3-2 课时1 溶液的酸碱性

第二单元溶液的酸碱性

3-2 课时1 溶液的酸碱性

知能定位

1.了解溶液的酸碱性与溶液中c(H+)和c(OH-)的关系。

2.知道pH的定义，了解溶液的酸碱性与pH的关系。

3.能够用pH试纸测定溶液的pH。

4.能够进行有关pH的简单计算。

情景切入

溶液的酸、碱性可通过pH来表现，pH值是怎样规定的呢？与溶液的酸碱性关系是怎样的呢？

自主研习

一、溶液酸碱性与溶液中c(H+)和c(OH-)的关系

溶液的酸碱性的判断标准是溶液中

+-

二、溶液的pH

1.pH

（1）定义：用溶液中H+的物质的量浓度的负对数表示溶液的酸碱性。

（2）表达式：pH=-lgc(H+)。

（3）意义：pH越大，溶液的碱性越强；pH越小，溶液的酸性越强。

25℃下,c(H+)＝1×10-7mol/L,pH=7,溶液呈中性。

c(H+)<1×10-7mol/L,pH>7,溶液呈碱性。

c(H+)>1×10-7mol/L,pH<7,溶液呈酸性。

2.pH的测量方法

（1）酸碱指示剂

①紫色石蕊试液，遇酸变红，遇碱变蓝。

②无色酚酞遇碱变红。

（2）pH试纸

①广泛pH试纸：其pH测量范围是1~14。

②精密pH试纸：测量精度高，但测量范围较窄。

③pH试纸的使用方法：

把一小块pH试纸放在玻璃片（或表面皿）上，用蘸有待测液的玻璃棒点在试纸的中央，试纸变色后，立即与标准比色卡对比得出溶液的pH。

（3）pH计

pH计精度高，可直接从仪器中读数。

课堂师生互动

知识点2 溶液的酸碱性与c(H+)、c(OH-)以及pH的关系

2.溶液在25℃时，c(H+)、pH与酸碱性的关系可用下图表示：

溶液中c(H+)越小，c(OH-)越大，溶液的酸性越弱，碱性越强，pH越大，反之亦然。 特别提醒

溶液的酸碱性判断的最根本的标准是比较溶液中c(H+)和c(OH-)的相对大小，而pH＝7或c(H+)=1×10-7 mol·L-1仅仅是在室温下的特例，因此在使用c(H+) =1×10-7 mol·L-1或pH=7作为判断标准时，要特别注意温度条件。

考例1 下列说法正确的是()

A.pH=7的溶液一定显中性

B.pH=6的溶液一定显酸性

C.c(H+)

D.c(OH-)=1×10-6 mol·L-1的溶液一定显碱性

解析：只有在25℃时，pH＝7或c(H+)=10-7 mol·L-1的溶液才显中性，pH<7或c(H+)>10-7 mol·L-1的溶液才显酸性，pH>7或c(OH-)>10-7mol·L-1的溶液才显碱性。因此A、B、D 选项中的叙述均不正确。判断溶液酸碱性的根本标准是溶液中c(H+)与c(OH-)的相对大小，如C项中c(H+)

答案：C

变式探究1

在约100℃的温度下，NaCl稀溶液中c（H+）为1×10-6mol·L-1 。下列说法中正确的是( )

A.该NaCl溶液显酸性

B.该NaCl溶液显中性

C.该NaCl溶液中K W=1×10-14 mol2·L-2

D.该NaCl溶液中K W=1×10-12 mol2·L-2

答案：BD

解析：在NaCl溶液中，Na+、Cl-对H2O H++OH-无影响。c(H+)为1×10-6mol·L-1，c(OH-)也为1×10-6 mol·L-1。因此，该NaCl溶液显中性，K W=1×10-6 mol·L-1×1×10-6mol·L-1 =1×10-12 mol2·L-2。

