高中化学酸、碱溶液等体积混合后溶液pH的定性分析
展开【问题】室温时，下列溶液等体积混合后，溶液pH是大于7、小于7、等于7、还是无法判断？
①0.1 mol·L-1的盐酸溶液和pH=13的氢氧化钡溶液
②0.1 mol·L-1的硫酸溶液和pH=13的氢氧化钠溶液
③pH=1的盐酸溶液和0.1 mol·L-1的氨水溶液
④pH=1的硫酸和0.1 mol·L-1某一元碱溶液{溶液中[OH－]∶[H+]=1×108}
⑤pH=3的醋酸溶液和0.001 mol·L-1的氢氧化钠溶液
⑥pH=3的盐酸溶液和pH=11的氨水溶液
⑦pH=3的硫酸溶液和pH=11的氢氧化钠溶液
⑧pH=3的某酸溶液和pH=11的氢氧化钠溶液
⑨pH=3的盐酸溶液和pH=11的某碱溶液
⑩pH=3的某酸溶液和pH=11的某碱溶液
【解析】①pH=13的Ba(OH)2溶液中的[OH－]=0.1mol·L-1，与0.1mol·L-1的盐酸恰好完全中和，pH=7。
②0.1mol·L-1的H2SO4溶液中的[H+]=0.2mol·L-1，与pH=13的氢氧化钠溶液中和反应，H2SO4过量，pH﹤7。
③pH=1的盐酸和0.1mol·L-1的氨水溶液恰好完全中和，生成NH4Cl强酸弱碱盐水解呈酸性，pH﹤7。
④0.1mol·L-1某一元碱的[OH－]=1×108×[H+]=108×10-14(mol·L-1)2/[OH－] ，[OH－] =10-3 mol·L-1，故该一元碱是弱碱，一元弱碱溶液与硫酸恰好反应生成的强酸弱碱盐水解呈酸性，pH﹤7。
⑤pH=3的醋酸浓度远大于0.001mol·L-1，二者反应时醋酸过量，虽生成的盐水解呈碱性，但CH3COOH的电离程度大于CH3COONa的水解程度，pH﹤7。
⑥pH=11的氨水浓度远大于10-3mol·L-1，二者反应时氨水过量，虽生成的盐水解呈酸性，但氨水的电离程度大于NH4Cl的水解程度，pH﹥7。
⑦pH=3的硫酸和pH=11的氢氧化钠溶液恰好完全中和，pH=7。
⑧pH=3的某酸，可能是强酸，也可能是弱酸，若强酸与pH=11的氢氧化钠溶液恰好完全中和，pH=7；若弱酸与pH=11的氢氧化钠溶液中和时，弱酸过量， pH﹤7。故混合后溶液pH≤7。
⑨pH=11的某碱溶液，可能是强碱，也可能是弱碱，若强碱与pH=3的盐酸溶液恰好完全中和，pH=7；若弱碱与pH=3的盐酸溶液中和时，弱碱过量，pH﹥7。故混合后溶液pH≥7。
⑩某酸与某碱的强弱情况均未知，故混合后溶液的酸碱性无法判断。
【感悟】①酸碱混合溶液pH的定性判断主要决定于[H+]与[OH－]的相对大小。
②提供酸碱的量不同直接影响混合后溶液的pH。酸与碱混合时发生中和反应，不一定恰好完全中和。即使恰好完全中和，溶液也不一定呈中性，由生成的盐能否水解及水解情况而定。
③当已知强酸或强碱溶液的pH时，c(H+)或c(OH－)与酸或碱的几元性无关；当已知强酸或强碱溶液的物质的量浓度时，c(H+)或c(OH－)则与酸或碱的几元性有关。
④当已知弱酸或弱碱溶液的pH时，由于弱酸或弱碱电离不完全，存在电离平衡，其物质的量浓度远大于c(H+)或c(OH－)，溶液的pH由过量的弱酸或弱碱决定。
【巩固】
例1．(上海)常温下amol·L-1CH3COOH稀溶液和bmol·L-1KOH稀溶液等体积混合，下列判断一定错误的是( )
A．若c(OH－)﹥c(H+)，a=b
B．若c(K+)﹥c(CH3COO－)，a﹥b
C．若c(OH－)=c(H+)，a﹥b
D．若c(K+)﹤c(CH3COO－)，a﹤b
