高中化学选修4 溶液pH的计算

第2课时 溶液pH的计算

一、PH的计算

1．单一溶液的pH计算

(1)计算方法

据pH＝－lgc(H＋)，求pH的关键是求溶液中的c(H＋) 。

(2)强酸和强碱溶液的pH计算

①强酸溶液(以c mol·L－1的HnA溶液为例)

c(H＋)＝ncmol·L－1

pH＝－lgc(H＋)＝－lg(nc)

②强碱溶液(以c mol·L－1的B(OH)n溶液为例)

c(OH－)＝ncmol·L－1

c(H＋)＝KWnc，pH＝－lgc(H＋)＝－lg KW＋lg(nc)

2．混合溶液pH的计算

(1)两强酸溶液混合时，c(H＋)＝c1H＋V1＋c2H＋V2V1＋V2。

(2)两强碱溶液混合时，先求混合溶液的OH－离子浓度c(OH－)＝c1OH－V1＋c2OH－V2V1＋V2，再求c(H＋)＝KWcOH－。

(3)强酸与强碱混合时

①若强酸、强碱混合恰好完全反应，则混合后溶液中的pH＝7。

②若酸过量，直接求反应后溶液中的c混(H＋)，c混(H＋)＝cH＋V酸－cOH－V碱V酸＋V碱。

③若碱过量，应先求混合溶液中的c混(OH－)，再求c混(H＋)，c混(OH－)＝cOH－V碱－cH＋V酸V酸＋V碱，c混(H＋)＝KWc混OH－。

3．酸、碱溶液稀释pH变化规律

(1)强酸溶液：pH＝a，加水稀释10n倍，则pH＝a＋n；

强碱溶液：pH＝b，加水稀释10n倍，则pH＝b－n 。

(2)弱酸溶液：pH＝a，加水稀释10n，则a

弱碱溶液：pH＝b，加水稀释10n倍，则b－n

(3)酸碱溶液无限稀释，pH只能接近于7，酸溶液的pH不可能大于7，碱溶液的pH不可能小于7。

4．酸与碱等体积混合

当酸与碱pH之和为14(即pH酸＋pH碱＝14)时

(1)若为强酸与强碱，则pH＝7；

(2)若为强酸与弱碱，则pH>7；

(3)若为弱酸与强碱，则pH<7。 例1、 (2015·黄冈中学高二月考)常温下等体积混合0.1 mol·L－1的盐酸和0.06 mol·L－1的Ba(OH)2溶液后，溶液pH等于( )

A．2.0 B．12.3 C．1.7 D．12.0

【答案】 D

变式1、1．室温时，下列溶液混合后，pH大于7的是( )

A．0.1 mol·L－1的盐酸和pH＝13的氢氧化钡溶液等体积混合

B．0.1 mol·L－1的NaHCO3溶液和pH＝1的盐酸等体积混合

C．pH＝3的硫酸溶液和pH＝11的氨水等体积混合

D．pH＝1的醋酸溶液和0.1 mol·L－1的氢氧化钠溶液等体积混合

答案：C

例2、(2015·经典习题选萃)(1)体积相同，浓度均为0.2 mol/L的盐酸和CH3COOH溶液，分别加水稀释10倍，溶液的pH分别变成m和n，则m与n的关系为__________。

(2)体积相同，浓度均为0.2 mol/L的盐酸和CH3COOH溶液，分别加水稀释m倍、n倍，溶液的pH都变成3，则m与n的关系为__________。

(3)体积相同，pH均等于1的盐酸和CH3COOH溶液，分别加水稀释m倍、n倍，溶液的pH都变成3，则m与n的关系为__________。

(4)体积相同，pH均等于13的氨水和NaOH溶液，分别加水稀释m倍、n倍，溶液的pH都变成9，则m与n的关系为__________。

【答案】 (1)mn (3)mn

变式2、2．(2015·经典习题选萃)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＋)＝1×10－6mol·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

课堂练习

1．pH＝2和pH＝4的两种稀硫酸，等体积混合后，下列结论正确的是(设混合后溶液体积的变化忽略不计)( )

A．c(H＋)＝1×310 mol·L－1

B．c(OH－)＝2×1210mol·L－1

C．pH＝2.3

D．pH＝3

解析：强酸等体积混合，利用近似计算：pH＝2＋0.3＝2.3，c(H＋)＝1×10－2.3 mol·L－1。

答案：C

2．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的水进行稀释

C．加入10 mL 0.01 mol·L－1的NaOH溶液

D．加入10 mL 0.01 mol·L－1的HCl溶液

解析：A加水稀释为原溶液体积的10倍，强酸的pH正好增大1个单位。

答案：A

3．pH＝13的强碱溶液与pH＝2的强酸溶液混合，所得混合溶液的pH＝11，则强碱与强酸的体积比是( )

A．11∶1 B．9∶1 C．1∶11 D．1∶9 答案：D

4．100 ℃时水的离子积为1.0×10－12，则该温度下0.01 mol·L－1 NaOH溶液pH为( )

A．10 B．12 C．2 D．无法计算

答案：A

5．(2015·湖南师大附中模拟)(1)25 ℃时，0.05 mol·L－1H2SO4溶液的pH＝__________，0.01 mol·L－1NaOH溶液的pH＝__________。

