专项突破13-PH的计算及应用(人教版2019选择性必修1)

人教版选择性必修1网第三章水溶液中的离子反应与平衡重难点专项突破专项突破13PH的计算及应用[问题1]计算在25℃时，0.05mol·L－1H2SO4溶液的pH。突破点一:溶液pH的计算方法[提示]

H2SO4溶液的浓度是0.05mol/L，c(H＋)＝0.05mol/L×2＝0.1mol/L，此溶液的pH＝－lgc(H＋)＝－lg10－1＝1。[问题5]常温时，pH＝2的溶液与pH＝12的溶液等体积混合后，混合液的pH一定等于7吗？[问题6]等体积pH都为13的NaOH和NH3·H2O溶液，加水稀释到pH都为12，所需水的体积一样多吗？一[提示]不一定。如果一种是强酸，另一种是强碱，则混合后呈中性，pH＝7；如果一种是强酸，另一种是弱碱，则混合后碱过量，混合液呈碱性，pH>7；如果一种是弱酸，另一种是强碱，则混合后酸过量，混合液呈酸性，pH<7。[提示]不一样多。因为NaOH为强碱，稀释时c(OH－)与溶液体积成反比，即稀释10倍就可以使pH从13变为12；而NH3·H2O为弱碱，在稀释时，随着水的加入，不仅使c(OH－)减小，而且影响氨水的电离平衡，从而使c(OH－)不是成倍数地减少，即氨水pH从13变为12，要稀释10倍以上。②强碱、弱碱溶液的稀释：酸碱溶液稀释时pH的变化可用数轴表示。①强酸、弱酸溶液的稀释：3.酸(或碱)溶液稀释后pH的计算及大小比较③酸、碱溶液稀释时pH的变化趋势：对于pH相同的强酸和弱酸(或强碱和弱碱)溶液稀释相同的倍数，强酸(或强碱)溶液的pH变化幅度大(如下图所示)。这是因为强酸(或强碱)已完全电离，随着加水稀释，溶液中H＋(或OH－)物质的量(水电离的除外)不会增多，而弱酸(或弱碱)随着加水稀释，电离程度增大，H＋(或OH－)物质的量会不断增多。(4)对于物质的量浓度相同的强酸和弱酸稀释相同倍数,强酸pH变化程度比弱酸大(强碱和弱碱类似)。[点拨]对于物质的量浓度相同的强酸和弱酸(或强碱和弱碱)溶液，虽然起始时溶液pH不同，但若稀释相同倍数，仍是强酸(或强碱)pH的变化幅度大。【例1】常温下，关于溶液稀释的说法正确的是 (

)A．将1L0.1mol·L－1的Ba(OH)2溶液加水稀释为2L，pH＝13B．pH＝3的醋酸溶液加水稀释100倍，pH＝5C．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－1D．pH＝8的NaOH溶液加水稀释100倍，其pH＝6A

【典型例题】

[例2](1)某温度时，测得0.01mol·L－1NaOH溶液的pH为11，则该温度下水的离子积常数Kw＝________。(2)在此温度下，将pH＝a的NaOH溶液VaL与pH＝b的硫酸VbL混合。①若所得混合溶液为中性，且a＝12，b＝2，则Va∶Vb＝________。②若所得混合溶液的pH＝10，且a＝12，b＝2，则Va∶Vb＝________。答案：(1)1×10－13

(2)①1∶10

②1∶9【提升1】

(双选)pH=2的A、B两种酸溶液各1mL,分别加水稀释到1000mL,其中pH与溶液体积V的关系如图所示。下列说法正确的是(

)。A.A、B两酸溶液的物质的量浓度一定相等B.稀释后,B酸溶液的酸性比A酸溶液的酸性强C.a=5时,A是强酸,B是弱酸D.一定有关系:2<a<5解析:由图像可知,稀释过程中两种酸的pH增大程度不同,说明两种酸的强弱不同,故pH=2的两种酸的浓度一定不同,A项错误;稀释后A溶液的pH大于B溶液的pH,则A酸溶液中c(H+)小于B酸溶液中c(H+),A酸溶液的酸性比B酸溶液的酸性弱,B项正确;a=5时,pH=2的A酸溶液由1

