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第3章　物质在水溶液中的行为
第1节　水与水溶液
第2课时　水溶液的酸碱性与pH
1.了解溶液的酸碱性与溶液中c平(H+)和c平(OH-)的关系。2.知道pH的定义,了解溶液的酸碱性与pH的关系。3.能够进行有关pH的简单计算。
学习目标
一、水溶液的酸碱性与pH
知能通关
1.室温下溶液中c平(H+)、c平(OH-)与酸碱性关系
(1)实例
1.0×10-12
化合物 c/(mol·L-1) c平(H+)/(mol·L-1) c平(OH-)/(mol·L-1)
HCl 1.0×10-2 1.0×10-2
HNO3 1.0×10-3 1.0×10-3
NaOH 1.0×10-2 1.0×10-2
KOH 1.0×10-3 1.0×10-3
1.0×10-11
1.0×10-12
1.0×10-11
(2)水溶液的酸碱性与c平(H+)和c平(OH-)的相对大小关系为:
①c平(H+)　　　　　c平(OH-),溶液呈酸性,且c平(H+)越大,酸性越强;
②c平(H+)　　　　c平(OH-),溶液呈中性;
③c平(H+)　　　　　c平(OH-),溶液呈碱性,且c平(OH-)越大,碱性越强。
>
=
<
2.溶液的pH
(1)概念:pH是c平(H+)的负对数,其表达式是　　　　　　　　　　。
(2)室温下,水溶液的pH、c平(H+)与酸碱度的关系如图所示:
pH=-lg c平(H+)
(3)pH的适用范围:　　　　　　 mol·L-1≤c平(H+)≤　　　　 mol·L-1。
1.0×10-14
1.0
(1)在25 ℃,0.1 mol·-1盐酸和0.1 mol·L-1 NaOH溶液由水电离出的c(H+)分别是多少
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)25 ℃时,某溶液中由水电离出的c(H+)=1.0×10-12 mol·L-1,该溶液的pH可能为多少
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
小题对点过
1.0×10-13 mol·L-1　1.0×10-13 mol·L-1
2或12
判断溶液酸碱性的注意事项
(1)在一定温度下,强碱的pH不一定比弱碱的pH大;
(2)pH<7、使酚酞显无色(pH<8.2)的溶液不一定显酸性;
(3)25 ℃时,由水电离出的c水(H+)<10-7 mol·L-1的溶液,可能是酸性溶液,也可能是碱性溶液。
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)
常见酸碱指示剂的变色范围:
蓝
指示剂 变色范围(颜色与pH的关系)
石蕊 <5.0红色 5.0~8.0紫色 >8.0　　色
酚酞 <8.2无色 8.2~10.0浅红色 >10.0　　色
甲基橙 <3.1红色 3.1~4.4橙色 >4.4黄色
红
(2)利用pH试纸测定
(3)用酸度计测定
酸度计可精确地测定溶液的pH,测得的溶液pH可以是整数或小数,其量程为　　　　　　。
0~14
下列说法错误的是　　　　。
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平(H+)>10-7 mol·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用广泛pH试纸测得某溶液的pH为3.4
⑤酸度计是精确测定溶液pH的仪器
小题对点过
②③④
1.下列关于溶液的酸碱性,说法正确的是(　　)
A.pH=7的溶液呈中性
B.中性溶液中一定有c平(H+)=1.0×10-7 mol·L-1
C.c平(OH-)=c平(H+)的溶液呈中性
D.在100 ℃时,纯水的pH<7,因此显酸性
C
2.用pH试纸测定某无色溶液的pH时,规范的操作是(　　)
A.将pH试纸放入溶液中,观察其颜色变化,跟标准比色卡比较
B.将溶液倒在pH试纸上,跟标准比色卡比较
C.用干燥的洁净玻璃棒蘸取溶液,滴在pH试纸上,跟标准比色卡比较
D.在试管内放入少量溶液,把pH试纸放在管口,观察颜色,跟标准比色卡比较