(2)某温度下纯水中的c(H＋)＝2×10－7 mol·L－1，则此时纯水中的c(OH－)＝__________；若温度不变，滴入稀盐酸，使c(H＋)＝5×10－4 mol·L－1，则此时溶液中由水电离产生的c(H＋)＝__________。

答案：(1)1 12 (2)2×10－7mol·L－1 8×10－11mol·L－1

课后作业

课后作业 溶液pH的计算

一、选择题

1．下列叙述正确的是( )

A．100 ℃纯水的pH＝6，所以水在100 ℃时呈酸性

B．pH＝3的盐酸溶液，稀释至10倍后pH>4

C．0.2 mol·L－1的醋酸，与等体积水混合后pH＝1

D．常温时，pH＝3的盐酸与pH＝11的氢氧化钠等体积混合后pH＝7

解析：A选项中因为是纯水，不管其pH为多少都是呈中性；B选项中盐酸是强酸，所以每稀释10倍pH增大1，故pH＝4；C选项中将0.2 mol·L－1的醋酸，与等体积水混合后，溶液的浓度变为0.1 mol·L－1，但由于醋酸是弱酸，所以pH大于1；D选项中盐酸与氢氧化钠恰好完全反应，所以呈中性。

答案：D

2．在25 ℃的条件下，将体积都为10 mL，pH都等于3的醋酸和盐酸，加水稀释到a mL和b mL，测得稀释后溶液的pH均为5，则稀释时加入水的体积为( )

A．a＝b＝10 mL B．a＝b>10 mL

C．ab

解析：在溶液中，盐酸电离是不可逆的，而CH3COOH的电离是可逆的，存在电离平衡。在加水稀释的过程中，盐酸溶液里c(H＋)的主要变化只有一个，即减小；CH3COOH溶液里c(H＋)的主要变化有两个，即减小和增大。若a＝b，稀释后的CH3COOH溶液pH<5，若使CH3COOH溶液pH＝5，就必须继续加水稀释，即a>b。

答案：D

3．有甲、乙两瓶醋酸稀溶液，测得甲的pH＝a，乙的pH＝a＋1，下列推断正确的是( )

A．物质的量浓度c(甲)是c(乙)的10倍

B．溶液中c(OH－)甲是乙的10倍

C．由水电离产生的c(H＋)乙是甲的10倍

D．与等量的NaOH反应消耗甲、乙两酸的体积V(乙)<10V(甲) 解析：由题意知c(H＋)甲是乙的10倍，即c甲α甲c乙α乙＝10，但因稀醋酸的电离程度增大，所以α甲α乙＝10c乙c甲<1，故c(甲)>10c(乙)，所以A错误。两溶液中KW相同，c(OH－)＝KWc＋，所以c(OH－)乙是甲的10倍，B错误。两溶液中由水电离的c(H＋)均与溶液中c(OH－)相等，所以C正确。因c(甲)>10c(乙)，所以与等量NaOH反应时由c(甲)·V(甲)＝c(乙)·V(乙)知，V(乙)>10V(甲)。

答案：C

4．室温时，下列混合溶液的pH一定小于7的是( )

A．pH＝3的盐酸和pH＝11的氨水等体积混合

B．pH＝3的盐酸和pH＝11的氢氧化钡溶液等体积混合

C．pH＝3的醋酸和pH＝11的氢氧化钡溶液等体积混合

D．pH＝3的硫酸和pH＝11的氨水等体积混合

解析：pH相同的弱酸或弱碱的物质的量浓度比强酸或强碱的大。pH＝3的盐酸、醋酸、硫酸的c(H＋)均为10－3 mol·L－1；同理pH＝11的Ba(OH)2的溶液、氨水中c(OH－)均为10－3mol·L－1。显然等体积pH＝3的HCl或H2SO4与pH＝11的氨水混合时，氨水过量，pH>7；等体积的pH＝3的HCl与pH＝11的Ba(OH)2混合时，pH＝7；等体积pH＝3的醋酸和pH＝11的Ba(OH)2混合时醋酸过量，pH<7。

答案：C

5．现有温度相同，pH＝a和pH＝b的两种NaOH溶液，已知b＝a＋2，将两种溶液等体积混合后，所得溶液的pH接近于( )

A．a－lg2 B．b－lg2

C．a＋lg2 D．b＋lg2

解析：pH＝a的NaOH溶液，c(H＋)＝10－a mol·L－1，c(OH－)＝10a－14 mol·L－1；pH＝b的NaOH溶液，c(H＋)＝10－b mol·L－1，c(OH－)＝10b－14 mol·L－1；而溶液等体积混合后：c(OH－)＝

10a－14 mol·L－1×1 L＋10b－14 mol·L－1×1 L2 L由于b＝a＋2，所以c(OH－)＝5×10b－15

mol·L－1；则c(H＋)＝2×10－b mol·L－1，所以pH＝b－lg2，故答案选B。

答案：B

6．pH＝3的两种一元酸HX和HY溶液，分别取50 mL加入足量的镁粉，充分反应后，收集到H2的体积分别为V(HX)和V(HY)，若V(HX)>V(HY)，则下列说法正确的是( )

A．HX可能是强酸

B．HY一定是强酸