mL稀释至1

000

mL,pH增加3,故A酸一定是强酸,pH=2的B酸溶液由1

mL稀释至1

000

mL后,pH<5,说明B酸溶液中存在电离平衡,则B酸是弱酸,C项正确;若A、B酸都是弱酸,由1

mL稀释至1

000

mL后,A、B两酸溶液pH均要增大,而增加的值均小于3,有2<a<5,若A酸是强酸,则a=5,D项错误。BC【提升2】已知水在25℃和100℃时，其电离平衡曲线如图所示：(1)100℃时水的电离平衡曲线应为________(填“A”或“B”)，理由是___________。提示：温度升高，促进水的电离，水的离子积增大，水中H＋的浓度、OH－的浓度都增大，水的pH减小，但水仍呈中性。结合题图中A、B曲线变化情况及H＋的浓度、OH－的浓度可以判断100℃时水的电离平衡曲线为B。(2)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溶液的体积之比为________。提示：25℃时所得混合溶液的pH＝7，溶液呈中性，即酸碱恰好完全中和，即n(H＋)＝n(OH－)，V(NaOH)×10－5mol·L－1＝V(H2SO4)×10－4mol·L－1，V(NaOH)∶V(H2SO4)＝10∶1。(3)100℃时，若100体积pH1＝a的某强酸溶液与1体积pH2＝b的某强碱溶液混合后溶液呈中性，则混合前，该强酸的pH1与强碱的pH2之间应满足的关系式为________________(用含a、b的式子表示)。提示：要注意100℃时，水的离子积为10－12，即c(H＋)·c(OH－)＝10－12。根据100℃时混合后溶液呈中性知，100×10－a＝1×10b－12，即10－a＋2＝10b－12，a＋b＝14。【提升3】在25℃时,有pH为a的HCl溶液和pH为b的NaOH溶液,取VaL该HCl溶液用该NaOH溶液中和,需VbLNaOH溶液。请回答下列问题:(1)若a+b=14,则Va∶Vb=

。

(2)若a+b=13,则Va∶Vb=

。

(3)若a+b>14,则Va∶Vb=

,且Va

(填“>”“<”或“=”)Vb。

答案:(1)1∶1

(2)1∶10(3)10a+b-14

>【提升4】某化学学习小组为研究HA、HB和MOH的酸碱性的相对强弱，设计以下实验：将pH＝2的两种酸溶液HA、HB和pH＝12的MOH碱溶液各1mL，分别加水稀释到1000mL，其pH的变化与溶液体积的关系如图，根据所给的数据，请回答下列问题：(1)HA为________酸，HB为________酸(填“强”或“弱”)。(2)若c＝9，则将pH＝2的HB与pH＝12的MOH等体积混合后，溶液呈________(填“酸”“碱”或“中”)性。强弱酸解析：(1)将pH＝2的酸溶液稀释1000倍，强酸溶液稀释后溶液pH为5，弱酸溶液稀释过程中促进弱酸电离，稀释后溶液pH小于5，由图可知，HA是强酸、HB是弱酸；(2)将pH＝12的碱溶液稀释1000倍，强碱溶液稀释后溶液pH为9，若c＝9，由图可知MOH是强碱，将pH＝2的弱酸HB与pH＝12的强碱MOH等体积混合时，弱酸HB溶液过量，溶液呈酸性；(3)若c＝9，稀释后的三种溶液中，由水电离的氢离子浓度的大小顺序为______________(用酸、碱化学式表示)。(4)常温下，取pH＝2的HA、HB各100mL，向其中分别加入适量的Zn粒，反应后两溶液的pH均变为4，设HA中加入的Zn质量为m1，HB中加入的Zn质量为m2，则m1________m2(选填“<”“＝”或“>”)。(5)若b＋c＝14，则MOH为________碱(选填“强”或“弱”)。将稀释后的HB溶液和MOH溶液取等体积混合，所得混合溶液的pH________7(选填“大于”“小于”或“等于”)。MOH＝HA>HB<弱等于解析：(3)酸和碱在溶液中电离出的氢离子和氢氧根离子都抑制水的电离，溶液中氢离子浓度和氢氧根离子浓度越大，抑制程度越大，水电离出氢离子浓度和氢氧根离子浓度越小，由图可知，稀释后的溶液中，HB溶液中氢离子浓度大于HA溶液，HA溶液中氢离子浓度等于MOH溶液中氢氧根离子浓度，则抑制程度为MOH＝HA<HB，所以溶液中水电离出氢离子浓度大小顺序是MOH＝HA>HB；(4)向pH＝2的强酸HA溶液和弱酸HB溶液中分别加入适量的锌粒，反应过程中HB溶液中的电离平衡被破坏，能继续电离出氢离子，若反应后溶液pH都为4，HA溶液中参加反应的氢离子物质的量小于HB溶液，则与HA溶液反应的锌质量小于HB溶液；(5)由图可知，b<5，b＋c＝14说明稀释后HB溶液中的氢离子浓度等于MOH溶液中的氢氧根离子浓度，酸和碱的电离程度相同，则c>9，MOH为弱碱，将稀释后的HB溶液和MOH溶液取等体积混合，酸和碱恰好完全反应生成弱酸弱碱盐MB，M离子和B离子在溶液中的水解程度相同，溶液呈中性，溶液pH等于7。酸碱中和滴定注意事项1.准确测定参加反应的酸碱溶液的体积用滴定管测定酸碱溶液的体积,不能用量筒,因为量筒只能粗略量取液体体积,精确度为0.1mL,而滴定管的精确度为0.01mL。突破点二:酸碱中和滴定实验2.指示剂的选择强酸与强碱相互滴定时,选甲基橙或酚酞都可以,但不能选石蕊溶液(遇酸、碱颜色变化不明显)。指示剂的选择和终点颜色变化滴定种类选用的指示剂达滴定终点时颜色变化指示剂强酸滴定强碱甲基橙2~3滴酚酞强酸滴定强酸甲基橙酚酞强酸滴定弱碱甲基橙强碱滴定弱酸酚酞3.滴定操作要点:左手控制活塞或玻璃珠,右手摇动锥形瓶,两眼注视锥形瓶内溶液颜色的变化。4.准确判断滴定终点:最后半滴恰好使指示剂颜色发生明显的改变且30s内不变色,即为滴定终点。滴定终点与反应终点滴定终点:当接近滴定终点时，溶液的PH突变，此时指示剂会发出明显的颜色变化，用来指示反应达到终点。反应终点:酸碱恰好反应的点。滴定终点判断答题模板：5.中和滴定误差分析①误差分析依据(一元酸、碱的中和滴定)V标准②滴定管读数误差分析滴定管正确的读数方法是视线、刻度线、凹液面最低点在同一水平线上。试分析下列图示读数对滴定结果的影响：如图Ⅰ，开始时仰视读数，滴定完毕俯视读数，滴定结果会偏小。如图Ⅱ，开始时俯视读数，滴定完毕仰视读数，滴定结果会偏大。对量器读数易错点的类比分析1.量筒:量筒的小刻度在仪器的下方,因此仰视时读数偏小,俯视时读数偏大,如图甲所示。2.滴定管:滴定管的“0”刻度在仪器的上方,因此仰视读数,视线将液面“下压”,读数偏大;俯视读数,视线将液面“上提”,读数偏小,如乙所示。[归纳拓展]3.容量瓶:容量瓶定容时,视线应与容量瓶上的刻度线相平。若仰视定容,则所配溶液浓度偏低;若俯视定容,则所配溶液浓度偏高,如图丙所示。[提升1]在一支25mL的酸式滴定管中盛入0.1mol·L-1的HCl溶液,其液面恰好在5mL刻度处,若把滴定管中的溶液全部放入烧杯中,然后以0.1mol·L-1的NaOH溶液进行中和,则所需NaOH溶液的体积(