解析　A.pH试纸直接浸入待测液,会污染溶液,故A不选;B.测定溶液pH的一般操作方法为取一小块试纸放在表面皿或玻璃片上,用洁净的玻璃棒蘸取待测液滴于试纸的中部,观察变化稳定后的颜色,与标准比色卡比较,不能将溶液倒在试纸上,故B不选;C.用玻璃棒蘸取待测液,滴在pH试纸上,跟标准比色卡比较,符合操作要求,故C选;D.试纸放在试管口不与溶液接触,无法测溶液的pH,故D不选。
C
3.下列有关溶液的酸碱性与pH的说法错误的是(　　)
A.溶液pH越小,酸性越强,反之,碱性越强
B.pH<7的溶液可能呈酸性
C.当溶液中的c平(H+)或c平(OH-)较小时,用pH表示其酸碱度更为方便
D.把pH试纸直接插入待测溶液中,测其pH
解析　A项,因pH=-lg c平(H+),所以pH越小,c平(H+)越大,酸性越强,pH越大,c平(H+)越小,则c平(OH-)越大,碱性越强,正确;B项,在常温下,pH<7的溶液呈酸性,正确;C项,当溶液中的c平(H+)或c平(OH-)小于1 mol·L-1时,使用pH表示其酸碱度更为方便,正确;D项,用pH试纸测溶液pH时,不能把pH试纸直接插入溶液中,正确的做法为取一片pH试纸,放在洁净的表面皿或玻璃片上,用玻璃棒蘸取待测液点于试纸中央,然后与标准比色卡对照读取数据,错误。
D
二、溶液pH的计算
知能通关
1.单一溶液pH的计算
(1)强酸溶液:如HnA,设浓度为c mol·L-1,c平(H+)=nc mol·L-1,pH=-lgc平(H+)=-lg (nc)。
5
①c平(H+)=1×10-5 mol·L-1的溶液pH=　　　　　　。
②0.001 mol·L-1的稀盐酸pH=　　　　　。
③0.005 mol·L-1的稀硫酸pH=　　　　　。
小题对点过
3
2
小题对点过
11
0.001 mol·L-1的稀NaOH溶液pH=　　　　。
2.混合溶液pH的计算
①pH=3的盐酸与pH=5的硫酸溶液等体积混合后溶液的pH为　　　　。
②pH=2的盐酸与pH=4的硫酸,若按1∶10的体积比混合。混合后溶液的pH为　　　　　。
③pH=10和pH=12的两种NaOH溶液等体积混合后溶液的pH为　　　　。
小题对点过
3.3
3
11.7
①0.015 mol·L-1的硫酸与0.01 mol·L-1的NaOH溶液等体积混合后溶液的pH是
　　　　　　　。
②常温下,pH=12的NaOH溶液和pH=4的盐酸等体积混合后溶液的pH为　　　。
小题对点过
2
11.7
(1)单一酸溶液、酸酸混合溶液、酸碱混合溶液酸过量时,均直接求c平(H+),再求pH。
(2)单一碱溶液、碱碱混合溶液、酸碱混合溶液碱过量时,必须先求c平(OH-),再求c平(H+),最后求pH。
3.强酸或强碱溶液稀释时pH的计算
类型 稀释至原来体积的10n倍 无限稀释
强酸 此时要考虑水的电离,pH只能无限接近7(略小于7)
强碱 此时要考虑水的电离,pH只能无限接近7(略大于7)
(1)pH=3的醋酸加水稀释到原来的10倍,溶液的pH范围:　　　　　　　　。
(2)pH=12的氨水加水稀释到原来的10倍,溶液的pH范围:　　　　　　　　。
小题对点过
3114.酸碱混合规律
强酸、强碱等体积混合(25 ℃时):
(1)pH之和等于14呈中性;
(2)pH之和小于14呈酸性;
(3)pH之和大于14呈碱性。
1.关于下列溶液混合后的pH(忽略体积变化)的说法错误的是(　　)
A.25 ℃时,pH=2的盐酸和pH=11的烧碱溶液按体积比1∶9充分反应后,溶液的pH=4
B.25 ℃时,pH=2和pH=4的盐酸按体积比1∶10充分混合后,溶液的pH=3
C.25 ℃时,pH=3的盐酸和pH=3的硫酸溶液以任意比例混合后,溶液的pH=3
D.25 ℃时,pH=9和pH=11的烧碱溶液等体积混合后,溶液的pH=10
D
2.(2024·江苏常州高二月考)下列关于25 ℃时溶液pH的说法中正确的是(已知:lg 2≈0.3;忽略溶液混合导致的体积变化)(　　)
A.pH=10与pH=12的NaOH溶液等体积混合,溶液的pH=11
B.pH=5的盐酸稀释至原来体积的1 000倍,溶液的pH=8
C.pH=2的H2SO4溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合,混合液的pH=7
D.pH=12的NH3·H2O与pH=12的HCl溶液等体积混合,混合液的pH=7
