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高考化学模拟练习:谈谈pH的计算与溶液酸碱性的判断

编辑: 路逍遥 关键词: 高考复习 来源: 记忆方法网

  一、pH的使用及计算中的几个误区

  (1)pH=7的溶液不一定呈中性。只有在常温下pH=7的溶液才呈中性,当在100℃时,水的离子积常数为1×1012,此时pH=6的溶液为中性溶液,pH>6时为碱性溶液,pH<6时为酸性溶液。

  (2)使用pH试纸时,若先用蒸馏水润湿,则测量结果不一定偏小。因为相当于将待测液稀释了,若待测液为碱性溶液,则所测结果偏小;若待测液为酸性溶液,则所测结果偏大;若待测液为中性溶液,则所测结果没有误差。

  (3)水的离子积常数表达式KW=c(H+)?c(OH-)中H+和OH-不一定是水电离出来的。c(H+)和c(OH-)均指溶液中的总浓度。任何水溶液中都存在这一关系,因此在酸溶液中酸本身电离出的H+会抑制水的电离,而在碱溶液中,碱本身电离出的OH-也会抑制水的电离。而在含有弱酸根离子或弱碱阳离子的溶液中水的电离会受到促进,因为弱酸根离子或弱碱阳离子分别易和水电离出来的H+和OH-生成弱酸或弱碱。

  二、pH的计算

  (1)强酸与强碱溶液要注意酸或碱的元数

  如物质的量浓度为c mol/L的HnA溶液,c(H+)=nc mol/L,pH=-lg{c(H+)}=-lg(nc)。

  (2)强酸与强碱混合要先判断过量情况

  若碱过量,一定要将c(OH-)通过KW=1×10-14换算成c(H+),还要看看是不是在通常状况下。

  (3)溶液稀释后pH的计算:

  ①对于强酸(或强碱)溶液,每稀释10倍,pH增大(或减小)一个单位,但无论稀释多少倍,pH都不可能等于7,只能接近7。

  ②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。

  (4)两强酸或两强碱等体积混合后pH的计算:

  ①两强酸溶液等体积混合后pH等于混合前溶液pH小的加0.3。如pH=3和pH=5的两种盐酸等体积混合后,pH=3.3。

  ②两强碱溶液等体积混合后pH等于混合前溶液pH大的减0.3。如pH=9和pH=11的两种烧碱溶液等体积混合后,pH=10.7。

  注意:不论是溶液的稀释还是混合,在计算pH之前一定要首先判断溶液的酸碱性,若为酸性先求c(H+)再求pH,若为减性溶液先求溶液中的c(OH-),然后再通过KW=1×10-14换算成c(H+),最后求pH。

  三、酸碱等体积混合后溶液酸碱性的判断

  (1)强酸与强碱混合看pH之和,若等于14,混合后pH=7;若大于14,混合后pH>7;若小于14,混合后pH<7。

  (2)若pH之和等于14,混合后看酸碱的强弱,强酸与强碱混合后pH=7;强酸和弱碱混合后pH>7;弱酸和强碱混合后pH<7。

  四、例题分析

  【例题1】某温度下,相同pH值的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释,pH值随溶液体积变化的曲线如右图所示。据图判断正确的是中学学科网

  A. Ⅱ为盐酸稀释时pH值变化曲线中学学科网

  B. b点溶液的导电性比c点溶液的导电性强

  C. a点Kw的数值比c点Kw的数值大

  D. b点酸的总浓度大于a点酸的总浓度

  解析:醋酸在稀释时会继续电离,则在稀释相同体积的过程中醋酸中的c(H+)大、pH小,A项错误;随着稀释体积的增大,醋酸电离程度虽增大,但离子浓度在减小,B项正确;温度一定,任何稀的水溶液中的Kw都是一定值,C项错误;由于醋酸是弱酸,要使盐酸和醋酸溶液pH值相同,醋酸的浓度比盐酸大得多,D项错误。

  答案:B

  【例题2】在常温下,把pH=10的NaOH溶液加水稀释至体积为原来的104倍,稀释后溶液的pH是

  A.14 B.7            C.6 D.都有可能

  解析:因为pH=10的NaOH溶液中,c(H+)=10-10,根据水的离子积常数得c(OH-)= =10-4,加水稀释后,由NaOH电离出来的c(OH-)= = 10-8,设溶液中由水电离出来的c(H+)=c(OH-)=x,根据水的离子积常数得: x (10-8 + x) = 10-14,解得:x ≈ 9.5×10-8,即c(H+) ≈ 9.5×10-8,所以pH=-lg(9.5×10-8)≈7.