知识点2 混合溶液pH的计算

1.两强酸混合

c(H +

)混合＝212211·)(·)(V V V H c V H c +++→pH 2.两强碱混合

c(OH -)混合＝2

12211·)(·)(V V V OH c V OH c +-+-c (H +)→pH 3.强酸强碱混合

（1）强酸与强碱恰好完全反应，溶液呈中性，c(H +)=c(OH -)。如室温下，中性溶液的c(H +)=10-7mol/L ，pH=7。

（2）一方过量

强酸与强碱混合，若酸过量，则求c(H +)过量，若碱过量，则求c(OH -)过量，继而计算pH 。

4.室温下，强酸、强碱溶液两两等体积混合

室温下，pH=a 的强酸和pH ＝b 的强碱等体积混合，溶液酸碱性与a+b 相对大小的关系为： a+b=14→c(H +)=c(OH -)??→?中性

pH=7

>14→c(H +)7

<14→c(H +)>c(OH -)??→?酸性pH<7

特别提醒

（1）溶液呈酸性，求pH 的方法：先求溶液中c(H +)再求pH 。

（2）溶液呈碱性，求pH 的方法：

先求溶液中c(OH -)，再利用K W 求c(H +)，最后求pH 。

（3）溶液稀释的规律。

强酸（强碱）、弱酸（弱碱）加水稀释后的pH 计算：

①强酸pH=a ，加水稀释10n 倍，则pH=a+n 。

②弱酸pH=a ，加水稀释10n 倍，则a

③强碱pH=b ，加水稀释10n 倍，则pH=b-n 。

④弱碱pH=b ，加水稀释10 n 倍，则b-n

说明：①物质的量浓度相同的强酸和弱酸稀释相同的倍数时，pH 的变化不同。其结果是强酸稀释后pH 增大得比弱酸快。同理，强碱稀释后pH 减小得比弱碱快。

②酸、碱溶液无限稀释时，pH 只能约等于或接近于7，酸不能大于7，碱不能小于7，即酸、碱的性质不会因溶液的稀释而改变。当溶液很稀时，不能忽略水的电离。

考例2 将pH=4的酸溶液与pH=10的NaOH 溶液等体积混合后，溶液的pH 可能是( )

A.等于7

B.大于7

C.小于7

D.无法确定

解析：pH=4的酸溶液，其中c （H +）=10-4 mol ·L -1，pH=10的NaOH 溶液，其中c(OH -)=10-4 mol ·L -1，等体积混合后，H +与OH -恰好完全作用，但由于该酸未具体指明是强酸还是弱酸，若为强酸则溶液呈中性（pH=7），若为弱酸，由于它还有大量未电离的分子继续电离出H +，所以溶液呈酸性（pH<7）。故正确结论为A 、C 。

答案：AC

变式探究2

将0.1 mol ·L -1的HCl 和0.06 mol ·L -1的Ba （OH ）2溶液以等体积混合后，该混合溶液的pH 是( )

A.1.7

B.12.3

C.12

D.2

答案：C

解析：设体积为V ，混合前n （H +）=0.1 mol ·L -1×V L=0.1 V mol ，n(OH -)=0.06 mol ·L -1 ×2×V=0.12V mol ，因为n(OH -)>n(H +)，所以等体积混合后： c （OH -）混=VL V V 2)1.012.0(- =0.01 mol ·L -1，所以pH=12。

课后强化作业

基础夯实

1.下列液体pH>7的是( )

A.人体血液

B.蔗糖溶液

C.橙汁

D.胃液

答案：A

解析：人体血液的pH 大于7。

2.有下列溶液：①0.5 mol ·L -1的NaOH 溶液和1.0 mol ·L -1的盐酸等体积混合后的溶液；②pH=0的溶液；③ c(OH -)=10-11 mol ·L -1的溶液；④0.1 mol ·L -1的CH 3COOH 溶液，它们的酸性由强到弱的顺序是( )

A.②>①>④>③

B.④>③>①>②

C.②>①>③>④

D.①>②>④>③

答案：A

解析：①中NaOH 溶液和HCl 中和后，HCl 过量， c 1（H +

）=2·5.0·0.11

1---L mol L mol =0.25 mol ·L -1；②中c 2（H +）=10-pH=1 mol ·L -1；③中c 3（H +）=)