C
3.在25 ℃时,有pH=x的盐酸和pH=y的NaOH溶液,用该NaOH溶液中和Vx L该盐酸,需Vy L NaOH溶液。
1
课堂 达标训练
1.下列说法正确的是(　　)
A.使酚酞显无色的溶液一定呈酸性
B.pH=5的溶液一定显酸性
C.c平(H+)D.c平(OH-)=1×10-6 mol·L-1的溶液一定显酸性
解析　酚酞的变色范围是8.2~10所以使酚酞显无色的溶液可能呈酸性、中性或碱性,A错误;25 ℃,pH=5的溶液显酸性,B项没有指明温度,故B项不正确;溶液的酸碱性取决于溶液中c平(H+)与c平(OH-)的相对大小,只根据c平(H+)或c平(OH-)判断溶液的酸碱性是片面的,故C项正确,D项不正确。
C
2.用pH试纸测定溶液pH的正确操作是(　　)
A.将一小块试纸放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸中央,再与标准比色卡对照
B.将一小块试纸用蒸馏水润湿后放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸中央,再与标准比色卡对照
C.将一小块试纸在待测液中蘸一下,取出后放在表面皿上,与标准比色卡对照
D.将一小块试纸先用蒸馏水润湿后,再在待测液中蘸一下,取出后与标准比色卡对照
A
3.常温下,将pH=4的硫酸溶液分别稀释至原体积的10倍、100倍、10 000倍。则稀释后溶液的pH分别为(　　)
A.5、6、8 B.5、6、7
C.4.7、6.7、8 D.4.7、6.7、7
B
4.25 ℃时,有pH=a和pH=b的两种NaOH溶液,已知b=a+2,则将两种溶液等体积(均为1 L)混合后,所得溶液的pH为(　　)
B
5.计算填空。
(1)常温下,0.2 mol·L-1 NaHSO4和0.1 mol·L-1 BaCl2溶液等体积混合后,溶液的pH等于　　　　。
(2)常温下,用pH=4和pH=11的强酸和强碱混合,使pH=10,则两溶液的体积比为
　　　　　。
1
9∶2
课后 巩固训练
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
1.(2024·安徽池州期中)墨菊是中国十大名菊之一,花色紫中透黑。《全宋诗》中收录有《墨菊》:“不争春色不争芳,不媚时欢作紫黄。朵朵如拳深墨色,秋风舞罢斗寒霜”。现代科学研究发现,墨菊的颜色来自花瓣中的花青素。花青素在酸性条件下呈红色,在碱性条件下呈蓝紫色。根据上述内容,下列描述错误的是(　　)
A.墨菊花瓣的细胞液pH>7
B.将墨菊花瓣浸泡在酸性溶液中,花瓣可能会变成红色
C.墨菊花瓣的提取液有可能作为酸碱指示剂
D.将墨菊花瓣浸泡在中性溶液中,花瓣会变为无色
D
解析　A.墨菊在碱性溶液中呈蓝色,碱性较强呈蓝黑色,故墨菊花瓣的细胞液pH>7,A正确;B.花青素在酸性条件下呈红色,故将墨菊花瓣浸泡在酸性溶液中,花瓣可能会变成红色,B正确;C.因为墨菊中花青素在酸性和碱性环境可呈现不同的颜色,故墨菊花瓣的提取液有可能作为酸碱指示剂,C正确;D.将墨菊花瓣浸泡在中性溶液中,不会变成无色,而呈现紫色,D错误。
2.(2025·内蒙古鄂尔多斯期中)下列溶液一定呈中性的是(　　)
A.pH=7的溶液 B.HS-不能大量存在的溶液
C.c平(H+)=c平(OH-)的溶液 D.能与Al(OH)3固体反应的溶液
解析　A.常温下,水的离子积Kw=1×10-14 mol2·L-2,pH=7的溶液呈中性,水的电离是吸热的,温度越高Kw越大,当温度低于常温时,pH=7的溶液可能呈酸性,A错误;B.HS-在强酸性或强碱性溶液中均不能大量存在,B错误;C.氢离子浓度和氢氧根离子浓度的相对大小是判断溶液酸碱性的依据,所以c平(H+)=c平(OH-)的溶液一定呈中性,C正确;D.能与Al(OH)3固体反应的溶液主要有酸性和碱性溶液,不能说明溶液一定呈中性,D错误。
C
3.关于pH的测定下列说法正确的是(　　)
A.pH试纸在使用之前应用蒸馏水润湿
B.用pH试纸测量某浓硫酸的pH
C.利用酸碱指示剂可以测溶液的pH
D.pH计是精确测定溶液pH的仪器
