專項(xiàng)突破13-PH的計(jì)算及應(yīng)用(人教版2019選擇性必修1)

人教版選擇性必修1網(wǎng)第三章水溶液中的離子反應(yīng)與平衡重難點(diǎn)專項(xiàng)突破專項(xiàng)突破13PH的計(jì)算及應(yīng)用[問題1]計(jì)算在25℃時(shí)，0.05mol·L－1H2SO4溶液的pH。突破點(diǎn)一:溶液pH的計(jì)算方法[提示]

H2SO4溶液的濃度是0.05mol/L，c(H＋)＝0.05mol/L×2＝0.1mol/L，此溶液的pH＝－lgc(H＋)＝－lg10－1＝1。[問題5]常溫時(shí)，pH＝2的溶液與pH＝12的溶液等體積混合后，混合液的pH一定等于7嗎？[問題6]等體積pH都為13的NaOH和NH3·H2O溶液，加水稀釋到pH都為12，所需水的體積一樣多嗎？一[提示]不一定。如果一種是強(qiáng)酸，另一種是強(qiáng)堿，則混合后呈中性，pH＝7；如果一種是強(qiáng)酸，另一種是弱堿，則混合后堿過量，混合液呈堿性，pH>7；如果一種是弱酸，另一種是強(qiáng)堿，則混合后酸過量，混合液呈酸性，pH<7。[提示]不一樣多。因?yàn)镹aOH為強(qiáng)堿，稀釋時(shí)c(OH－)與溶液體積成反比，即稀釋10倍就可以使pH從13變?yōu)?2；而NH3·H2O為弱堿，在稀釋時(shí)，隨著水的加入，不僅使c(OH－)減小，而且影響氨水的電離平衡，從而使c(OH－)不是成倍數(shù)地減少，即氨水pH從13變?yōu)?2，要稀釋10倍以上。②強(qiáng)堿、弱堿溶液的稀釋：酸堿溶液稀釋時(shí)pH的變化可用數(shù)軸表示。①?gòu)?qiáng)酸、弱酸溶液的稀釋：3.酸(或堿)溶液稀釋后pH的計(jì)算及大小比較③酸、堿溶液稀釋時(shí)pH的變化趨勢(shì)：對(duì)于pH相同的強(qiáng)酸和弱酸(或強(qiáng)堿和弱堿)溶液稀釋相同的倍數(shù)，強(qiáng)酸(或強(qiáng)堿)溶液的pH變化幅度大(如下圖所示)。這是因?yàn)閺?qiáng)酸(或強(qiáng)堿)已完全電離，隨著加水稀釋，溶液中H＋(或OH－)物質(zhì)的量(水電離的除外)不會(huì)增多，而弱酸(或弱堿)隨著加水稀釋，電離程度增大，H＋(或OH－)物質(zhì)的量會(huì)不斷增多。(4)對(duì)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)。[點(diǎn)撥]對(duì)于物質(zhì)的量濃度相同的強(qiáng)酸和弱酸(或強(qiáng)堿和弱堿)溶液，雖然起始時(shí)溶液pH不同，但若稀釋相同倍數(shù)，仍是強(qiáng)酸(或強(qiáng)堿)pH的變化幅度大?！纠?】常溫下，關(guān)于溶液稀釋的說法正確的是 (

)A．將1L0.1mol·L－1的Ba(OH)2溶液加水稀釋為2L，pH＝13B．pH＝3的醋酸溶液加水稀釋100倍，pH＝5C．pH＝4的H2SO4溶液加水稀釋100倍，溶液中由水電離產(chǎn)生的c(H＋)＝1×10－6mol·L－1D．pH＝8的NaOH溶液加水稀釋100倍，其pH＝6A

【典型例題】

[例2](1)某溫度時(shí)，測(cè)得0.01mol·L－1NaOH溶液的pH為11，則該溫度下水的離子積常數(shù)Kw＝________。(2)在此溫度下，將pH＝a的NaOH溶液VaL與pH＝b的硫酸VbL混合。①若所得混合溶液為中性，且a＝12，b＝2，則Va∶Vb＝________。②若所得混合溶液的pH＝10，且a＝12，b＝2，則Va∶Vb＝________。答案：(1)1×10－13

(2)①1∶10

②1∶9【提升1】

(雙選)pH=2的A、B兩種酸溶液各1mL,分別加水稀釋到1000mL,其中pH與溶液體積V的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是(