(-OH c K W = 1114

10

101--?=1×10-3 mol ·L -1；④中c 4(H +)=c ·α=0.1 mol ·L -1×1.32%=1.32×10-3 mol ·L -1。c （H +）越大，酸性越强。

3.已达到电离平衡的0.1 mol ·L -1的醋酸溶液中，为了促进醋酸的电离，同时使溶液的pH 降低，应采取的措施是( )

A.加一定量的水

B.加热溶液

C.加入少量盐酸

D.加入冰醋酸

答案：B

解析：加入冰醋酸（纯醋酸），使醋酸溶液浓度增大，溶液浓度越大，醋酸电离程度越小。

4.有甲、乙两种溶液，甲溶液的pH 是乙溶液pH 的2倍，则甲溶液中c （H +）与乙溶液中c （H +）的关系是( )

A.2:1

B.100:1

C.1:100

D.无法确定

答案：D

解析：举例说明，若甲的pH=4，乙中的pH=2，则二者c （H +）之比为1:100，若甲的pH=14，乙中pH=7，则二者c （H +）之比为1:10:7。

5.pH=8的NaOH 溶液和pH=10的NaOH 溶液等体积混合后，溶液的pH 最接近于( )

A.8.3

B.8.7

C.9

D.9.7

答案：D

解析：此为两种强碱等体积混合，且ΔpH=2，稀的NaOH 对溶液中OH -浓度贡献不大，相当于加水。

c(OH -

)（混）＝21014

-? c(H +)=414

101100.1--??=10-10×2 pH=10-lg2=9.7。

6.pH 相同的氢氧化钠溶液和氨水分别加水稀释n 倍和m 倍，使pH 仍保持相同，则n 和m 的关系是( )

A.n>m B n

C.n=m

D.无法确定

答案：B

解析：pH 相同的氢氧化钠溶液和氨水分别稀释相同的倍数，氢氧化钠溶液中c(OH -)小于氨水中c （OH -），若要使二者c （OH -）相同，即pH 相同，氨水中要再多加些水稀释，即n

7.中和相同体积、相同pH 的Ba(OH) 2、NaOH 和NH 3·H 2O 三种稀溶液所用相同浓度盐酸的体积分别为V 1、V 2和V 3，则( )

A.V 3>V 1=V 2

B.V 3>V 2>V 1

C.V 1>V 2>V 3

D.V 3

答案：A

解析：pH 相同的三种碱溶液中，c(OH -)相同，NaOH 和Ba(OH 2是强碱，中和相同体积的NaOH 溶液和 Ba(OH) 2溶液消耗相同浓度盐酸的体积相同，即V 1=V 2，而NH 3·H 2O 是弱碱，c （OH -）相同的NaOH 溶液与NH 3·H 2O 溶液相比：c(NH 3·H 2O)>c （NaOH ），中和相同体积的NaOH 溶液和NH 3·H 2O 溶液，消耗相同浓度的盐酸的体积是前者小于后者，即V 3>V 2。故应选A 。

8.能表示人体喝水时，胃液pH 变化的图象是( )

答案：A

解析：胃酸呈酸性，喝水稀释，但不会为碱性。

9.在25℃时，某稀溶液中由水电离产生的H +浓度为1×10-13 mol ·L -1，下列有关该溶液的叙述，正确的是( )

A.该溶液一定呈酸性

B.该溶液一定呈碱性

C.该溶液的pH 一定是1

D.该溶液的pH 可能为13

答案：D

解析：因为由水电离产生的c(H +)＝1×10-13 mol ·L -1,H 2O ++OH -,所以，由水产生c(OH -)=1×10-13 mol ·L -1。因此，该溶液可能呈酸性，此时c (H +)=)

( OH c K W =1×10-1mol ·L -1,pH=1；也可能呈碱性，此时c(H +)=1×10-13 mol ·L -1,pH=13。

10.下列关系一定正确的是( )