解析　pH试纸在使用前不能用水润湿,否则会稀释待测液,可能会造成误差,故A项错误;浓硫酸具有脱水性和强氧化性,不能用pH试纸测量浓硫酸的pH,故B项错误;酸碱指示剂只能判断溶液的酸碱性,无法测pH,故C项错误;pH计可以精确测定溶液的pH,一般可以精确到0.01,故D项正确。
D
4.(2024·甘肃白银期中)下列叙述中正确的是(　　)
A.某溶液由水电离出来的c水(H+)=10-11 mol·L-1,则该溶液一定为碱性
B.95 ℃纯水的pH<7,说明加热可导致水呈酸性
C.常温下,纯碱溶液的Kw>1014 mol2·L-2
D.常温下,将0.2 mol·L-1的盐酸加水稀释至体积为原来的两倍,稀释后溶液pH=1
D
解析　A.酸或碱都会抑制水的电离,某溶液由水电离出来的c水(H+)=10-11 mol·L-1,则水的电离被抑制,该溶液可能为酸性或碱性,A错误;B.95 ℃纯水的pH<7,但是水中氢离子等于氢氧根离子浓度,水仍为中性,只是说明加热可促进水的电离,B错误;C.水的电离常数只是受温度影响,常温下,纯碱溶液的Kw=10-14 mol2·L-2,C错误;D.盐酸为强酸,在水溶液中完全电离,常温下,将0.2 mol·L-1的盐酸加水稀释至体积为原来的两倍,稀释后溶液中氢离子浓度为0.1 mol·L-1,则pH=1,D正确。
5.1909年,丹麦生理学家索伦生提出用pH表示水溶液的酸碱度:pH=-lg c平(H+),后来又定义pOH=-lg c平(OH-),pKW=-lg KW。对于某物质的水溶液,下列说法错误的是(　　)
A.pH+pOH=pKW
B.若为酸性溶液,则有pH>pOH
C.常温下pH+pOH=14
D.若溶液pH=7,该溶液未必呈中性
B
解析　由于KW=c平(H+)·c平(OH-),两边取负对数可得,-lg KW=-lg[c平(H+)·c平(OH-)]=
-lg c平(H+)-lg c平(OH-),从而可得pH+pOH=pKW,A正确;酸性溶液中c平(H+)>c平(OH-),则有pH6.(2024·吉林长春阶段练习)已知在100 ℃时水的离子积Kw=1×10-12 mol2·L-2(本题涉及溶液的温度均为100 ℃)。下列说法中正确的是(　　)
A.0.01 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50 mL
D
7.常温下,关于溶液稀释的说法正确的是(　　)
A
8.(2024·江西吉安期末)“火星上‘找’到水的影子”被《科学》杂志评为10大科技突破之一。某温度下,重水(D2O)的离子积Kw=1.6×10-15 mol2·L-2,可以用pH一样的定义来规定pD=-lg c平(D+)。下列说法错误的是(　　)
A.重水是极弱的电解质,将金属Na加入重水中,重水的电离程度增大
B.该温度下,纯重水的pD=8-2lg2
C.该温度下,1 L含0.01 mol DCl的重水溶液,其pD=2
D.该温度下,在100 mL 0.2 mol·L-1的DCl重水溶液中,加入100 mL 0.4 mol·L-1 NaOD的重水溶液,充分反应后溶液的pD=13(忽略溶液体积的变化)
D
A.中性溶液的AG=1
B.常温下0.1 mol·L-1 NaOH溶液的AG=12
C.酸性溶液的AG<0
D.常温下0.1 mol·L-1盐酸的AG=12
D
10.已知水在25 ℃和110 ℃时,其电离平衡曲线如图所示。
(1)25 ℃时水的电离平衡曲线应为
(填“A”或“B”),请说明理由
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
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　　　　。
A
水的电离是吸热过程,温度越高Kw越大
10∶1
解析　(1)25 ℃时,pH=9的NaOH溶液中c平(OH-)=1×10-5 mol·L-1,pH=4的硫酸中c平(H+)=1×10-4 mol·L-1,当二者恰好反应完时有1×10-5V(碱)=1×10-4V(酸),
V(碱)∶V(酸)=10∶1。
(2)110 ℃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a与b之间应满足的关系是　　　　。
(3)曲线A所对应的温度下,pH=2的HCl溶液和pH=11的某BOH溶液中,若水的电离程度分别用α1、α2表示,则α1　　　　α2(填“大于”“小于”“等于”或“无法确定”)。