【解析】当a＝b时，二者恰好反应生成强碱弱酸盐CH3COOK水解呈碱性，A项正确；当a＞b时，反应后溶液中溶质为CH3COOK和CH3COOH，该溶液可能呈中性，则C项正确；若该溶液含CH3COOH很少，CH3COOH电离出的c(H+)小于CH3COO－水解生成的c(OH－)，溶液呈碱性，由电荷守恒知c(K+)﹥c(CH3COO－)，B项正确；当a﹤b时，溶液一定呈碱性，则一定有c(K+)﹥c(CH3COO－)，与c(K+)﹤c(CH3COO－)矛盾，D项一定错误。
例2．(海南)25℃时，amol·L-1一元酸HA与bmol·L-1NaOH等体积混合后，pH为7，则下列关系一定正确的是( )
A．a=b B．a﹥b C．c (A－)= c(Na+) D．c (A－)﹤c(Na+)
【解析】酸碱中和后pH为7，溶液显中性，若HA为强酸，则a=b；若HA为弱酸，则a﹥b。但不知是强酸还是弱酸，故无法确定a和b的关系，A、B项不一定正确。由电荷守恒与c(H+)=c(OH－)知，c(Na+)=c(A－)，C项一定正确，D项错误。
【体验】
练1．(四川)常温下，下列溶液中的微粒浓度关系正确的是( )
A．新制氯水中加入固体NaOH：c(Na+)=c(Cl－)+c(ClO－)+c(OH－)
B．pH=8.3的NaHCO3溶液：c(Na+)﹥c(HCO3－)﹥c(CO32－)﹥c(H2CO3)
C．pH=11的氨水与pH=3的盐酸等体积混合：c(Cl－)=c(NH4+)﹥c(OH－)=c(H+)
D．0.2mol·L-1CH3COOH溶液与0.1mol·L-1NaOH溶液等体积混合：2c(H+)－2c(OH－)=c(CH3COO－)－c(CH3COOH)
【提示】D项的恒等式可由电荷守恒与物料守恒推出。
练2．(全国)已知温度T时水的离子积常数为Kw，该温度下，将浓度为amol·L-1的一元酸HA与bmol·L-1的一元碱BOH等体积混合，可判断溶液呈中性的依据是( )
A．a = b
B．混合溶液的pH=7
C．混合溶液中，图片
D．混合溶液中，c(H+)+c(B+) =c(OH－)+c(A－)
【提示】因温度T不一定指常温25℃，故pH =7的溶液不一定成中性。
练3．(广东)对于常温下pH为2的盐酸，叙述正确的是( )
A．c(H+)=c(Cl－)+c(OH－)
B．与等体积pH=12的氨水混合后所得溶液显酸性
C．由H2O电离出的c(H+)=1.0×10-12mol·L-1
D．与等体积0.01mol·L-1乙酸钠溶液混合后所得溶液中：c(Cl－)=c(CH3COO－)
练4．(浙江)下列说法正确的是( )
A．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
B．为确定某酸H2A是强酸还是弱酸，可测NaHA溶液的pH。若pH﹥7，则H2A是弱酸；若pH﹤7，则H2A是强酸
C．用0.2000mol·L-1NaOH标准溶液滴定HCl与CH3COOH的混合溶液(混合液中两种酸的浓度均约为0.1mol·L-1)，至中性时，溶液中的酸未被完全中和
D．相同温度下，将足量氯化银固体分别放入相同体积的①蒸馏水、②0.1 mol·L-1盐酸、③0.1mol·L-1氯化镁溶液、④0.1mol·L-1硝酸银溶液中，Ag+浓度：①﹥④=②﹥③
练5．(天津)下列电解质溶液的有关叙述正确的是 ( )
A．同浓度、同体积的强酸与强碱溶液混合后，溶液的pH=7
B．在含有BaSO4沉淀的溶液中加入Na2SO4固体，c(Ba2+)增大
C．含lmolKOH的溶液与lmolCO2完全反应后，溶液中c(K+)=c(HCO3－)
D．在CH3COONa溶液中加入适量CH3COOH，可使c(Na+)=c(CH3COO－)
【参考答案】 1. D 2. C 3. C 4. C 5. D
