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溶液的酸碱性

考点一　溶液的酸碱性和pH

1．溶液的酸碱性
溶液的酸碱性是由溶液中c(H＋)和c(OH－)的相对大小决定的：
(1)c(H＋)>c(OH－)，溶液呈酸性。
(2)c(H＋)＝c(OH－)，溶液呈中性。
(3)c(H＋)<c(OH－)，溶液呈碱性。
2．pH
(1)定义：pH＝－lgc(H＋)。
(2)25 ℃时，pH与溶液c(H＋)的关系

(3)适用范围：0～14。
3．pH试纸的使用
(1)方法：把小片试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取待测液滴在干燥的pH试纸上，试纸变色后，与标准比色卡对比即可确定溶液的pH。
(2)注意：①pH试纸使用前不能用蒸馏水润湿，否则待测液因被稀释而可能产生误差。
②用pH试纸读出的pH只能是整数。

1．pH＝7的溶液一定显中性吗？
2．若已知c(H＋)>c(OH－)，该溶液是否一定为酸性？
3．下列溶液一定显酸性的是(　　)
A．pH<7的溶液
B．c(H＋)＝c(OH－)的溶液
C．c(H＋)＝1×10－7 mol·L－1
D．c(H＋)>c(OH－)的溶液
4．可否用pH试纸测定氯水的pH？为什么？
提示：　1.不一定。pH＝7的溶液，不一定是中性溶液，因为温度不同，水的离子积不同，如100 ℃时，pH＝6的溶液为中性溶液，pH＝7时为碱性溶液。
2．只要c(H＋)>c(OH－)，溶液一定呈酸性。
3．由于没有明确温度，A、C均不一定正确；B溶液呈中性，故选D。
4．不可以。因为氯水中含有HClO具有强氧化性，能漂白pH试纸。

1．将纯水加热至较高温度，下列叙述正确的是(　　)
A．水的离子积变大，pH变小，呈酸性
B．水的离子积不变，pH不变，呈中性
C．水的离子积变小，pH变大，呈碱性
D．水的离子积变大，pH变小，呈中性
解析：　H2OH＋＋OH－，水的电离过程为吸热过程，升高温度使电离平衡向电离方向移动。c(H＋)和c(OH－)均增大，KW增大，pH减小，但纯水中c(H＋)＝c(OH－)，呈中性。
答案：　D
2．25 ℃时，下列溶液的酸性最强的是(　　)
A．0.01 mol·L－1的HCl溶液
B．pH＝2的H2SO4溶液
C．c(OH－)＝10－13 mol·L－1的溶液
D．pH＝1的HNO3溶液加水稀释为原来的2倍
解析：　比较溶液的酸性强弱可以通过比较其c(H＋)的大小而得出。A中c(H＋)＝0.01 mol·L－1，B中c(H＋)＝0.01 mol·L－1，C中c(H＋)＝0.1 mol·L－1，D中c(H＋)＝0.05 mol·L－1，故选C。
答案：　C
3．在常温下，将下列溶液的酸碱性填在括号中：
(1)相同浓度的HCl和NaOH溶液等体积混合(　　)
(2)相同浓度的CH3COOH和NaOH溶液等体积混合(　　)
(3)相同浓度NH3·H2O和HCl溶液等体积混合(　　)
(4)pH＝2的HCl和pH＝12的NaOH溶液等体积混合(　　)
(5)pH＝3的HCl和pH＝10的NaOH溶液等体积混合(　　)
(6)pH＝3的HCl和pH＝12的NaOH溶液等体积混合(　　)
(7)pH＝2的CH3COOH和pH＝12的NaOH溶液等体积混合(　　)
(8)pH＝2的HCl和pH＝12的NH3·H2O等体积混合(　　)
答案：　(1)中性　(2)碱性　(3)酸性　(4)中性　(5)酸性
(6)碱性　(7)酸性　(8)碱性