A.当溶液中c(H +)>1×10-7 mol ·L -1时，其pH<7，溶液呈现酸性

B.当溶液中c(H +)>1×10-7 mol ·L -1时，其pH>7，溶液呈现碱性

C.当溶液中c(H +)=c(OH -)>1×10-7 mol ·L -1时，其pH<7，溶液呈现中性

D.当溶液中c(H +)=c(OH -)>1×10-7mol ·L -1时，其pH<7,溶液呈现酸性

答案：C

解析：据pH 与7的关系判断溶液的酸碱性，必须是在25℃时，A 、B 错误;若c(H +)和c(OH -)相等，无论其数值等于多少，溶液必定显中性，C 正确，D 错误。

11.（2009·山东高考）某温度下，相同pH 的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释，平衡pH 随溶液体积变化的曲线如图所示。据图判断正确的是( )

A.Ⅱ为盐酸稀释时的pH 变化曲线

B.b 点溶液的导电性比c 点溶液的导电性强

C.a 点K w 的数值比c 点K w 的数值大

D.b 点酸的总浓度大于a 点酸的总浓度

答案：B

能力提升

1.下列溶液中与1.0×10-5 mol/L 的NaOH 溶液的pH 相同的是( )

A.把pH ＝6的盐酸稀释1 000倍

B.把pH=10的Ba(OH) 2溶液稀释10倍

C.把pH=10的氨水稀释10倍

D.把pH=8的NaOH 溶液稀释10倍

答案：B

解析：1.0×10-5 mol/L 的NaOH 溶液的pH=9,A 项中酸不论怎样稀释其pH 都无限接近7，但不会超过7，A 错误；B 项pH ＝10的Ba(OH) 2溶液稀释10倍，pH 减小一个单位为9，B 正确；C 项pH ＝10的氨水稀释10倍，其pH 为:9

2.（2009·梅州高二检测）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 的盐酸和0.1 mol/L 的氢氧化钠溶液

B.0.1 mol/L 的盐酸和0.1 mol/L 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

答案：BD

解析：本题考查了酸碱反应后溶液pH 的计算及判断。HCl 为一元强酸，NaOH 为一元强碱，Ba(OH) 2为二元强碱，故等体积等物质的量浓度的HCl 与NaOH 恰好中和，pH=7，而与Ba(OH) 2反应时，Ba(OH) 2过量，pH>7，故A 错误，B 正确；pH ＝4的醋酸溶液中电离出的 c(H +)=1×10-4 mol/L,pH=10的NaOH 溶液电离出的c(OH -)=1×10-4 mol/L ，因此仅CH 3COOH 电离出的H +恰好与NaOH 中和，还有大量的CH 3COOH 分子过量，故pH<7，同理，D 项中氨水过量较多，溶液显碱性，pH>7，故C 错误，D 正确。

3.室温时，将x mL pH=a 的稀NaOH 溶液与y mL pH=b 的稀盐酸充分反应。下列关于反应后溶液pH 的判断，正确的是( )

A.若x=y ，且a+b=14，则pH>7

B.若10x=y ，且a+b=13，则pH=7

C.若ax=by ，且a+b=13，则pH=7

D.若x=10y ，且a+b=14，则pH>7

答案：D

解析：本题主要考查有关pH 的简单计算。

由题意知：n(NaOH)=x ·10-(a+3) mol ，n （HCl ）=y ·10b-17 mol ，所以n （NaOH ）:n(HCl)=

17)

3(10

·10·-+-b a y x =y x ×1014-(a+b)，若x=y ，且a+b=14，则n （NaOH ）=n （HCl ）二者恰好完全反应，pH=7；若10x=y 且a+b=13，则碱不足，pH<7；若ax=by 且a+b=13则

n （NaOH ）:n(HCl)=a

b ·10≠1，故pH ≠7；若x=10y 且a+b=14，则n(NaOH): n(HCl)=10>1，NaOH 过量，pH>7。

4.若1体积硫酸恰好与10体积pH=11的氢氧化钠溶液完全反应，则二者物质的量浓度之比应为( )

