2020年高中化学 第03章 水溶液中的离子平衡 7页

1 3-2-2 水的电离和溶液的酸碱性（第二课时） 【学习目标】 1．进一步掌握水的离子积和 pH 的关系。 2．使学生掌握纯水及溶液中离子浓度及溶液 pH、离子积常数的有关计算及换算。 【学习重难点】 学习重点：水的离子积； c(H+) 、pH 与溶液酸碱性的关系及计算。 学习难点：水的离子积； c(H+) 、pH 与溶液酸碱性的关系及计算。 【自主预习】 一：pH 的相关计算: 复习巩固：常温下，溶液中的 c(H+) 和 c(OH—)有什么关系? 溶液的酸碱性由 某溶液中 H+浓度为 1×10—9 mol·L—1 ，我们一看就知道该溶液显碱性，由于溶液很稀， 离子浓度很小，用 H+或 OH—浓度来表示其酸碱性很不方便，因此，在化学上常用 pH 来 表示溶液的酸碱性， 常温下 pH=7 时溶液呈中性，pH＞7 溶液显碱性，pH＜7 溶液显酸性，规定溶液的 pH 等 于 H+浓度的负对数。 pH＝— lg＜ {c(H+) } 填写下表。 c(H+)mol·L—1 100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5[ 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 10-13[ 10-14 pH 酸碱性 ——————酸性减弱——————→中性——————碱性增强——————→ 在上表中 c(H+) ＝10—3 mol·L—1 的溶液中，c(OH—)= 10—11 mol·L—1 合作探究 探究活动一： 酸、碱溶液混合后 pH 计算方法 1．室温下 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[H＋]为 _ ，pH 为 ；若等体积混合后，溶液的 pH 为 。 2．室温下将 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[OH－]为 _ ，[H＋]为 _ ，pH 为 。 3．室温下 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 2 为 。 [归纳总结] 溶液 pH 的计算方法 1．强酸、强碱溶液的 pH 计算方法 先求出强酸、强碱溶液中的 ，强酸直接由酸的浓度求出，强碱先由碱的浓度求 出 ，再根据水的离子积换算出 ，然后用公式 求 出 pH。 2．酸、碱溶液混合后 pH 计算方法 （1）强酸与强酸混合 [H＋]混＝ ，然后再求 pH。 （2）强碱与强碱混合 先计算：[OH－]混＝ 再求[H＋]混＝ ，最后求 pH。 （3）强酸与强碱混合 ①恰好完全反应，溶液呈中性，pH＝7。 ②酸过量： 先求[H＋]余＝ ，再求 pH。 ③碱过量： 先求[OH－]余＝ ， 再求[H＋]＝ ，然后求 pH。 【学以致用】 1．常温下,将 0.1 mol·L-1 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 2．常温下，pH＝13 的强碱溶液与 pH＝2 的强酸溶液混合，所得混合液的 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 探究活动二：酸、碱溶液稀释后的 pH 变化规律 1．计算下列酸溶液稀释后的 pH （1）pH＝2 的盐酸，若加水稀释 10 倍，其 pH 为 ；若加水稀释 10n 倍，其 pH 为 。 （2）若将 pH＝5 的盐酸加水稀释 103 倍，其 pH 。 （3）pH＝2 的醋酸(一元弱酸)溶液，加水稀释 10 倍，其 pH 大小范围应是 。 3 2．计算下列碱溶液稀释后的 pH （1）pH＝11 的氢氧化钠溶液，若加水稀释 10 倍，其 pH 为 ；若加水稀释 10n 倍，其 pH 为 。 （2）pH＝11 的氨水，若加水稀释 10n 倍，其 pH 大小范围应是 ； 若无限稀释时，其 pH 。 [归纳总结] （1）对于 pH＝a 的强酸和弱酸溶液，每稀释 10n 倍，强酸的 pH 就 单位，即 pH ＝ ；由于稀释过程中，弱酸还会继续电离，故弱酸的 pH 范 围是 ；酸溶液无限稀释，pH 只能无限接近于 7， 不能 7。如图Ⅰ所示。 （2）对于 pH＝b 的强碱和弱碱溶液，每稀释 10n 倍，强碱的 pH 单位，即 pH ＝ ；由于稀释过程中，弱碱还会继续电离，故弱碱的 pH 范 围是 ；碱溶液无限稀释，pH 只能无限接近于 7， 不能 7。