OH－)时，碱过量
3.混合溶液pH的计算
4.强酸、强碱溶液等体积混合后，pH的变化规律
① pH1+pH2 = 14
② pH1+pH2 ＞ 14
③ pH1+pH2 ＜ 14
混合后为中性 pH=7
混合后为碱性 pH＞7
混合后为酸性 pH＜7
5.一强一弱等体积混合且pH之和等于14
① 若为强酸、弱碱溶液，则混合后溶液显 性。
② 若为弱酸、强碱溶液，则混合后溶液显 性。
碱
酸
① 若为一元强酸（a mol·L－1）、一元强碱（b mol·L－1）溶液等体积混合后呈中性，则混合前 。
② 若为一元强酸（a mol·L－1）、一元弱碱（b mol·L－1）溶液等体积混合后呈中性，则混合前 。
③ 若为一元弱酸（a mol·L－1）、一元强碱（b mol·L－1）溶液等体积混合后呈中性，则混合前 。
6.一元酸和一元碱溶液混合呈中性
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，谁弱谁的H＋或OH－有储备(即物质过量)，还能继续电离。
a ＝ b
a < b
a > b
课堂练习
1.90 ℃时，水的离子积Kw=3.8×10-13，则此温度时纯水的pH是（　　）
A．等于7　　B．大于7　　C．小于7　　D．等于8
C
2.常温下，将pH=12的NaOH溶液Va L与pH=1的稀盐酸Vb L混合，所得溶液呈中性，则Va ∶Vb 为（　　）
A．1 : 1 B．1 : 10 C．10 : 1 D．1 : 100
C
3.某温度下，相同pH值的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释，平衡pH值随溶液体积变化的曲线如下图所示。据图判断正确的是（　　）
A.Ⅱ为盐酸稀释时的pH值变化曲线
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点酸的总浓度大于a点酸的总浓度
B
课堂练习
本节内容结束

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