人教版高中化学高三二轮复习资料,补习资料44【基础】总复习:《水的电离平衡、pH计算》解题指导

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人教版高中化学高三二轮复习资料,补习资料44【基础】总复习:《水的电离平衡、pH计算》解题指导

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高考总复习 《水的电离平衡、PH计算》的解题指导

【考纲要求】
1.理解水的电离平衡及其影响;
2.初步掌握测定溶液pH的方法,能进行pH的简单计算;
3.本部分知识的综合应用。
【考点梳理】
考点一、单一溶液pH的计算
(1)酸溶液:pH=―lg c (H+);
(2)碱溶液:,再求pH;
或直接求pOH=―lg c (OH―),据pH+pOH=14(25℃时)再求pH。
考点二、酸碱加水稀释时pH的计算
(1)强酸pH=a,加水稀释10n倍,则pH=a+n。
(2)强碱pH=b,加水稀释10n倍,则pH=b―n。
要点诠释:
酸溶液无限稀释时,其pH只能很接近7,但不能大于7。碱溶液无限稀释时,其pH只能很接近7,但不能小于7。
考点三、强酸强碱混合pH的计算
强酸与强碱溶液混和:首先判断谁过量,再计算。


再求c(H+)和pH值。

【典型例题】
类型一、酸、碱加水稀释后pH的计算
例1、⑴pH=2的某酸溶液稀释100倍,pH_______4,pH=12的某碱溶液稀释100倍,pH_______10。
  ⑵室温时,将pH=5的H2SO4溶液稀释10倍,c(H+)∶c(SO42-)=_______________________,将稀释后的溶液再稀释100倍,c(H+)∶c(SO42-)=_______________________。
【答案】⑴≤;≥;⑵2∶1;20∶1。
【解析】⑴若酸为强酸pH=4,为弱酸pH<4;同理某碱可能为强碱也可能为弱碱;
      ⑵第一次稀释10倍,pH=6,此时c(H+)∶c(SO42-)=2∶1;
      第二次稀释后c(H+)≈10-7mol/L,而c(SO42-)=5×10-9mol/L,二者之比为20∶1。
【总结升华】酸或碱溶液稀释时,由于水的电离平衡的影响,使稀释后的c(H+)或c(OH-)不可能比10-7mol/L更小(室温下),但其他离子可能会因稀释而继续减小。
举一反三:
【变式1】pH=2的盐酸,加水稀释至100倍后混合后,溶液的pH是
【答案】pH=4

【变式2】pH=2的醋酸,加水稀释至100倍后混合后,溶液的pH是
【答案】2<pH<4
【解析】加水稀释,平衡固然向右移动,使得氢离子数目增多,pH<4;但溶液体积增大,氢离子浓度减小,
pH>2。

例2、pH=12的NaOH溶液,加水稀释至100倍后混合后,溶液的pH是
【答案】pH=10
【解析】稀释前:pH=12,则c(H+)=10-12 mol·L―1,c(OH—)=10-2 mol·L―1;
稀释100倍后:c(OH—)=10-4 mol·L―1,则c(H+)=10-10 mol·L―1,故pH=10
【总结升华】强碱稀释,必须先计算稀释后的c(OH—),再算出c(H+),最后算出pH。
举一反三:
【变式1】pH=10的氨水,加水稀释至100倍后混合后,溶液的pH是( )
【答案】8<pH<10

【变式2】填空:求下列各溶液稀释后的pH
序号 溶液的稀释 稀释后所得溶液的pH
① pH=3的稀盐酸加水稀释100倍
② pH=2的稀硫酸加水稀释100倍
③ pH=11的NaOH溶液加水稀释100倍
④ pH=12的Ba(OH)2溶液加水稀释100倍
⑤ pH=5的稀盐酸加水稀释1000倍
⑥ pH=9的NaOH溶液加水稀释1000倍


