高中化学鲁科版选修4 化学反应原理第1节 水溶液第2课时教案设计

第2课时　溶液的酸碱性与pH

目标与素养：1.了解溶液的酸碱性与溶液中[H＋]和[OH－]的关系。(宏观辨识与微观探析)2.知道pH的定义，了解溶液的酸碱性与pH的关系。(证据推理)3.能够进行有关pH的简单计算。(模型认知)

1．溶液的酸碱性

(1)溶液酸碱性的判断标准：[H＋]与[OH－]的相对大小。

(2)溶液酸碱性与溶液中[H＋]和[OH－]的关系

(3)溶液酸碱性的表示方法

①物质的量浓度：当溶液中[H＋]或[OH－]＞1_mol·L－1时，直接用[H＋]或[OH－]表示。

②pH：当溶液中[H＋]或[OH－]≤1_mol·L－1时，使用pH表示。

微点拨：利用[H＋]和[OH－]的相对大小判断溶液酸碱性，在任何温度下均适用。

2．水溶液的pH

(1)pH的定义公式，pH＝－lg[H＋]。

(2)室温下水溶液的pH、[H＋]及酸碱性的关系

微点拨：只有在室温(25 ℃)时，才能利用pH与7的关系判断溶液的酸碱性。

3．溶液pH的测量方法

(1)酸碱指示剂：不同的指示剂在不同的pH范围内变色

(2)pH试纸：将pH试纸放在表面皿(或玻璃片)上，用玻璃棒蘸取待测溶液点在pH试纸的中部，待颜色变化稳定后对照标准比色卡可以得到溶液pH，所得pH均为正整数。

(3)酸度计：能够直接测量溶液的pH，读数可以精确到小数点后两位。

　(1)pH试纸使用前能否用蒸馏水湿润？若用湿润的pH试纸测量溶液的pH对结果有何影响？

(2)用pH试纸测得某硫酸溶液的pH为4.2，他的结论正确吗？

[答案]　(1)使用pH试纸不能用蒸馏水湿润，湿润后相当于稀释了溶液。若是酸性溶液，则湿润后测得pH偏大；若为碱性溶液，则湿润后测得pH偏小；若为中性溶液，则无影响。

(2)不正确。用pH试纸测定pH时，得到的是估量值而非确切值，只能读取整数值。

1．判断对错(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。)

(1)pH＜7的溶液一定呈酸性。  (　　)

(2)在任何条件下，纯水都呈中性。  (　　)

(3)25 ℃时，纯水和烧碱溶液中水的离子积常数不相等。 (　　)

(4)在100 ℃时，纯水的pH＞7。  (　　)

(5)25 ℃时，0.01 mol·L－1的KOH溶液的pH＝12。 (　　)

[提示]　(1)×　25 ℃时pH＜7的溶液一定呈酸性。

(2)√

(3)×　25 ℃时，任何电解质溶液中KW均为1.0×10－14mol2·L－2。

(4)×　100 ℃时，纯水中[H＋]＞10－7mol·L－1，则pH＜7。

(5)√

2．将25 ℃时下列对应内容用短线连接。

[提示]　

3．常温下，柠檬水溶液的pH是3，其中的[OH－]是(　　)

A．0.1 mol·L－1　　 B．1×10－3 mol·L－1

C．1×10－7 mol·L－1 D．1×10－11 mol·L－1

D　[pH＝－lg[H＋] [H＋]＝10－pH，pH＝3[H＋]＝10－3 mol·L－1，[OH－]＝＝1×10－11 mol·L－1。]

相关说明：溶液中[H＋]越小，[OH－]越大，溶液的碱性越强，pH越大；溶液中[H＋]越大，[OH－]越小，溶液的酸性越强，pH越小。

宏观辨识与微观探析：溶液的酸碱性与离子浓度的关系

(1)pH＝7的溶液不一定是中性溶液，在室温下，pH＝7的溶液是中性溶液，在其他温度下不是中性溶液。   

(2)纯水中[H＋]＝[OH－]，在水溶液中[H＋]和[OH－]不一定相等，但[H＋][OH－]一定等于KW。

(3)pH每增大1个单位，[H＋]减小到原来的，[OH－]增大为原来的10倍。

(4)一定温度下溶液中[H＋][OH－]为定值，若一种离子浓度增大(或减小)，另一种离子浓度定会减小(或增大)。

【例1】　某温度时水的离子积为1×10－12 mol2·L－2，若该温度下某溶液中[H＋]＝1×10－7 mol·L－1，则该溶液(　　)

