化学反应原理专题3第二单元第1课时
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第1课时溶液的酸碱性与pH[目标导航] 1.了解溶液的酸碱性与pH的关系。
2.学会pH的简单计算。
3.了解溶液稀释时pH的变化规律，会计算各类混合溶液的pH。
4.全方位地比较一强一弱。
一、溶液的酸碱性和pH1．溶液的酸碱性(1)溶液的酸碱性与c(H＋)、c(OH－)的关系溶液的酸碱性取决于溶液中c(H＋)和c(OH－)的相对大小。
①c(H＋)＞c(OH－)，溶液呈酸性，c(H＋)越大，酸性越强。
②c(H＋)＝c(OH－)，溶液呈中性。
③c(H＋)＜c(OH－)，溶液呈碱性，c(OH－)越大，碱性越强。
(2)常温下溶液的酸碱性与pH的关系①pH＜7，溶液呈酸性，pH越小，c(H＋)越大，溶液的酸性越强。
②pH＝7，溶液呈中性。
③pH＞7，溶液呈碱性，pH越大，c(H＋)越小，溶液的碱性越强。
2．pH(1)表达式：pH＝－lg c(H＋)。
(2)意义：pH越大，溶液碱性越强；pH越小，溶液酸性越强。
(3)适用范围：1×10－14 mol·L－1≤c(H＋)≤1 mol·L－1的溶液。
3．溶液酸碱性的测定方法(1)指示剂法该法只能测其pH的大致范围，常见指示剂变色范围为指示剂变色范围石蕊pH＜5红色5～8紫色＞8蓝色酚酞pH＜8.2无色8.2～10浅红色＞10红色甲基橙pH＜3.1红色3.1～4.4橙色＞4.4黄色(2)pH试纸法常用的pH试纸有广范pH试纸和精密pH试纸。
前者的pH差值为1，后者的pH差值约为0.2或0.3。
pH试纸的使用方法：把小片试纸放在洁净的表面皿或玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液滴在干燥的pH试纸上，试纸变色后，与标准比色卡对比，即可确定溶液的pH。
(3)pH计测量法议一议1．判断溶液酸碱性的标准是什么？pH＝7的溶液是否一定为中性溶液？答案判断溶液酸碱性的标准是比较c(H＋)、c(OH－)的相对大小，pH＝7的溶液不一定为中性溶液，只有在常温下pH＝7的溶液才为中性溶液，因为K w只与温度有关，如在100 ℃时，K w＝1.0×10－12，pH＝6为中性，pH＝7应为碱性。
2．怎样理解酸的酸性强弱与溶液的酸性强弱？答案酸的酸性强弱是指酸电离出H＋的难易，如HNO3的酸性比H3PO4的强。
而溶液的酸性强弱是指溶液中H＋的浓度大小，H＋浓度越大，溶液的酸性越强。
二、溶液pH的计算练一练1．已知在常温下(1)c(H＋)＝1.0×10－3 mol·L－1的某溶液中，c(OH－)＝____________________，pH为______。
(2)pH＝4的盐酸溶液中，c(H＋)＝________________，c(H＋)水＝____________________。
答案(1)1.0×10－11 mol·L－1 3(2)1.0×10－4 mol·L－1 1.0×10－10 mol·L－12．常温下，计算下列溶液的pH。
(1)1.0×10－3 mol·L－1的盐酸的pH为________。
(2)5.0×10－4 mol·L－1的H2SO4溶液的pH为________。
(3)将8 g NaOH固体溶于水得到2 L溶液，其pH为________。
(4)a mol·L－1的Ba(OH)2溶液的pH为___________________________。
答案(1)3(2)3(3)13(4)15－lg5＋lg a方法导引单一溶液的pH值计算方法(1)计算原则酸性溶液：求c(H＋)→求pH的值。
K w求c(H＋)→求pH值。
碱性溶液：求c(OH－)――→(2)公式：pH＝－lg c(H＋)K w＝c(H＋)·c(OH－)三、酸碱溶液稀释后pH变化规律计算下列溶液的pH(1)pH＝2的盐酸加水稀释10倍，其pH为________。
(2)pH＝3的H2SO4加水稀释10倍，其pH为________。
(3)pH＝2的CH3COOH加水稀释10倍，其pH范围为________________。
(4)pH＝11的NaOH溶液加水稀释10倍，其pH为______。
(5)pH＝12的Ba(OH)2溶液加水稀释10倍，其pH为________。
(6)pH＝11的NH3·H2O加水稀释10倍，其pH范围为________________。
答案(1)3(2)4(3)2＜pH＜3(4)10(5)11(6)10＜pH＜11议一议1．若将pH＝2的盐酸加水稀释107倍，其pH是否为9，为什么？答案不为9。
因为此时应该以水的电离为主，而忽略HCl的电离，稀释后的pH应无限接近7。
2．若将pH＝12的NaOH溶液加水稀释107倍，其pH是否为5，为什么？答案不为5。
因为此时应该以水的电离为主，而忽略NaOH的电离，稀释后的pH应无限接近7。
3．将pH＝2的CH3COOH溶液和pH＝12的氨水分别加水稀释10倍，pH变化为什么不到一个单位。
答案因为CH3COOH、NH3·H2O均为弱电解质，在稀释过程中还会继续电离，所以pH变化不到一个单位。