【答案】①5、②4、③9、④10、⑤近似为7、⑥近似为7

类型二、强酸与强酸混合后pH的计算
例3、计算pH=2的盐酸和pH=4的盐酸等体积混合后的pH
【答案】pH≈2.3
【解析】混合后溶液的c(H+)接近于,pH≈2+lg2≈2.3
【总结升华】强酸与强酸等体积混合后pH的计算规律:两个pH差值大于2,混合后溶液的pH近似为:pH小 +0.3
举一反三:
【变式1】pH=2的盐酸和pH=2的硫酸等体积混合后的pH为多大?
【答案】2

类型三、强碱与强碱混合后pH的计算
例4、计算pH=12的NaOH溶液和pH=10的NaOH溶液等体积混合后的pH
【答案】pH≈11.7
【解析】混合后溶液的c(OH—)接近于,则c(H+)=10—14/ c(OH—) ≈2×10—12,pH≈12-lg2≈11.7
【总结升华】强碱与强碱等体积混合后pH的计算规律:两个pH差值大于2,混合后溶液的pH近似为:pH大—0.3
举一反三:

【变式1】pH=10的NaOH和pH=12的KOH等体积混合后,溶液的c(H+)最接近于
A. B.
C.2×10-12 D.2×10-10
【答案】C
【变式2】25℃时,将4体积pH=9的Ca(OH)2溶液跟1体积pH=13的NaOH溶液混合后,溶液中c(H+)约为(  )
  A、5×10-13mol/L           B、2×10-12mol/L
  C、1/5(4×10-9 + 1×10-13)mol/L   D、1/5(4×10-5 + 1×10-1)mol/L
【答案】A
类型四、酸碱混合的pH的计算

例5、将pH=2酸与pH=12的NaOH溶液以1:1体积比混合,混合后的PH为(单选):
A. >7 B. <7 C. ≥7 D. ≤7
【答案】D
【解析】有两种情况:酸为强酸,pH=7;酸为弱酸,pH <7。

【总结升华】有关强酸、强碱等体积混合的pH计算的技巧:
(1)强酸、强碱的pH之和与c (H+)、c (OH―)比较




(2)若酸、碱溶液的pH之和为14,酸、碱中有一强、一弱,则酸、碱溶液混合后,谁弱显谁性。
举一反三:
【变式1】判断下列溶液等体积混合后的酸碱性,完成下表:
NaOH (0.1mol/L) NH3·H2O (0.1mol/L) NaOH (pH=13) NH3·H2O(pH=13)
HCl(0.1mol/L)
CH3COOH(0.1mol/L)
HCl(pH=1)
CH3COOH(pH=1)


【答案】
NaOH (0.1mol/L) NH3·H2O (0.1mol/L) NaOH (pH=13) NH3·H2O(pH=13)
HCl(0.1mol/L) 中 酸 中 碱
CH3COOH(0.1mol/L) 碱 中 碱 碱
HCl(pH=1) 中 酸 中 碱
CH3COOH(pH=1) 酸 酸 酸 中


【变式2】(2019 河南罗山高中)下列叙述正确的是(  )
A.将pH=2 H2SO4与pH=12 NH3·H2O溶液等体积混合后,混合液pH<7
B.将pH=12 Ba(OH)2与pH=14 NaOH溶液等体积混合后,混合液13<pH<14
C.将pH=13 Ba(OH)2与pH=1 HCl溶液等体积混合后,混合液的pH>7
D.某温度下水的离子积为1×10-12,若使pH=1 H2SO4与pH=12 NaOH溶液混合后溶液呈中性,则两者的体积比为1∶10
【答案】B
【解析】NH3·H2O为弱碱,当等体积混合时NH3·H2O过量,呈碱性,故A项错误;B项正确;C项恰好中和,呈中性,错误;D项体积比应为10∶1,错误。

【变式3】室温时,将xmLpH=a的稀NaOH溶液与ymLpH=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.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
【答案】D
【解析】中和反应的本质是H++OH-=H2O,其反应过程中n(H+)=n(OH-),所以可得V(碱)×10a-14=V(酸) ×10-b,然后利用题给数据代入讨论可得出结论。