)A.大于20mL B.小于20mLC.等于20mL D.等于5mL解析:如图,滴定管下部无刻度线部分直至尖嘴底部都有溶液,故盐酸实际体积大于20mL,因此需NaOH溶液的体积大于20mL。A[提升2]下列实验操作不会引起误差的是(

)A.酸碱中和滴定时,用待测液润洗锥形瓶B.酸碱中和滴定时,用冲洗干净的滴定管盛装标准溶液C.锥形瓶洗净后未干燥D.用标准盐酸测定未知浓度NaOH溶液结束实验时,酸式滴定管尖嘴部分有气泡,开始实验时无气泡解析:A.锥形瓶一定不要用待测液润洗,否则使待测液的量偏大,消耗标准液的体积偏大,从而使所测浓度偏大;B.冲洗干净的滴定管无论是盛装标准溶液,还是量取待测溶液,都必须用待装溶液润洗2～3次,否则会使标准溶液或待测溶液比原来溶液的浓度偏小,影响结果;C.锥形瓶洗净后未干燥,酸和碱的物质的量没有改变,对滴定结果无影响;D.开始实验时酸式滴定管中无气泡,结束实验时有气泡,会导致所读取的V(HCl)偏小,依据V(HCl)·c(HCl)=V(NaOH)·c(NaOH),所测的c(NaOH)偏小。C[提升3]食用白醋中醋酸含量在30～50mg·mL－1，某食品检验机构，现使用酸碱中和滴定法测定某品牌白醋的总酸量是否合格。Ⅰ.实验步骤：(1)量取10.00mL食用白醋，在烧杯中用水稀释后转移到100mL_________(填仪器名称)中定容，摇匀即得待测白醋溶液。(2)用酸式滴定管取待测白醋溶液20.00mL于锥形瓶中，向其中滴加2滴___________作指示剂。容量瓶酚酞试液(3)读取盛