)。A.A、B兩酸溶液的物質(zhì)的量濃度一定相等B.稀釋后,B酸溶液的酸性比A酸溶液的酸性強(qiáng)C.a=5時(shí),A是強(qiáng)酸,B是弱酸D.一定有關(guān)系:2<a<5解析:由圖像可知,稀釋過程中兩種酸的pH增大程度不同,說明兩種酸的強(qiáng)弱不同,故pH=2的兩種酸的濃度一定不同,A項(xiàng)錯(cuò)誤;稀釋后A溶液的pH大于B溶液的pH,則A酸溶液中c(H+)小于B酸溶液中c(H+),A酸溶液的酸性比B酸溶液的酸性弱,B項(xiàng)正確;a=5時(shí),pH=2的A酸溶液由1

mL稀釋至1

000

mL,pH增加3,故A酸一定是強(qiáng)酸,pH=2的B酸溶液由1

mL稀釋至1

000

mL后,pH<5,說明B酸溶液中存在電離平衡,則B酸是弱酸,C項(xiàng)正確;若A、B酸都是弱酸,由1

mL稀釋至1

000

mL后,A、B兩酸溶液pH均要增大,而增加的值均小于3,有2<a<5,若A酸是強(qiáng)酸,則a=5,D項(xiàng)錯(cuò)誤。BC【提升2】已知水在25℃和100℃時(shí)，其電離平衡曲線如圖所示：(1)100℃時(shí)水的電離平衡曲線應(yīng)為________(填“A”或“B”)，理由是___________。提示：溫度升高，促進(jìn)水的電離，水的離子積增大，水中H＋的濃度、OH－的濃度都增大，水的pH減小，但水仍呈中性。結(jié)合題圖中A、B曲線變化情況及H＋的濃度、OH－的濃度可以判斷100℃時(shí)水的電離平衡曲線為B。(2)25℃時(shí)，將pH＝9的NaOH溶液與pH＝4的H2SO4溶液混合，若所得混合溶液的pH＝7，則NaOH溶液與H2SO4溶液的體積之比為________。提示：25℃時(shí)所得混合溶液的pH＝7，溶液呈中性，即酸堿恰好完全中和，即n(H＋)＝n(OH－)，V(NaOH)×10－5mol·L－1＝V(H2SO4)×10－4mol·L－1，V(NaOH)∶V(H2SO4)＝10∶1。(3)100℃時(shí)，若100體積pH1＝a的某強(qiáng)酸溶液與1體積pH2＝b的某強(qiáng)堿溶液混合后溶液呈中性，則混合前，該強(qiáng)酸的pH1與強(qiáng)堿的pH2之間應(yīng)滿足的關(guān)系式為________________(用含a、b的式子表示)。提示：要注意100℃時(shí)，水的離子積為10－12，即c(H＋)·c(OH－)＝10－12。根據(jù)100℃時(shí)混合后溶液呈中性知，100×10－a＝1×10b－12，即10－a＋2＝10b－12，a＋b＝14?！咎嵘?】在25℃時(shí),有pH為a的HCl溶液和pH為b的NaOH溶液,取VaL該HCl溶液用該NaOH溶液中和,需VbLNaOH溶液。請(qǐng)回答下列問題:(1)若a+b=14,則Va∶Vb=

