高二化學(xué)選修4溶液pH的計算

1、1掌握pH的簡單計算。2了解各類混合溶液 pH的計算。3了解溶液稀釋時pH的變化規(guī)律。一、pH的計算1pH的定義：pH_注意：溶液pH計算的核心是確定溶液中的_相對大小。在有關(guān)計算過程中，應(yīng)遵守“酸按酸，堿按堿，同強(qiáng)混合在之間，異強(qiáng)混合看過量。”2單一溶液的pH計算(1)酸溶液的pH計算c(酸)c(H)pH強(qiáng)酸：如HnA，設(shè)濃度為c mol/L，則c(H)_，pHlg c(H)_弱酸：如一元弱酸HA，設(shè)濃度為c mol/L，則c(H)c mol/L，pHlgc(2)堿溶液的pH計算c(堿)c(OH)c(H)pH強(qiáng)堿：如B(OH)n，設(shè)濃度為c mol/L，則c(OH)_，c(H)_，pHlgc

2、(H)_弱堿：如一元弱堿BOH，設(shè)濃度為c mol/L，則c(OH)c mol/L，c(H)mol/L，pH14lgc答案：一、1.lgc(H)c(H)2(1)nc mol/Llg(nc)(2)nc mol/L mol/L14lg(nc)1等物質(zhì)的量濃度的鹽酸和醋酸相比哪個pH大？等物質(zhì)的量濃度的NaOH溶液與氨水哪個pH大？提示：比較pH大小最終要比較c(H)大小，等物質(zhì)的量濃度的鹽酸比醋酸中c(H)大，pH小，等物質(zhì)的量濃度的 NaOH溶液比氨水中c(H)小，pH大。2進(jìn)行pH計算時，為什么遇酸必須用c(H)、而遇堿必須用c(OH)計算？提示：由于水的電離平衡的存在，酸溶液中仍有少量OH，

3、堿溶液中仍有少量H，但酸溶液中起決定作用的是H，計算pH時當(dāng)然用c(H)計算；同樣堿溶液中起決定作用的是OH，而c(H)的大小受c(OH)大小的制約，因此在堿溶液稀釋或混合的計算中，必須根據(jù)c(OH)的變化來計算。如pH10的NaOH溶液加水稀釋10倍后pH的計算， 如直接根據(jù)c(H)計算，會得出pH11，這當(dāng)然是不可能的。計算步驟應(yīng)是pH10的NaOH溶液，c(H)1010molL1，則c(OH)104 molL1，稀釋10 倍后，c(OH)105 molL1，則c(H) molL1109 molL1，即稀釋10倍后pH9。(1)兩種強(qiáng)酸混合：c(H)混當(dāng)兩種溶液的pH之差pH2的強(qiáng)酸以等體

4、積混合時，pH混pH小0.3(相當(dāng)于將濃度大的酸溶液稀釋了一倍)。(2)兩種強(qiáng)堿溶液混合：c(OH)混當(dāng)兩種溶液的pH之差pH2的強(qiáng)堿以等體積混合后，pH混pH大0.3(相當(dāng)于將濃度大的堿溶液稀釋了一倍)。(3)強(qiáng)酸強(qiáng)堿混合強(qiáng)酸和強(qiáng)堿恰好完全反應(yīng)，溶液呈中性，pH7。酸過量，先求c(H)余。c(H)余，再求pHlgc(H)。堿過量，先求c(OH)余。c(OH)余，再求c(H)，最后求pH。(4)酸堿等體積混合酸與堿pH之和為14，若為強(qiáng)酸與強(qiáng)堿，則pH7； 若為強(qiáng)酸與弱堿，則pH7； 若為弱酸與強(qiáng)堿，則pH7。說明：對于弱酸來講，c(弱酸)c(H)，對于弱堿，c(弱堿)c(OH)，等體積混合p

5、H之和為14的酸堿時，誰弱誰過量。(5)強(qiáng)酸強(qiáng)堿混合呈中性時二者體積與pH的變化規(guī)律若pH酸pH堿14，則V酸V堿11若pH酸pH堿14，則V酸 V堿10pH酸pH堿14 1若pH酸pH堿14，則V酸V堿11014(pH酸pH堿)(6)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿稀溶液等體積混合后的pH(近似計算)混合前混合后條件pH1pH214pH混pH10.3強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等體積混合，pH1pH2pH1pH214pH混7pH1pH214pH混pH20.3案例精析【例1】25 時，某溶液由水電離出的c(H)11012 mol/L，則該溶液的pH可能為()A12B7C6D2解析純水中由水電離出的c(H)水c(OH)水，向純水中加酸