  答案:B

  【例题3】在常温下,将体积相同,浓度都是0.1 mol/L的NaOH溶液、氨水,分别加水稀释m倍、n倍,溶液的pH都变成9,那么m与n的关系为

  A.4m=n B.m=n C.m<n D.m>n

  解析:若稀释相同倍数,稀释后NaOH溶液和氨水的物质的量浓度相等,NaOH溶液的pH大,要使pH相同,即都变成9,则NaOH溶液稀释的倍数就应大一些,故选项D正确。

  答案:D

  点拨:①对于pH=a的强酸溶液稀释时,体积每增大10n倍,pH就增大n个单位,即pH=a + n;对于pH=a的弱酸溶液来说,体积每增大10n倍,pH增大不足n个单位,即pH<a + n;无论怎样稀释,酸溶液的pH不能等于或大于7,只能趋近于7。这是因为当pH接近6的时候,再加水稀释,由水提供的H+ 离子就不能再忽略。

  ②对于pH=b的强碱溶液稀释时,体积每增大10n倍,pH就减小n个单位,即pH=b-n;对于pH=b的弱碱溶液来说,体积每增大10n倍,pH减小不足n个单位,即pH>b-n;无论怎样稀释,碱溶液的pH不能等于或小于7,只能趋近于7。这是因为当pH接近8的时候,再加水稀释,由水提供的OH-离子就不能再忽略。

  五、练习

  【练习1】对于常温下pH=1的硝酸溶液,下列叙述正确的是

  A.该溶液1 mL稀释至100 mL后,pH等于3

  B.向该溶液中加入等体积、pH为13的氢氧化钡溶液恰好完全中和

  C.该溶液中硝酸电离出的c(H+)与水电离出的c(H+)之比为10-12

  D.该溶液中水电离出的c(H+)是pH为3的硝酸中水电离出的c(H+)的100倍

  解析:硝酸为强电解质,完全电离,故稀释100倍后c(H+)的浓度为原溶液的1/100,pH由1变为3,A选项正确;硝酸中的c(H+)=0.1mol/L,pH为13的氢氧化钡溶液,c(OH-)=0.1mol/L,当二者等体混合时n(H+)=n(OH-)即二者恰好完全中和,B选项正确;硝酸电离的c(H+)=0.1mol/L,则水电离的c(H+)=10-13mol/L,二者之比为1012,C选项错误;pH为3的硝酸中水电离的c(H+)=10-11mol/L,故D选项中二者之比为10-13: 10-11=10-2,D选项错误。

  答案:A、B

  点拨:酸碱溶液加水稀释,溶液的pH肯定发生变化,因为稀释后c(H+)、c(OH-)浓度发生变化,一般规律是酸稀释后pH变大,碱稀释后pH变小。但有一个限度,酸溶液再稀释,也不可能变成碱溶液,碱溶液再稀释,也不可能变成酸溶液,即以pH=7为限,不可逾越这个界限。例如c(H+)=10-5的盐酸1 mL,加水稀释至1000 mL,pH接近7。

  对于pH相同的盐酸(强酸)、醋酸(弱酸)两种溶液,当稀释相同倍数时,由于盐酸中无电离平衡,醋酸中存在电离平衡,同样稀释,其c(H+)变化不一致,因而pH得改变也不一样,即盐酸变化快而醋酸变化比较迟缓。可用右图来说明:

  从图中可以看出:

  (1)强酸比弱酸的pH改变快;

  (2)当稀释同样倍数时,盐酸比例变化大于醋酸;

  (3)当稀释至pH相同时,弱酸稀释的倍数大。

  来源:新东方


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