A.10:1

B.5:1

C.1:1

D.1:10

答案：B

解析：本题考查的是关于pH 的计算，着重考查强酸与强碱混合呈中性时，二者体积与pH 的关系规律。依题意：混合前酸溶液中的n （H +）与碱溶液中的n （OH -）应相等，则有 V ×c 酸(H +)=10V ×c 碱（OH -）=10V ×1 ×10-3，解得c 酸（H +）=1×10-2 mol ·L -1。由于硫酸为二元强酸，依据c 酸（H +）与溶液浓度的关系，可知c （H 2SO 4）=5×10-3 mol ·L -1 ；而pH=11的一元强碱氢氧化钠溶液中c （OH -）=1×10-3 mol ·L -1即为其溶液浓度。据此求得H 2SO 4与NaOH 溶液的物质的量浓度之比应为5:1，故选B 。解答本题时也可以直接利用强酸与强碱混合呈中性时，二者体积与pH 的关系规律：pH 酸+pH 碱=14-lg （V 碱/V 酸），求出pH 酸=2，进而求得结果。后一种方法更好，但前提是要求准确理解相关的规律。

5.将体积为10 mL ，pH 均为3的醋酸和盐酸，分别加水稀释至a mL 和b mL ，测得稀释后溶液的pH 均为5，则稀释后溶液的体积为( )

A.a=b=1 000 mL

B.a=b>1 000 mL

C.a

D.a>b

答案：D

解析：弱电解质在稀释过程中存在着电离平衡的移动，而强电解质则不存在。对于盐酸来说，pH 由3变为5，溶液稀释为原来的100倍，即b=1 000 mL ，但对于醋酸来说，稀释时电离程度增大，H +的物质的量增大。稀释到1 000 mL 时，c （H +）>10-5 mol ·L -1，pH<5，若要使pH=5，还应继续加水稀释，所以a>1 000 mL ，即a>b 。

6.25℃时，若体积为V a 、pH=a 的某一元强酸与体积为V b 、pH=b 的某一元强碱混合，恰好中和，且已知V a

（1）a 值可否等于3（填“可”或“否”） ，其理由是 。 （2）a 值可否等于5（填“可”或“否”） ，其理由是 。

（3）a 的取值范围是 。

答案：（1）否；a=0.5b ，若a=3，b=6不合题意

（2）否；a=5，c(H +)=10-5 mol ·L -1，b=10，c （OH -）=10-4 mol ·L -1，则V 酸×c （H +）=V

碱×c(OH -

)，碱酸V V =)()(+-H c OH c =10，与V 酸

14 7.（1）将pH=1的HCl 溶液加水稀释10倍后，溶液pH= ；稀释100倍后，pH= ；稀释10n 倍后，pH= 。

（2）将pH=5的盐酸溶液稀释1 000倍后，pH 。规律： 。

（3）将pH=12的NaOH 溶液加水稀释10倍后，溶液pH= ；稀释100倍后，pH= ；稀释10n 倍后，pH= 。

（4）将pH=9的NaOH 溶液稀释1 000倍后，pH 。规律： 。 答案：（1）2；3；（1+n ）<7 （2）≈7（略小于7）；强酸稀释10n 倍，溶液的pH 增大n 个 单位，但一定小于7 （3）11；10；（12-n ）>7 （4）≈7（略大于7）；强碱稀释10n 倍，溶液的pH 减小n 个单位，但一定大于7

8.（1）某温度下纯水的c(H +)=2.0×10-7 mol ·L -1，在此温度下，某溶液中由水电离出的c （H +）=4.0×10-13 mol ·L -1，则该溶液的pH 可能是 。

（2）某温度下纯水的c （H +）=1.0×10-6 mol ·L -1，在此温度下，将pH=8的Ba(OH)2与pH=5的稀盐酸混合，欲使pH=7，则Ba(OH) 2与稀盐酸的体积比为 。 答案：（1）1或12.4 （2）2 9

解析：（1）在该温度下，K W =c(H +)·c(OH -)=4.0×10-14mol 2·L -2，某溶液由水电离出c （H +）=4.0×10-13 mol ·L -1<2.0×10-7 mol ·L -1，故该溶液可能是酸溶液也可能是碱溶液。