6、或加堿，水的電離都會受到抑制，水的電離平衡向左移動，水電離出的c(H)和c(OH)均減小，但仍有c(H)水c(OH)水。若該溶液為酸性溶液，c(OH)液c(OH)水c(H)水11012 mol/L，由KWc(H)液c(OH)液得c(H)液11014/110121102，即 pH2；若該溶液為堿性溶液，c(H)液c(H)水11012 mol/L，pH12，故正確答案為AD。答案AD【例2】pH13的強(qiáng)堿溶液與pH2的強(qiáng)酸溶液混合，所得混合溶液的pH11，則強(qiáng)堿與強(qiáng)酸的體積比是()A11 1 B91 C111 D19解析本題酸、堿反應(yīng)后pH11，說明堿過量，必須按c(OH)進(jìn)行計算。如果忽略了這一

7、點(diǎn)而用c(H)計算，那就會出現(xiàn)錯誤。強(qiáng)酸與強(qiáng)堿混合后，余下的溶液顯堿性，且c(OH)103mol/L，因此，若設(shè)強(qiáng)堿、強(qiáng)酸的體積分別為x、y，則由題意得： 103，x y19。故正確答案為D。答案D室溫下等體積混合0.1 molL1的鹽酸和0.06 molL1的Ba(OH)2溶液后，溶液的pH等于()A2.0 B12.3 C1.7 D12.0解析該題是酸堿混合的計算。首先要判斷哪種物質(zhì)過量，鹽酸溶液的c(H)0.1 molL1，Ba(OH)2溶液的c(OH)0.06 molL120.12 molL1，故堿過量，又因等體積混合，可求出混合溶液中的c(OH)。c(OH) 0.01 molL1故pH

8、lgc(H)14lg 0.0112。答案D有pH12的KOH溶液10 mL，要使它的pH降為11：(1)如果加入蒸餾水，應(yīng)加_ mL。(2)若加入pH10 的NaOH溶液應(yīng)加_ mL。(3)若加入0.001 molL1 H2SO4應(yīng)加_ mL。答案(1)90(2)100(3)30在25 時，有pHa的鹽酸和pHb的NaOH溶液，取VaL鹽酸溶液與NaOH溶液中和，需VbL NaOH溶液，問：(1)若ab14，則 Va/Vb_(填數(shù)字)。(2)若ab13，則Va/Vb_(填數(shù)字)。(3)若ab14，則Va/Vb_(填表達(dá)式)，且Va_Vb(填、或)。(4)若ab15，則Va/Vb_(填數(shù)字)。解

9、析題目給出了酸和堿溶液pH所滿足的一系列關(guān)系式，求完全中和所需兩種溶液的體積關(guān)系。四個問題求解過程相似，依題意有：pHa的鹽酸c(HCl)c(H)10a molL1pHb的NaOH 溶液c(H)10bc(NaOH) 10b14 molL1完全中和應(yīng)滿足c(HCl)Vac(NaOH)Vb(1)若ab14，則 1014141001(2)若ab13，則 101314101(3)若ab14，則 10ab141，VaVb(4)若ab15，則 10151410答案(1)1(2)110(3)10ab141，(4)1025 時，若體積為Va、pHa的某一元強(qiáng)酸與體積為Vb、pHb的一元強(qiáng)堿混合，恰好中和，且已

10、知VaVb和a0.5b，請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?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的取值范圍是_。解析(1)若a3，由a0.5b，可知b6，由題設(shè)pHb是一強(qiáng)堿，與題設(shè)矛盾。(2)若a5，則b10c(OH)b104 molL1，發(fā)生酸堿中和時，應(yīng)有Vac(H)aVbc(OH)b。與題設(shè)VaVb不符。(3)由題設(shè) 1，可得10ab141即ab140又a0.5b解得a又pHbb2a7(強(qiáng)堿溶液)解得a因此a的取值范圍是：答案(1)否，若a3，由a0.5b，可知b6。由題設(shè)pHb是一強(qiáng)堿，與題設(shè)矛盾。(2)否，若a5，則b

11、10，c(OH)b104 mol/L，發(fā)生酸堿中和時，應(yīng)有Vac(H)aVbc(OH)b。即 。與題設(shè)VaVb不符。(3) a一、稀釋后溶液pH的變化規(guī)律1酸堿溶液無限稀釋，pH只能無限接近于7，不可能大于或小于7。2對于pHa的強(qiáng)酸和弱酸溶液，每稀釋10n倍，強(qiáng)酸的pH就增大n個單位，即pHan(an7)，弱酸的pH范圍是：apHan，可用圖示表示：3對于pHb的強(qiáng)堿和弱堿溶液，每稀釋10n倍，強(qiáng)堿的pH減小n個單位，即pHbn(bn7)，弱堿的pH的范圍是：bnpHb，可用圖示表示：4對于物質(zhì)的量濃度相同的強(qiáng)酸和弱酸稀釋相同倍數(shù)，強(qiáng)酸pH變化程度比弱酸大(強(qiáng)堿和弱堿類似)。二、酸、堿溶液稀