如图Ⅱ所示。 【学以致用】 3．下列有关溶液的叙述中,正确的是 ( ) A.中和 10 mL 0.1 mol·L-1 醋酸与中和 100 mL 0.01 mol·L-1 的醋酸所需同种碱溶液的 量不同 B.常温下,等体积的 pH=3 的酸溶液和 pH=11 的碱溶液混合,混合后溶液的 pH=7 C.常温下,体积相等、pH 相同的盐酸和硫酸溶液,两溶液溶质的物质的量浓度相等 D.常温下,pH=3 的甲酸溶液的[H+]与 pH=11 的氨水溶液的[OH-]相等 4．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[H＋]＝1×10－6 mol·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 【学习小结】 4 1．溶液 pH 计算 碱按碱、酸按酸，同强混合在中间， 异强混合看过量，无限稀释 7 为限。 2．pH 差值≥2 的两种强酸等体积混合后，pH 混＝ pH 差值≥2 的两种强碱等体积混合后，pH 混＝ 【巩固练习】 1．将 pH=1 的盐酸平均分成两份,一份加入适量水,另一份加入与该盐酸物质的量浓度相同的 适量 NaOH 溶液,pH 都升高了 1,则加入的水与 NaOH 溶液的体积比为 ( ) A.9 B.10 C.11 D.12 2．将 100 mL 0.001 mol·L－1 的盐酸和 50 mL pH＝3 的硫酸溶液混合后，所得溶液的 pH 为 (设混合后溶液体积的变化忽略不计)( ) A．4.5 B．2.7 C．3.3 D．3 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 3．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．0.1 mol·L－1 的盐酸和 0.1 mol·L－1 的氢氧化钠溶液 B．0.1 mol·L－1 的盐酸和 0.05 mol·L－1 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＝10 的氨水 4．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．pH＝3 的盐酸溶液与 pH＝11 的氢氧化钠溶液等体积混合后 pH＝7 5.在某温度下的水溶液中，[H＋]＝10x mol·L－1，[OH－]＝10y mol·L－1，x 与 y 的关系如图 所示。 （1）该温度下，水的离子积为____________。 5 （2）该温度下，0.01 mol·L－1 NaOH 溶液的 pH 为________。 【总结与反思】 通过自评、互评、师评相结合对本节学习过程进行反思感悟。 6 【参考答案】 【自主预习】 一： pH 的相关计算：乘积等于 1×10—14 ；由 H+和 OH—浓度的相对大小决定 c(H+) mol ·L—1 100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 10-1 10-14 pH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 酸碱 性 ——————酸性减弱——————→中性——————碱性增强——————→ 用水的离子积除以 c(H+) 【合作探究】 探究活动一： 1．1.0×10－3mol·L－1；3；2.3 2．1.0×10－2_mol·L－1， 1.0×10－12_mol·L－1， 12 3．7；3；11 [归纳总结]1．[H＋]；[OH－]； [H＋]；pH=-lg[H＋]；2．（1） [H＋]1·V1＋[H＋]2·V2 V1＋V2 ；（2） [OH－]1·V1＋[OH－]2·V2 V1＋V2 ； Kw [OH－]混；（3）② [H＋]·V(酸)－[OH－]·V(碱) V(酸)＋V(碱) ；③ [OH－]·V(碱)－[H＋]·V(酸) V(酸)＋V(碱) ， Kw [OH－]余 【学以致用】1．B 2.D 【学以致用】 3.D 4．C 【学习小结】2．pH 小＋0.3；pH 大－0.3 【学以致用】3．C 7 【巩固练习】 1．C 2．D 3． A 4． D 5． D 6．（1）10－15 mol2·L －2 （2）13