例6、常温下,将0.1 mol / L氢氧化钠溶液与0.06 mol·L―1硫酸溶液等体积混合,该混合溶液的pH等于( )
A.1.7 B.2.0 C.12.0 D.12.4
【答案】B
【解析】,pH=2。
举一反三:
【变式1】将pH=3的H2SO4溶液和pH=12的NaOH溶液混合,当混合溶液的pH=10时,强酸和强碱的体积之比为(  )。
A.1∶9 B.9∶1 C.10∶1 D.1∶10
【答案】B

【解析】pH=10时,c(H+)=1×10-10 mol·L-1,c(OH-)=1×10-4 mol·L-1。


【变式2】室温下,下列溶液等体积混合后,所得溶液的pH一定大于7的是
  A 0.1mol/L的盐酸和0.1mol/L的氢氧化钠溶液
  B 0.1mol/L的盐酸和0.1mol/L的氢氧化钡溶液
  C pH=4的醋酸溶液和pH=10的氢氧化钠溶液
  D pH=4的盐酸和pH=l0的氨水
【答案】BD

类型五、与pH计算有关的综合问题

例7、下列叙述正确的是( )
A.某醋酸溶液的pH=a,将此溶液稀释1倍后,溶液的pH=b,则a>b
B.在滴有酚酞溶液的氨水里,加入NH4Cl至溶液恰好无色,则此时溶液的pH<7
C.1.0×10-3 mol / L盐酸的pH=3.0,1.0×10-8 mol / L盐酸的pH=8.0
D.若1 mL pH=1的盐酸与100 mL NaOH溶液混合后,溶液的pH=7则NaOH溶液的pH=11
【答案】D
【解析】醋酸溶液在稀释时,某电离程度增大,n (H+)增大,但c (H+)减小,因此pH增大,故a<b,A项错误;在滴有酚酞溶液的氨水中,加入NH4Cl至溶液恰好无色,则此时溶液显弱碱性,B项错误;pH=8.0的溶液为碱性溶液,因此1.0×10―8 mol / L盐酸的pH不可能等于8.0,只能接近7,C项错误;设NaOH溶液的pH=b,两溶液混合后溶液的pH=7,则1×10―3 L×10―1 mol / L=100×10-3 L×10b-14 mol / L,解得b=11,D项正确。
举一反三:

【变式1】常温时,以下4种溶液pH最小的是
A.0.01 molL-1醋酸溶液
B.0.02 molL-1醋酸与0.02 molL-1NaOH溶液等体积混合液
C.0.03 molL-1醋酸与0.01 molL-1 NaOH溶液等体积混合液
D.pH=2的盐酸与pH=12的NaOH溶液等体积混合液
【答案】A

【变式2】在浓度为c molL-1的AgNO3溶液a mL中,加入适量的pH=1的盐酸恰好使溶液中的Ag+完全沉淀,此时得pH=2的溶液100mL(混合液的体积为两原溶液体积之和),则c值应接近于
A.0.002 B.0.011 C.0.11 D.0.1
【答案】B

【变式3】重水(D2O)的离子积为1.6×10-15,可以用pH一样的定义来规定pD=-lgc(D+),以下关于pD的叙述正确的是:
A.中性溶液的pD=7.0
B.含0.01mol的NaOD的D2O溶液1L,其pD=12.0
C.溶解0.01molDCl的D2O溶液1L,其pD=2.0
D.在100mL0.25mol/L的DCl重水溶液中,加入50mL0.2mol/L的
NaOD的重水溶液,其pD=1.0
【答案】CD
【变式4】(2019 正定中学)用1.0 mol/L的NaOH溶液中和某浓度的H2SO4溶液,其水溶液的pH和所用NaOH溶液的体积关系变化如下图所示,则原H2SO4溶液的物质的量浓度和完全反应后溶液的大致体积是(  )

A.1.0 mol/L,20 mL  
B.0.5 mol/L,40 mL
C.0.5 mol/L,80 mL
D.1.0 mol/L,80 mL
【答案】B
【解析】滴定前H2SO4的pH=0,c(H+)=1 mol/L,则c(H2SO4)=0.5 mol/L,当pH=7时V(NaOH)=40 mL,通过计算得硫酸溶液体积为40 mL。