(1)等体积等浓度的一元强酸与一元强碱混合呈中性。
(2)等体积等浓度的一元弱酸与一元强碱混合呈碱性。
(3)强酸、强碱等体积混合
①pH之和等于14呈中性；②pH之和小于14呈酸性；③pH之和大于14呈碱性。
(4)pH之和等于14时，一元强酸和一元弱碱等体积混合呈碱性；一元弱酸和一元强碱等体积混合呈酸性。

4．(1)1 mL pH＝5的盐酸，加水稀释到10 mL pH＝________；加水稀释到100 mL，pH________7。
(2)1 mL pH＝9的NaOH溶液，加水稀释到10 mL，pH＝__________；加水稀释到100 mL，pH________7。
(3)pH＝5的H2SO4溶液，加水稀释到500倍，则稀释后c(SO)与c(H＋)的比值为________。
解析：　(3)稀释前c(SO)＝ mol·L－1；稀释后c(SO)＝＝10－8 mol·L－1；c(H＋)接近10－7mol·L－1，所以＝＝。
答案：　(1)6　接近　(2)8　接近　(3)1∶10
　酸碱稀释时pH的变化规律

酸(pH＝a)
碱(pH＝b)
弱酸
强酸
弱碱
强碱
稀释10n倍
<a＋n
a＋n
>b－n
b－n
无限稀释
pH趋向于7

5．求下列溶液的pH(常温条件下)(已知lg2＝0.3)
(1)0.005 mol·L－1的H2SO4溶液
(2)已知CH3COOH的电离常数Ka＝1.8×10－5,0.1 mol·L－1的CH3COOH溶液
(3)0.1 mol·L－1 NH3·H2O溶液(NH3·H2O的电离度为α＝1%，电离度＝×100%)
解析：　(1)c(H＋)＝0.005 mol·L－1×2＝0.01 mol·L－1
pH＝2
(2)设溶液中c(H＋)＝x mol·L－1
　　　　　　　　　　CH3COOHCH3COO－＋H＋
起始浓度/mol·L－1 0.1 0 0
变化浓度/mol·L－1 x x x
平衡浓度/mol·L－1 0.1－x x x
＝1.8×10－5
经计算取舍后x＝2×10－3
pH＝3－lg2＝2.7
(3)c(OH－)＝0.1 mol·L－1×1%＝0.001 mol·L－1
c(H＋)＝ mol·L－1＝1×10－11 mol·L－1，pH＝11
答案：　(1)2　(2)2.7　(3)11
6．求室温下，下列溶液的pH，已知lg2＝0.3，lg5＝0.7。
(1)将pH＝8的NaOH与pH＝10的NaOH等体积混合
(2)常温下，将pH＝5的盐酸与pH＝9的NaOH溶液以体积比11∶9混合
(3)将pH＝3的HCl与pH＝3的H2SO4等体积混合
(4)0.001 mol·L－1的NaOH溶液
(5)pH＝2的盐酸与等体积的水混合
解析：　(1)pH＝8的NaOH溶液中：c(H＋)＝10－8 mol·L－1，c(OH－)＝10－6 mol·L－1
pH＝10的NaOH溶液中：c(H＋)＝10－10 mol·L－1，c(OH－)＝10－4 mol·L－1
混合后溶液中：c(OH－)＝ mol·L－1≈5×10－5 mol·L－1
c(H＋)＝ mol·L－1＝2×10－10 mol·L－1
pH＝10－lg2＝9.7
(2)pH＝5的盐酸中c(H＋)＝10－5 mol·L－1
pH＝9的NaOH溶液中c(OH－)＝10－5 mol·L－1
根据题意知二者混合后盐酸过量，剩余的c(H＋)＝＝10－6 mol·L－1；pH＝6
(3)pH相同的强酸溶液混合后pH不变。
(4)c(H＋)＝ mol·L－1＝10－11 mol·L－1　pH＝11
(5)pH＝2的盐酸中c(H＋)＝10－2 mol·L－1，用水稀释后c(H＋)＝＝5×10－3 mol·L－1　
pH＝3－lg5＝2.3
答案：　(1)9.7　(2)6　(3)3　(4)11　(5)2.3