。

(2)若a+b=13,則Va∶Vb=

。

(3)若a+b>14,則Va∶Vb=

,且Va

(填“>”“<”或“=”)Vb。

答案:(1)1∶1

(2)1∶10(3)10a+b-14

>【提升4】某化學(xué)學(xué)習(xí)小組為研究HA、HB和MOH的酸堿性的相對(duì)強(qiáng)弱，設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)：將pH＝2的兩種酸溶液HA、HB和pH＝12的MOH堿溶液各1mL，分別加水稀釋到1000mL，其pH的變化與溶液體積的關(guān)系如圖，根據(jù)所給的數(shù)據(jù)，請(qǐng)回答下列問題：(1)HA為________酸，HB為________酸(填“強(qiáng)”或“弱”)。(2)若c＝9，則將pH＝2的HB與pH＝12的MOH等體積混合后，溶液呈________(填“酸”“堿”或“中”)性。強(qiáng)弱酸解析：(1)將pH＝2的酸溶液稀釋1000倍，強(qiáng)酸溶液稀釋后溶液pH為5，弱酸溶液稀釋過程中促進(jìn)弱酸電離，稀釋后溶液pH小于5，由圖可知，HA是強(qiáng)酸、HB是弱酸；(2)將pH＝12的堿溶液稀釋1000倍，強(qiáng)堿溶液稀釋后溶液pH為9，若c＝9，由圖可知MOH是強(qiáng)堿，將pH＝2的弱酸HB與pH＝12的強(qiáng)堿MOH等體積混合時(shí)，弱酸HB溶液過量，溶液呈酸性；(3)若c＝9，稀釋后的三種溶液中，由水電離的氫離子濃度的大小順序?yàn)開_____________(用酸、堿化學(xué)式表示)。(4)常溫下，取pH＝2的HA、HB各100mL，向其中分別加入適量的Zn粒，反應(yīng)后兩溶液的pH均變?yōu)?，設(shè)HA中加入的Zn質(zhì)量為m1，HB中加入的Zn質(zhì)量為m2，則m1________m2(選填“<”“＝”或“>”)。(5)若b＋c＝14，則MOH為________堿(選填“強(qiáng)”或“弱”)。將稀釋后的HB溶液和MOH溶液取等體積混合，所得混合溶液的pH________7(選填“大于”“小于”或“等于”)。MOH＝HA>HB<弱等于解析：(3)酸和堿在溶液中電離出的氫離子和氫氧根離子都抑制水的電離，溶液中氫離子濃度和氫氧根離子濃度越大，抑制程度越大，水電離出氫離子濃度和氫氧根離子濃度越小，由圖可知，稀釋后的溶液中，HB溶液中氫離子濃度大于HA溶液，HA溶液中氫離子濃度等于MOH溶液中氫氧根離子濃度，則抑制程度為MOH＝HA<HB，所以溶液中水電離出氫離子濃度大小順序是MOH＝HA>HB；(4)向pH＝2的強(qiáng)酸HA溶液和弱酸HB溶液中分別加入適量的鋅粒，反應(yīng)過程中HB溶液中的電離平衡被破壞，能繼續(xù)電離出氫離子，若反應(yīng)后溶液pH都為4，HA溶液中參加反應(yīng)的氫離子物質(zhì)的量小于HB溶液，則與HA溶液反應(yīng)的鋅質(zhì)量小于HB溶液；(5)由圖可知，b<5，b＋c＝14說明稀釋后HB溶液中的氫離子濃度等于MOH溶液中的氫氧根離子濃度，酸和堿的電離程度相同，則c>9，MOH為弱堿，將稀釋后的HB溶液和MOH溶液取等體積混合，酸和堿恰好完全反應(yīng)生成弱酸弱堿鹽MB，M離子和B離子在溶液中的水解程度相同，溶液呈中性，溶液pH等于7。酸堿中和滴定注意事項(xiàng)1.準(zhǔn)確測(cè)定參加反應(yīng)的酸堿溶液的體積用滴定管測(cè)定酸堿溶液的體積,不能用量筒,因?yàn)榱客仓荒艽致粤咳∫后w體積,精確度為0.1mL,而滴定管的精確度為0.01mL。突破點(diǎn)二:酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)2.指示劑的選擇強(qiáng)酸與強(qiáng)堿相互滴定時(shí),選甲基橙或酚酞都可以,但不能選石蕊溶液(遇酸、堿顏色變化不明顯)。指示劑的選擇和終點(diǎn)顏色變化滴定種類選用的指示劑達(dá)滴定終點(diǎn)時(shí)顏色變化指示劑強(qiáng)酸滴定強(qiáng)堿甲基橙2~3滴酚酞強(qiáng)酸滴定強(qiáng)酸甲基橙酚酞強(qiáng)酸滴定弱堿甲基橙強(qiáng)堿滴定弱酸酚酞3.滴定操作要點(diǎn):左手控制活塞或玻璃珠,右手搖動(dòng)錐形瓶,兩眼注視錐形瓶?jī)?nèi)溶液顏色的變化。4.準(zhǔn)確判斷滴定終點(diǎn):最后半滴恰好使指示劑顏色發(fā)生明顯的改變且30s內(nèi)不變色,即為滴定終點(diǎn)。滴定終點(diǎn)與反應(yīng)終點(diǎn)滴定終點(diǎn):當(dāng)接近滴定終點(diǎn)時(shí)，溶液的PH突變，此時(shí)指示劑會(huì)發(fā)出明顯的顏色變化，用來指示反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)。反應(yīng)終點(diǎn):酸堿恰好反應(yīng)的點(diǎn)。滴定終點(diǎn)判斷答題模板：5.中和滴定誤差分析①誤差分析依據(jù)(一元酸、堿的中和滴定)V標(biāo)準(zhǔn)②滴定管讀數(shù)誤差分析滴定管正確的讀數(shù)方法是視線、刻度線、凹液面最低點(diǎn)在同一水平線上。試分析下列圖示讀數(shù)對(duì)滴定結(jié)果的影響：如圖Ⅰ，開始時(shí)仰視讀數(shù)，滴定完畢俯視讀數(shù)，滴定結(jié)果會(huì)偏小。如圖Ⅱ，開始時(shí)俯視讀數(shù)，滴定完畢仰視讀數(shù)，滴定結(jié)果會(huì)偏大。對(duì)量器讀數(shù)易錯(cuò)點(diǎn)的類比分析1.量筒:量筒的小刻度在儀器的下方,因此仰視時(shí)讀數(shù)偏小,俯視時(shí)讀數(shù)偏大,如圖甲所示。2.滴定管:滴定管的“0”刻度在儀器的上方,因此仰視讀數(shù),視線將液面“下壓”,讀數(shù)偏大;俯視讀數(shù),視線將液面“上提”,讀數(shù)偏小,如乙所示。[歸納拓展]3.容量瓶:容量瓶定容時(shí),視線應(yīng)與容量瓶上的刻度線相平。若仰視定容,則所配溶液濃度偏低;若俯視定容,則所配溶液濃度偏高,如圖丙所示。[提升1]在一支25mL的酸式滴定管中盛入0.1mol·L-1的HCl溶液,其液面恰好在5mL刻度處,若把滴定管中的溶液全部放入燒杯中,然后以0.1mol·L-1的NaOH溶液進(jìn)行中和,則所需NaOH溶液的體積(