【巩固练习】
选择题:(每题有1-2个选项符合题意)
1.取浓度相同的NaOH和HCl溶液,以3∶2体积比相混合,所得溶液的pH等于12,则该原溶液的浓度为( )
A.0.01mol·L-1 B.0.017mol·L-1 C.0.05mol·L-1 D.0.50mol·L-1
2.(2019 辽宁大连)常温下,将下列两种溶液等体积混合,其中溶液的pH可能等于7的有( )
①pH=2的盐酸和pH=12的氨水
②pH=2的醋酸和pH=12的NaOH溶液
③pH=2的盐酸和pH=12的某碱溶液
④pH=2的某酸溶液和pH=12的NaOH溶液
A.1种 B.2种 C.3种 D.4种
3.常温下用pH为3的某酸溶液分别与pH都为11的氨水、氢氧化钠溶液等体积混合得到a、b两种溶液,关于这两种溶液酸碱性的描述正确的是
A.b不可能显碱性 B. a可能显酸性或碱性 C.a不可能显酸性 D.b可能显碱性或酸性
4.常温下,有下列四种溶液:①pH=2的CH3COOH溶液;②pH=2的HCl溶液;③pH=12的氨水;④pH=12的NaOH溶液。下列有关说法正确的是( )
A.四种溶液的KW相同,由水电离的c (H+):①=③>②=④
B.向等体积的四种溶液中分别加入100 mL水后,溶液的pH:③>④>②>①
C.①、②、④溶液分别与足量铝粉反应,生成H2的量:①最大
D.将②、③两种溶液混合后,若pH=7,消耗溶液的体积为:③>②
5.常温下,有下列四种溶液:
① ② ③ ④
0.1mol/L NaOH溶液 pH = 11 NaOH溶液 0.1mol/L CH3COOH溶液 pH = 3 CH3COOH溶液

下列说法正确的是
A.由水电离出的c(H+):①>③
B.③稀释到原来的100倍后,pH与④相同
C.①与③混合,若溶液pH = 7,则V(NaOH)>V(CH3COOH)
D.②与④混合,若溶液显酸性,则所得溶液中离子浓度可能为:
c(CH3COO-)>c(H+)>c(Na+)>c(OH-)
6.下列叙述正确的是( )
A.将稀氨水逐滴加入稀硫酸中,当溶液的pH=7时,c(SO42-)>c(NH4+)
B.两种醋酸溶液的物质的量浓度分别为c1和c2,pH的别为a和a+1,则c1=10c2
C.pH=11的NaOH溶液与pH=3的醋酸溶液等体积混合,滴入石蕊溶液呈红色
D.向0.1mol·L-1的氨水中加入少量硫酸铵固体,则溶液中c(OH-)/c(NH3·H2O)增大
7. 常温下,将某一元酸HA和NaOH溶液等体积混合,实验信息如下:
实验编号 c(HA)/mol·L-1 c(NaOH)/mol·L-1 反应后溶液pH
甲 0.1 0.1 pH= 9
乙 c1 0.2 pH=7

下列判断不正确的是
A. c1一定大于0.2 mol·L-1
B. HA的电离方程式是HAH+ + A-
C. 甲反应后溶液中:c(Na+) > c(OH-) > c(A-) > c(H+)
D. 乙反应后溶液中:c(Na+) < c(HA) + c(A-)

8.以下有关溶液(均在常温下)的结论正确的是( )
A.pH=1的盐酸与pH=5的盐酸等体积混合后pH=3
B.0.1 mol / L醋酸溶液100 mL与0.2 mol / L氨水50 mL混合后能恰好完全中和
C.pH>7的溶液中不可能存在CH3COOH分子
D.等浓度等体积的KOH溶液和CH3COOH溶液混合后:c (CH3COO―)=c (K+)
9.已知水的电离平衡曲线如图所示,下列说法正确的是( )