1．总体原则
(1)若溶液为酸性，先求c(H＋)，再求pH＝－lgc(H＋)。
(2)若溶液为碱性，先求c(OH－)，再求c(H＋)＝KW/c(OH－)，最后求pH。
2．单一类的计算方法
(1)对于酸(HnA)，浓度为c
强酸：c(H＋)＝nc。
(2)对于碱[B(OH)n]，浓度为c
强碱：c(OH－)＝nc，c(H＋)＝10－14/nc，再根据水的离子积求由水电离出的c(OH－)。
3．混合类的计算方法
(1)同性混合
①若为酸的溶液混合，则c(H＋)混＝[c(H＋)1V1＋c(H＋)2V2]/(V1＋V2)，再直接求pH。
②若为碱的溶液混合，则先求c(OH－)混＝[c(OH－)1V1＋c(OH－)2V2]/(V1＋V2)，再求c(H＋)＝KW/c(OH－)混，后求pH。
(2)异性混合
①若酸过量，则c(H＋)过＝[c(H＋)酸V酸－c(OH－)碱V碱]/(V酸＋V碱)，得pH。
②若碱过量，则先求c(OH－)过＝[c(OH－)碱V碱－c(H＋)酸V酸]/(V酸＋V碱)，再求c(H＋)＝KW/c(OH－)过，后求pH。

7．在某温度时，测得0.01 mol·L－1的NaOH溶液的pH＝11。
(1)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Va L与pH＝b的硫酸Vb L混合。
①若所得混合液为中性，且a＝12，b＝2，则Va∶Vb＝______。
②若所得混合液为中性，且a＋b＝12，则Va∶Vb＝______。
解析：　(1)由题意知，溶液中c(H＋)＝10－11 mol·L－1，c(OH－)＝0.01 mol·L－1，故KW＝c(H＋)·c(OH－)＝10－13。
(2)①根据中和反应：H＋＋OH－===H2O。
c(H＋)·V酸＝c(OH－)·V碱
10－2·Vb＝10－13/10－12·Va
＝＝1∶10。
②根据中和反应H＋＋OH－===H2O
c(H＋)·Vb＝c(OH－)·Va
10－b·Vb＝10－13/10－a·Va
＝＝1013－(a＋b)＝10，即Va∶Vb＝10∶1。
答案：　(1)10－13　(2)①1∶10　②10∶1
　规律推导
　常温下设强酸与强碱混合后溶液呈中性，因c(H＋)酸·V酸＝c(OH－)碱·V碱，故有＝。在碱溶液中c(OH－)碱＝，将其代入上式得c(H＋)酸·c(H＋)碱＝，两边取负对数得pH酸＋pH碱＝14－lg。

1．(2013·新课标全国卷Ⅱ·13)室温时，M(OH)2(s) M2＋(aq)＋2OH－(aq)　Ksp＝a，c(M2＋)＝b mol·L－1时，溶液的pH等于(　　)
A.lg()　　　　　　　　　 B.lg()
C．14＋lg() D．14＋lg()
解析：　根据M(OH)2的Ksp＝c(M2＋)·c2(OH－)，则溶液中c(OH－)＝＝ mol·L－1，则pH＝－lgc(H＋)＝－lg(10－14÷)＝－[－14－lg()]＝14＋lg()。
答案：　C
2．(2013·大纲全国·12)

如图表示水中c(H＋)和c(OH－)的关系，下列判断错误的是(　　)
A．两条曲线间任意点均有c(H＋)×c(OH－)＝KW
B．M区域内任意点均有c(H＋)<c(OH－)
C．图中T1<T2
D．XZ线上任意点均有pH＝7
解析：　根据水的离子积定义可知A项正确；XZ线上任意点都存在c(H＋)＝c(OH－)，所以M区域内任意点均有c(H＋)<c(OH－)，所以B项正确；因为图像显示T1时水的离子积小于T2时水的离子积，而水的电离程度随温度升高而增大，所以C项正确；XZ线上只有X点的pH＝7，所以D项错误。
答案：　D
3．判断下列说法是否正确(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)中和等体积、等物质的量浓度的盐酸和醋酸所消耗的n(NaOH)相等(2012·福建理综，10C)(　　)
(2)常温下，将pH＝3的醋酸溶液稀释到原体积的10倍后，溶液的pH＝4(2012·浙江理综，12A)(　　)
(3)100 ℃时，将pH＝2的盐酸与pH＝12的NaOH溶液等体积混合，溶液显中性(2010·天津理综，5D)(　　)
(4)常温下0.1 mol·L－1醋酸溶液的pH＝a，将溶液稀释到原来体积的10倍后，溶液的pH＝(a＋1)(2011·福建理综，10A)(　　)
(5)在pH＝12的溶液中，K＋、Cl－、HCO、Na＋可以常量共存(2010·福建理综，10A)(　　)
(6)用pH试纸测定溶液的pH时，需先用蒸馏水润湿试纸(2009·广东理综，3B)(　　)
答案：　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×