4．分别画出pH相等的盐酸和CH3COOH溶液、NaOH溶液和氨水加水无限稀释时的pH变化图像。
答案一、溶液酸碱性的测定例1有一学生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)该生的操作方法是否正确？(2)如不正确请说明理由，同时请分析是否一定有误差产生。
(3)若用此法分别测定c(H＋)相等的H2SO4和H3PO4溶液的pH，结果会怎样？并说明理由。
解析由此题可引出下列结论：醋酸铅试纸、KI-淀粉试纸、石蕊试纸(检验气体的酸碱性)等用于定性检验时，试纸一般要润湿，而pH试纸定量测定某溶液的酸碱度时，绝对不允许用水将试纸润湿。
答案(1)不正确。
(2)若溶液不显中性，则H＋或OH－被稀释，测出的不是溶液中H＋或OH－对应的pH；不一定有误差，当溶液为中性时则不产生误差。
(3)测得的pH，H3PO4溶液较H2SO4溶液小，因为在稀释过程中，H3PO4继续电离产生H＋，使得该溶液中c(H＋)较H2SO4溶液中的大。
变式训练1中学化学实验中，淡黄色的pH试纸常用于测定溶液的酸碱性。
在25 ℃时，若溶液的pH＝7，试纸不变色；若pH ＜7，试纸变红色；若pH＞7，试纸变蓝色。
而要精确测定溶液的pH，需用pH计。
pH计主要通过测定溶液中H＋的浓度来测定溶液的pH。
已知100 ℃时，水的离子积常数K w＝1×10－12。
(1)已知水中存在如下平衡：H2O＋H2O H3O＋＋OH－ΔH＞0，现欲使平衡向左移动，且所得溶液呈酸性，选择的方法是________(填字母)。
A．向水中加入NaHSO4B．向水中加入NaClC．加热水至100 ℃D．在水中加入KOH(2)现欲测定100 ℃沸水的pH及酸碱性，若用pH试纸测定，则试纸显________色，溶液显________性(填“酸”、“碱”或“中”)；若用pH计测定，则pH____________7(填“＞”、“＝”或“＜”)，溶液呈__________性(填“酸”、“碱”或“中”)。
答案(1)A(2)淡黄中＜中解析(1)向水中加入NaHSO4，c(H＋)增大，平衡向左移动，A正确；向水中加入NaCl对水的电离平衡无影响，平衡不移动，B错误；加热平衡向右移动，仍呈中性，C错误；向水中加入KOH，c(OH－)增大，平衡向左移动，但溶液呈碱性，D错误。
(2)100 ℃时水的pH＝6，但溶液仍呈中性，因此pH试纸的颜色仍为淡黄色。
二、酸碱混合后pH值的计算方法例2计算下列溶液的pH：(1)①1.0×10－4 mol·L－1盐酸溶液的pH 为________。
②将0.4 g NaOH 固体溶于水得到1 L 溶液，该溶液的pH 为________。
(2)pH ＝2的盐酸与pH ＝4的盐酸，若按1∶10的体积比混合后，溶液的c (H ＋)为____________________，pH 为________。
(3)将200 mL 5×10－3 mol·L －1 NaOH 溶液与100 mL 2×10－2 mol·L －1 NaOH 溶液混合后，溶液的c (OH －)为__________________，c (H ＋)为____________________，pH 为________。
(4)pH ＝12的NaOH 溶液与pH ＝2的硫酸，若等体积混合后，溶液的pH 为________；若按9∶11的体积比混合后，溶液的pH 为________；若按11∶9的体积比混合后，溶液的pH 为________。
答案 (1)①4 ②12 (2)1.0×10－3 mol·L －1 3 (3)1.0×10－2 mol·L －1 1.0×10－12mol·L －112 (4)7 3 11归纳总结 溶液pH 的计算方法 (1)强酸、强碱溶液的pH 的计算方法先求出强酸、强碱溶液中的c (H ＋)，强酸直接由酸的浓度求出，强碱先由碱的浓度求出c (OH－)，再根据水的离子积换算出c (H ＋)，然后用公式pH ＝－lg c (H ＋)求出pH 。
(2)酸、碱溶液混合后pH 的计算方法 ①强酸与强酸混合c (H ＋)混＝c 1(H ＋)·V 1＋c 2(H ＋)·V 2V 1＋V 2，然后再求pH 。
②强碱与强碱混合 先计算：c (OH －)混＝c 1(OH －)·V 1＋c 2(OH －)·V 2V 1＋V 2再求c (H ＋)混＝K wc (OH －)混，最后求pH 。
③强酸与强碱混合a ．恰好完全反应，溶液呈中性，pH ＝7。
b ．酸过量： 先求c (H ＋)余＝c (H ＋)·V (酸)－c (OH －)·V (碱)V (酸)＋V (碱)，再求pH 。
c ．碱过量：先求c (OH －)余＝c (OH －)·V (碱)－c (H ＋)·V (酸)V (酸)＋V (碱)，再求c (H ＋)＝K wc (OH －)余，最后求pH 。
变式训练2 将0.1 mol·L －1 HCl 溶液和0.06 mol·L －1的Ba(OH)2溶液等体积混合后，则该溶液的pH 是( )A ．1.7B ．12.3C ．12D ．1 答案 C解析 这是强酸和强碱的混合，要先判断混合液的酸碱性。