12、釋后pH的計算1強(qiáng)酸溶液每稀釋10n倍，c(H)減小為原來的1/10n，pH稀pH原n。2強(qiáng)堿溶液每稀釋10n倍，c(OH)減小為原來的1/10n，pH稀pH原n。3強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液無限稀釋時，由于水的電離不能忽略，故pH只能接近于7(或約等于7)。如pH6的鹽酸稀釋100倍后溶液的pH7(不可能大于7)，pH8的NaOH溶液稀釋100倍后溶液pH7(不可能小于7)。4弱酸溶液每稀釋10n倍，c(H)減小的程度比強(qiáng)酸小，則pH稀pH原n。5弱堿溶液每稀釋10n倍，c(OH)減小的程度比強(qiáng)堿小，則pH稀 pH原n。案例精析【例3】(2008濰坊模擬)常溫下，關(guān)于溶液的稀釋下列說法正確的是()ApH

13、3的醋酸溶液稀釋100倍，pH5BpH4的H2SO4溶液加水稀釋100倍，溶液中由水電離產(chǎn)生的c(H)1106 molL1C將1 L 0.1 molL1的Ba(OH)2溶液稀釋為2 L，pH13DpH8的NaOH溶液稀釋100倍，其pH6解析A項(xiàng)，pH3的醋酸溶液在稀釋過程中電離平衡正向移動，稀釋100倍時，3pH5；B項(xiàng)，pH4的H2SO4稀釋100倍時，溶液中的c(H)106 mol/L，溶液中的c(OH)1014/106 molL1108 molL1，水電離的c(OH)108 molL1，而水電離的c(H)水電離的c(OH)108 molL1；C項(xiàng)，0.1 molL1 Ba(OH)2溶液

14、稀釋到2 L時，c(OH) molL10.1 molL1，c(H)1013 molL1，pH13；D項(xiàng)，NaOH是堿溶液無論怎么稀釋，pH在常溫下不可能成為6，只能無限接近于7。答案C室溫下，將pH4的H2SO4溶液加水稀釋100倍后，c(H)c()等于多少？此時再將溶液稀釋100倍后，c(H)c( )等于多少？ 在25 的條件下，將體積都為10 mL、pH都等于3的醋酸和鹽酸加水稀釋至a mL和b mL，測得稀釋后溶液的pH均為5。則稀釋后溶液的體積()Aab100 mLBab1000 mLCab Dab解析pH3的鹽酸稀釋后溶液體積為1000 mL時pH5pH3的醋酸稀釋后溶液體積為100

15、0 mL時pH5，若要pH5應(yīng)再加水稀釋，故ab答案DpH計及其使用方法pH計是用來測量被測溶液的pH的，在科研實(shí)驗(yàn)中有很大的用處。下面以PHS3C型pH計為例來說明它的使用方法。pH計結(jié)構(gòu)：它由主機(jī)、復(fù)合電極組成，主機(jī)上有四個旋鈕，它們分別是：選擇、溫度、斜率和定位旋鈕。pH計的使用：安裝好儀器、電極，打開儀器后部的電源開關(guān)，預(yù)熱半小時。在測量之前，首先對pH計進(jìn)行校準(zhǔn)，我們采用兩點(diǎn)定位校準(zhǔn)法，具體的步驟如下：調(diào)節(jié)選擇旋鈕至pH檔；用溫度計測量被測溶液的溫度，讀數(shù)，例如25 。調(diào)節(jié)溫度旋鈕至測量值25 。調(diào)節(jié)斜率旋鈕至最大值。打開電極套管，用蒸餾水洗滌電極頭部，用吸水紙仔細(xì)將電極頭部吸干，將復(fù)合電極放入混合磷酸鹽的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液，使溶液淹沒電極頭部的玻璃球，輕輕搖勻，待讀數(shù)穩(wěn)定后，調(diào)定位旋鈕，使顯示值為該溶液25 時標(biāo)準(zhǔn) pH數(shù)值6.86。將電極取出，洗凈、吸干，放入鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液中，搖勻，待讀數(shù)穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)斜率旋鈕，使顯示值為該溶液25 時標(biāo)準(zhǔn)pH數(shù)值4.00。取出電極，洗凈