解析　(2)110 ℃时,Kw=1×10-12 mol2·L-2,pH=a的强酸溶液中,c平(H+)=1×10-a mol·L-1,pH=b的强碱溶液中,c平(OH-)=10b-12 mol·L-1,当二者恰好反应完全时,100×10-a =1×10b-12,2-a=b-12,a+b=14。(3)由于盐酸中c平(H+)大于BOH溶液中c平(OH-),结合水的电离方程式知二者中对水电离程度的抑制能力前者较强,故α1小于α2。
a+b=14
小于
11.(1)常温下,pH=2的盐酸与等体积的水混合后溶液的pH=　　　　(已知
lg 2≈0.3)。
(2)常温下,取浓度相同的NaOH溶液和盐酸,以体积比为3∶2混合,所得溶液的pH等于12,则原溶液的浓度为　　　　 mol·L-1。
(3)常温下,pH=3的硝酸溶液和pH=12的氢氧化钡溶液按照体积比为9∶1混合后溶液的pH=　　　　。
(4)常温下,在一定体积pH=12的Ba(OH)2溶液中,逐滴加入一定物质的量浓度的NaHSO4溶液,当溶液中的Ba2+恰好完全沉淀时,溶液pH=11。若反应后溶液的体积等于Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的体积之和,则Ba(OH)2溶液与NaHSO4溶液的体积比是　　　　。
2.3
0.05
10
1∶4
B级　素养培优练
选择题有1个或2个选项符合题意
12.室温时,将x mL pH=a的稀NaOH溶液与y mL pH=b的稀盐酸充分反应。下列关于反应后溶液pH的判断正确的是(　　)
A.若x=y,且a+b=14,则pH>7
B.若10x=y,且a+b=13,则pH=7
C.若ax=by,且a+b=13,则pH=7
D.若x=10y,且a+b=14,则pH>7
D
13.水的电离平衡曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.图中对应点的温度关系为aB.水的电离常数Kw数值大小关系为b>d
C.温度不变,加入少量NaOH可使溶液从c点
变到a点
D.在b点对应温度下,将pH=2的硫酸溶液与
pH=10的NaOH溶液等体积混合后,溶液显酸性
AB
14.T ℃下的某溶液中,c平(H+)=10-x mol·L-1,c平(OH-)=10-y mol·L-1,x与y的关系如图所示。请回答下列问题:
(1)此温度下,水的离子积KW=　　　　　　　　　　,
则T　　　　25(填“>”“<”或“=”)。
解析　(1)此温度下,水的离子积KW=c平(H+)·c平(OH-)=
10-x mol·L-1·10-y mol·L-1=10-12 mol·L-1·100 mol·L-1=1×
10-12 mol2·L-2>1×10-14 mol2·L-2,升温促进水的电离,则T>25。
1×10-12 mol2·L-2
>
(2)在此温度下,向Ba(OH)2溶液中逐滴加入pH=a的盐酸,测得混合溶液的部分pH如表所示:
实验序号 Ba(OH)2溶液的体积/mL 盐酸的体积/mL 溶液的pH
① 22.00 0.00 8
② 22.00 18.00 7
③ 22.00 22.00 6
假设溶液混合前后的体积变化忽略不计,则a=　　　　,实验②中由水电离产生的c水(OH-)=　　　　 mol·L-1。
4
10-7
(3)在此温度下,将0.1 mol·L-1的NaHSO4溶液与0.1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液按下表中甲、乙、丙、丁不同方式混合:
混合方式 甲 乙 丙 丁
0.1 mol·L-1 Ba(OH)2溶液体积/mL 10 10 10 10
0.1 mol·L-1 NaHSO4溶液体积/mL 5 10 15 20
①按丁方式混合后,所得溶液显　　　　性(填“酸”“碱”或“中”)。
②写出按乙方式混合后,反应的离子方程式:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
③按甲方式混合后,所得溶液的pH为　　　　。
中
11

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