4．(2013·浙江理综·12)25 ℃时，用浓度为0.100 0 mol·L－1的NaOH溶液滴定20.00 mL浓度均为0.100 0 mol·L－1的三种酸HX、HY、HZ，滴定曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．在相同温度下，同浓度的三种酸溶液的导电能力顺序：HZ<HY<HX
B．根据滴定曲线，可得Ka(HY)≈10－5
C．将上述HX、HY溶液等体积混合后，用NaOH溶液滴定至HX恰好完全反应时：c(X－)>c(Y－)>c(OH－)>c(H＋)
D．HY与HZ混合，达到平衡时：c(H＋)＝＋c(Z－)＋c(OH－)
解析：　A项，在相同温度下，同浓度的三种酸溶液的酸性：HX<HY<HZ，故导电能力：HX<HY<HZ，A项错误；B项，Ka(HY)＝≈10－5，B项正确；C项，反应后Y－的浓度应大于X－，C项错误；分析可知，D项错误。
答案：　B
5．(2013·江苏化学·18)硫酸镍铵[(NH4)xNiy(SO4)m·nH2O]可用于电镀、印刷等领域。某同学为测定硫酸镍铵的组成，进行如下实验：①准确称取2.335 0 g样品，配制成100.00 mL溶液A；②准确量取25.00 mL溶液A，用0.040 00 mol·L－1的EDTA(Na2H2Y)标准溶液滴定其中的Ni2＋(离子方程式为Ni2＋＋H2Y2－===NiY2－＋2H＋)，消耗EDTA标准溶液31.25 mL；③另取25.00 mL溶液A，加足量的NaOH溶液并充分加热，生成NH3 56.00 mL(标准状况)。
(1)若滴定管在使用前未用EDTA标准溶液润洗，测得的Ni2＋含量将________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。
(2)氨气常用________检验，现象是________。
(3)通过计算确定硫酸镍铵的化学式(写出计算过程)。
解析：　(1)若滴定管未用EDTA标准溶液润洗，则EDTA标准溶液会被稀释，滴定过程中消耗标准溶液的体积增大，使滴定结果偏高。(2)氨气是碱性气体，溶于水生成弱碱(NH3·H2O)，能够使红色石蕊试纸变蓝。(3)根据题目给出的数据，分别计算Ni2＋、NH、SO的物质的量，然后由Ni2＋、NH、SO的物质的量确定结晶水的物质的量。
答案：　(1)偏高
(2)湿润的红色石蕊试纸　试纸颜色由红变蓝
(3)n(Ni2＋)＝0.040 00 mol·L－1×31.25 mL×10－3 L·mL－1＝1.250×10－3 mol
n(NH)＝＝2.500×10－3 mol
n(SO)＝
＝＝2.500×10－3 mol
m(Ni2＋)＝59 g·mol－1×1.250×10－3 mol＝0.073 75 g
m(NH)＝18 g·mol－1×2.500×10－3 mol＝0.045 00 g
m(SO)＝96 g·mol－1×2.500×10－3 mol＝0.240 0 g
n(H2O)＝＝1.250×10－2 mol
x∶y∶m∶n ＝n(NH)∶n(Ni2＋)∶n(SO)∶n(H2O)＝2∶1∶2∶10
硫酸镍铵的化学式为(NH4)2Ni(SO4)2·10H2O

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