A．呈碱性 　　　 B．呈酸性

C．呈中性 D．[OH－]＝10[H＋]

A　[溶液中[OH－]＝＝1×10－5 mol·L－1，[OH－]＞[H＋]，溶液呈碱性。]

1．下列溶液肯定是酸性的是(　　)

A．含H＋的溶液　 B．能使酚酞显无色的溶液

C．pH＜7的溶液 D．[OH－]＜[H＋]的溶液

D　[溶液中[H＋]＞[OH－]时，溶液呈酸性。]

2．25 ℃的下列溶液中碱性最强的是(　　)

A．pH＝11的溶液

B．[OH－]＝0.12 mol·L－1的溶液

C．1 L中含有4 g NaOH的溶液

D．[H＋]＝1×10－10 mol·L－1的溶液

B　[溶液的碱性最强，则该溶液中[OH－]最大。A项，[OH－]＝10－3 mol·L－1；C项，[OH－]＝＝0.1 mol·L－1；D项，[OH－]＝＝10－4 mol·L－1。]

1.单一溶液

(1)强酸：[H＋]―→pH＝－lg[H＋]。

(2)强碱：[OH－]―→[H＋]()―→pH。

2．强酸、强碱的稀释

(1)强酸pH＝a，加水稀释10n倍，则pH＝a＋n，无限稀释，pH约等于7。

(2)强碱pH＝b，加水稀释10n倍，则pH＝b－n，无限稀释，pH约等于7。

3．溶液的混合

(1)混合液呈酸性：[H＋]―→pH。

(2)混合液呈碱性：[OH－]―→[H＋]―→pH。

【例2】　已知某温度下纯水的pH＝6。

(1)pH＝7的溶液呈________(填“酸性”“中性”或“碱性”)。

(2)该温度下0.1 mol·L－1的盐酸溶液的pH＝________。

(3)该温度下0.05 mol·L－1的Ba(OH)2溶液的pH＝________。

(4)该温度下，将pH＝11的苛性钠溶液V1 L与pH＝1的稀硫酸V2 L混合(设混合后溶液的体积为原两溶液体积之和)，所得混合溶液的pH＝2，则V1∶V2＝________。

[解析]　该温度下，KW＝[H＋][OH－]＝10－12 mol2·L－2。(1)pH＝7时，[H＋]＝10－7 mol·L－1，[OH－]＝10－5 mol·L－1，[H＋]＜[OH－]溶液呈碱性。(2)pH＝－lg[H＋]＝－lg0.1＝1。(3)[H＋]＝＝10－11 mol·L－1，pH＝11。(4)反应后酸剩余，则[H＋]＝＝10－2 mol·L－1，V1∶V2＝9∶11。

[答案]　(1)碱性　(2)1　(3)11　(4)9∶11

计算溶液pH时注意的几个问题

(1)外界条件是否为25 ℃。

(2)水电离出来的[H＋]何时忽略不计，何时不能忽略。

(3)两种pH不同的碱溶液混合时，由于两碱溶液中水的电离程度不同，所以混合后溶液中水的电离平衡必发生移动，因此不可将两溶液中的H＋的物质的量相加得混合溶液中的H＋的物质的量。

1．常温下，将0.1 mol·L－1NaOH溶液与0.04 mol·L－1 H2SO4溶液等体积混合，该混合溶液的pH等于(　　)

A．1.7　　　　　　 B．2.0

C．12 D．12.4

C　[NaOH过量，过量的[OH－]＝

＝0.01 mol·L－1，故pH＝12。]

2. (1)常温下0.01 mol·L－1HCl溶液：

①由水电离出的[H＋]＝________；

②pH＝________；

③加水稀释100倍，pH＝________。

(2)常温下0.01 mol·L－1NaOH溶液：

①pH＝________；

②加水稀释100倍，pH＝________。

[解析]　(1)①0.01 mol·L－1HCl溶液中的OH－只来源于水的电离，且[OH－]水＝[H＋]水，H＋来源于水和HCl的电离，由于水的电离程度很小，计算时水电离的H＋可忽略，[H＋]＝0.01 mol·L－1，[OH－]＝[OH－]水＝[H＋]水＝＝1.0×10－12mol·L－1。