若为酸溶液，溶液中的c （H +

）=812

100.1100.1--??mol ·L -1=0.1 mol ·L -1，pH=1。 若为碱溶液，溶液中的c （H +）=4.0×10-13 mol ·L -1，pH=12.4

（2）在该温度下，K W =c(H +)·c(OH -)=(1.0×10-6mol ·L -1) 2=1.0×10-12 mol 2·L -2，在pH=8的Ba(OH) 2溶液中

c （OH -

）=712

100.1100.1--??mol ·L -1=1.0×10-4 mol ·L -1，在pH=5的稀盐酸中，c （H +）=1.0×10-5 mol ·L -1，混合后pH=7意味着溶液呈碱性，c （OH -）=712

10

0.1100.1--??mol ·L -1=10-5 mol ·L -1。设Ba(OH) 2溶液的体积为V 1，稀盐酸体积为V 2，则

2

11

52141·10·10V V L mol V L mol V +?-?---- =10-5 mol ·L -1，解得V 1:V 2=2:9。 9.有一种pH=12的NaOH 溶液100 mL ，要使它的pH 值降为11。

（1）如果加入蒸馏水，应加入 mL 。

（2）如果加入pH=10的NaOH 溶液，应加入 mL 。

（3）如果加入0.01 mol ·L -1盐酸，应加入 mL 。

答案：（1）900 （2）100 （3）81.82

10.常温下有体积为V 1 mL 、pH 为m 的稀硫酸和体积为V 2 mL 、pH 为n 的NaOH 溶液混合后：

（1）如果V 1=V 2时，m+n=13，则溶液呈 性；m+n=15，溶液的Ph 7(填“大于”、“等于”或“小于”)。

（2）如果混合后，pH=7时，m+n=14，则21V V = ；m+n=13，则2

1V V = ；m+n>14时，则2

1V V = （填表达式），且V 1 V 2（填“大于”、“等于”或“小于”）。

答案：(1)酸；大于 (2)1；0.1；10 m+n-14；大于

解析：如果V 1=V 2，即强酸与强碱是等体积混合的，稀硫酸pH=m ，c （H +）=1×10 -m mol ·L -1，NaOH 溶液的pH=n,c(OH -)=)(+H c K =n --??10110114

=1×10n-14 mol ·L -1。当混合后溶液呈中性时，则有：V 1·10-m=V 2·10n-14，即10-m =10n-14，m+n=14；当混合后溶液呈酸性时，则有：V 1·10-m >V 2·10n-14，即10-m >10n-14，m+n<14；当混合后溶液呈碱性时，

则有：V 1·10-m 14。如果混合后pH=7时，则有V 1·c(H +)=V 2·c(OH

-

)，即21V V =)()(+-H c OH c =m n --101014

=10m+n-14。 当m+n=14，21V V =100=1；当m+n=13，21V V =1013-14=101；当m+n>14，2

1V V =10m+n-14>1，即V 1>V 2。

11.有一学生甲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。学生乙对学生甲的操作的评价为：操作错误，测定结果

一定有误差。学生丙对学生甲操作的评价为：操作错误，但测定结果不一定有误差。 （１）你支持（填“乙”或“丙”）同学的观点，原因是。 （２）若用此法分别测定c(H+)相等的盐酸和醋酸溶液的pH，误差较大的是，原因是。

（3）只从下列试剂中选择实验所需的物品，你（填“能”或“不能”）区分0.1 mol·L-1的硫酸和0.01 mol·L-1的硫酸。若能，简述操作过程。

①紫色石蕊试纸

②酚酞试液

③甲基橙试液

④蒸馏水

⑤BaCl2溶液

⑥pH试纸

答案：（1）丙当溶液呈中性时，则不产生误差；否则将产生误差

（2）盐酸原因是在稀释过程中醋酸继续电离产生H+，使得溶液中c(H+)较盐酸溶液中c(H+)大，误差较小

（3）能用玻璃棒分别蘸取两种溶液点在两张pH试纸上，与标准比色卡比较其pH，pH 较大的为0.01 mol·L-1的硫酸。