A.水的离子积常数关系为:KW (B)>KW (A)>KW (C)>KW (D)
B.向水中加入醋酸钠同体,可以从C点到D点
C.B点对应的温度下,pH=4的硫酸与pH=10的氢氧化钠溶液等体积混合,溶液的pH=7
D.升高温度可实现由C点到D点
10.(2019 郑州二中)室温下,pH相差1的两种一元碱溶液A和B,分别加水稀释时,溶液的pH变化如图所示。

下列说法正确的是( )。
A.稀释前,c(A)=10c(B)
B.稀释前,A溶液中由水电离出的OH-的浓度大于10-7 mol·L-1
C.在M点,A、B两种碱溶液中阳离子的物质的量浓度相等
D.用醋酸中和A溶液至恰好完全反应时,溶液的pH为7

【答案与解析】
1.C
【解析】由题意可得:

2.B
【解析】①弱碱剩余,②弱酸剩余,所得溶液的pH不等于7;③④两种情况下,若为强酸和强碱反应,则溶液的pH为7。
3.AB
【解析】pH都为11的氨水、氢氧化钠溶液,其浓度分别是大于10-3mol/L和等于10-3mol/L,由于pH为3的某酸溶液,其强弱未知,因此与pH为11的氨水反应时,都有可能过量;而与pH为11的氢氧化钠溶液反应时酸可能过量或二者恰好反应。
4.B
【解析】A中4种溶液中由水电离出的c (H+)均为1×10―12 mol / L。C中未告之溶液体积,无法判断。D中若等体积混合溶液呈碱性,要满足混合后pH=7;则消耗溶液体积:③<②。
5. D
【解析】A项,由水电离出的c(H+):①<③。B项,③稀释到原来的100倍后,pH<3。C项,①与③混合,若溶液pH = 7,则V(NaOH) <V(CH3COOH)。D项,②与④混合,若溶液显酸性,则所得溶液中溶质为CH3COONa和CH3COOH,CH3COOH过量较多时,离子浓度可能为:c(CH3COO-)>c(H+)>c(Na+)>c(OH-)。
6.C
【解析】A中将稀氨水加入硫酸中,pH =7时, c(H+)=c(OH-), 由电荷守恒,2c(SO42-)=c(NH4+),即c(SO42-)7. C
【解析】甲中反应后溶液pH= 9,可知HA为弱酸,甲反应后所得的NaA溶液为强碱弱酸盐溶液,水解是微弱的,离子浓度大小为:c(Na+) > c(A-) > c(OH-) > c(H+)。因为c1大于0.2 mol·L-1,故反应前,n(HA) >n(NaOH),由物料守恒知:c(Na+) < c(HA) + c(A-)。
8.B
【解析】A项pH=1的盐酸与pH=5的盐酸等体积混合后pH约等于1.3;C项如CH3COONa溶液,由于水解pH>7,但溶液中存在CH3COOH分子;D项等浓度等体积的KOH溶液和CH3COOH溶液混合后c (CH3COO―)<c (K+)。
9.B
依据题图分析可知,KW (A)>KW (B)>KW (C)=KW (D),故A错误;向水中加入醋酸钠固体,溶液中
c (OH-)变大,c (H+)变小,故B正确;常温下,pH=4的硫酸和pH=10的氢氧化钠溶液等体积混合后溶液的pH=7,B点对应温度不是常温,故C错误;升高温度,c (H+)、
c (OH-)均应增大,且保持c (H+)=c (OH-),故D错误。
10.C
【解析】A项,曲线的斜率越小,稀释时,其pH变化越缓慢,说明碱性越弱,即B的碱性弱于A,故稀释前c(A)<10c(B),A项错误;B项,碱溶液中,水的电离受到抑制,由水电离出的c(H+)小于10-7 mol·L-1,B项错误;C项,M点时,两溶液pH相等,对应的c(H+)和c(OH-)都相等,根据溶液呈电中性可知,A、B两溶液中阳离子的物质的量浓度相等,C项正确;D项,A的碱性较强,可能为强碱或弱碱,用醋酸中和A溶液至恰好完全反应时,溶液的pH可能会等于7或大于7,D项错误。

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