②pH＝－lg 0.01＝2。

③加水稀释100倍，[H＋]变为原来的，即[H＋]＝1.0×10－4mol·L－1，pH＝4。

(2)①0.01 mol·L－1的NaOH溶液中的OH－来源于水和NaOH的电离，由于水的电离程度很小，计算时可忽略，即[OH－]＝0.01 mol·L－1，所以[H＋]＝＝1.0×10－12mol·L－1，pH＝12。

②加水稀释100倍，[OH－]＝1.0×10－4mol·L－1，所以[H＋]＝＝1.0×10－10mol·L－1，pH＝10。

[答案]　(1)①1.0×10－12mol·L－1　②2　③4

(2)①12　②10

1．下列溶液的pH一定等于2的是(　　)

A．0.01 mol·L－1硫酸500 mL

B．0.01 mol·L－1盐酸500 mL

C．0.01 mol·L－1醋酸1 L

D．pH＝1的酸溶液稀释10倍

B　[A中[H＋]＝2[H2SO4]＝0.02 mol·L－1，pH＝2－lg 2<2；B中[H＋]＝0.01 mol·L－1，则pH＝2；C中CH3COOH部分电离，[H＋]<0.01 mol·L－1，则pH>2；D中若为强酸，稀释10倍pH增大1则pH＝2，但若为弱酸，每稀释10倍，pH增大不足1个单位，即其pH不一定为2。]

2．下列关于溶液的酸碱性，说法正确的是(　　)

A．pH＝7的溶液呈中性

B．中性溶液中一定有[H＋]＝1.0×10－7 mol·L－1

C．在100 ℃时，纯水的pH<7，因此显酸性

D．[OH－]＝[H＋]的溶液呈中性

D　[当溶液中[H＋]＝[OH－]时呈中性；[H＋]＞[OH－]时呈酸性；[H＋]＜[OH－]时呈碱性。]

3．下列关于用pH试纸测定溶液酸碱性的说法正确的是(　　)

A．使用pH试纸测定溶液的pH时一定要润湿

B．使用pH试纸测定某NaOH溶液pH为8.2

C．使用pH试纸测定氯水的pH为5

D．使用pH试纸测定溶液的酸碱性不如酸度计准确

D　[使用pH试纸时一定不能润湿，A错；使用pH试纸测定溶液的pH只能为整数，B错；使用pH试纸不能测定氯水的pH，因为氯水中的HClO具有漂白性，pH试纸不能准确显示变色后的颜色，C错；pH试纸只能粗测溶液pH，酸度计能准确测定溶液pH，D对。]

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．若1 mL pH＝1的盐酸与100 mL NaOH溶液混合后，溶液的pH＝7，则NaOH溶液的pH＝11

C．将1 L 0.1 mol·L－1的Ba(OH)2溶液稀释为2 L，pH＝12

D．pH＝8的NaOH溶液稀释100倍，其pH＝6

B　[A项，pH＝3的醋酸溶液在稀释过程中电离平衡正向移动，稀释100倍时，3＜pH＜5；B项，pH＝7，则1×10－3 L×0.1 mol·L－1＝0.1 L×[OH－]，[OH－]＝1×10－3 mol·L－1，pH＝14－3＝11；C项，0.1 mol·L－1Ba(OH)2溶液稀释到2 L时，[OH－]＝ mol·L－1＝0.1 mol·L－1，[H＋]＝1×10－13 mol·L－1，pH＝13；D项，NaOH溶液是碱溶液，无论怎么稀释，pH在常温下不可能成为6，只能无限接近于7。]

5．常温下，有pH＝12的NaOH溶液100 mL，要使它的pH降为11。

(1)若加入蒸馏水，应加________mL。

(2)若加入pH为10的NaOH溶液，应加________mL。

(3)若加入0.01 mol·L－1的盐酸，应加________mL。

[解析]　(1)加水稀释pH＝12的NaOH溶液至pH＝11，体积增大到原体积的10倍，所以需加水900 mL。

(2)设需pH＝10的NaOH溶液体积为V，那么：

＝10－3mol·L－1，V＝1 L＝1 000 mL。

(3)设需0.01 mol·L－1盐酸体积为V′，那么：

＝10－3mol·L－1，V′≈81.8 mL。

[答案]　(1)900　(2)1 000　(3)81.8