)A.大于20mL B.小于20mLC.等于20mL D.等于5mL解析:如圖,滴定管下部無刻度線部分直至尖嘴底部都有溶液,故鹽酸實(shí)際體積大于20mL,因此需NaOH溶液的體積大于20mL。A[提升2]下列實(shí)驗(yàn)操作不會(huì)引起誤差的是(

)A.酸堿中和滴定時(shí),用待測(cè)液潤(rùn)洗錐形瓶B.酸堿中和滴定時(shí),用沖洗干凈的滴定管盛裝標(biāo)準(zhǔn)溶液C.錐形瓶洗凈后未干燥D.用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸測(cè)定未知濃度NaOH溶液結(jié)束實(shí)驗(yàn)時(shí),酸式滴定管尖嘴部分有氣泡,開始實(shí)驗(yàn)時(shí)無氣泡解析:A.錐形瓶一定不要用待測(cè)液潤(rùn)洗,否則使待測(cè)液的量偏大,消耗標(biāo)準(zhǔn)液的體積偏大,從而使所測(cè)濃度偏大;B.沖洗干凈的滴定管無論是盛裝標(biāo)準(zhǔn)溶液,還是量取待測(cè)溶液,都必須用待裝溶液潤(rùn)洗2～3次,否則會(huì)使標(biāo)準(zhǔn)溶液或待測(cè)溶液比原來溶液的濃度偏小,影響結(jié)果;C.錐形瓶洗凈后未干燥,酸和堿的物質(zhì)的量沒有改變,對(duì)滴定結(jié)果無影響;D.開始實(shí)驗(yàn)時(shí)酸式滴定管中無氣泡,結(jié)束實(shí)驗(yàn)時(shí)有氣泡,會(huì)導(dǎo)致所讀取的V(HCl)偏小,依據(jù)V(HCl)·c(HCl)=V(NaOH)·c(NaOH),所測(cè)的c(NaOH)偏小。C[提升3]食用白醋中醋酸含量在30～50mg·mL－1，某食品檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)，現(xiàn)使用酸堿中和滴定法測(cè)定某品牌白醋的總酸量是否合格。Ⅰ.實(shí)驗(yàn)步驟：(1)量取10.00mL食用白醋，在燒杯中用水稀釋后轉(zhuǎn)移到100mL_________(填儀器名稱)中定容，搖勻即得待測(cè)白醋溶液。(2)用酸式滴定管取待測(cè)白醋溶液20.00mL于錐形瓶中，向其中滴加2滴___________作指示劑。容量瓶酚酞試液(3)讀取盛