【推荐】专题3-2-2+pH的计算及应用-试题君之K三关2017-2018学年高二化学人教版

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第二节 水的电离和溶液的酸碱性 第2课时 pH的计算及应用 俗话说“好草育好马”，要想培育优秀纯种马就需要品质优良的草。日本的土壤酸性为pH4.25.5，与土壤酸性pH6.57的英国相比，钙、磷酸、镁的含量少很多，不利于培育骨骼坚硬的优秀品种马。所以，给土壤添加氧化镁石灰、碳酸钙可持续削减土壤酸性。pH在生产、生活及科研中还有什么应用？‎ 一、单一溶液pH的计算 ‎1．计算方法 根据pH=_________计算。求pH的关键是求溶液中的_________。酸性溶液：先求_________ ，再求pH；碱性溶液：先求_________，再利用Kw= c(H+)· c(OH−)计算出_______，再求pH。‎ ‎2．强酸和强碱溶液pH的计算(25°C)‎ ‎（1）强酸溶液(以c mol/L的HmA溶液为例)。‎ c(H+)=_________mol/L，pH=−lgc(H+)=_________。‎ ‎（2）强碱溶液[以c mol/L的B(OH)n溶液为例]。‎ c(OH−)=_________mol/L，c(H+)=_________mol/L，pH=−lgc(H+)=_________。‎ ‎3．弱酸或弱碱溶液pH的计算(25 °C)‎ ‎（1）弱酸：如一元弱酸HA，设浓度为c mol·L−1则c(H+)< c mol·L−1，pH>−lgc ‎（2）弱碱：如一元弱碱BOH，设浓度为c mol·L−1，则c(OH−)< c mol· L−1，c(H+)> mol·L−1，pH<14+lgc。‎ 二、混合溶液pH的计算 ‎1．两强酸溶液混合 先计算c(H+)混=______________再求pH。‎ ‎2．强碱与强碱混合 先计算c(OH+)混=________________，再求c(H+)混=，最后求pH。‎ ‎3．强酸与强碱混合 ‎（1）若室温下强酸、强碱混合恰好完全反应，则混合后溶液的pH=_____。‎ ‎（2）若酸过量，直接求反应后溶液中的c(H+)混，c(H+)混=___________________，再求pH。‎ ‎（3）若碱过量，应先求反应后溶液中的c(OH−)混，再求c(H+)混，最后求pH。‎ 三、酸、碱溶液稀释时pH的变化规律 酸碱溶液无限稀释，pH都不可能大于7或小于7，只能________。‎ 四、pH的应用 ‎1．人体的活动 人体的各种体液都有一定的pH，当体内的酸碱平衡失调时，血液的pH是诊断疾病的一个重要参数，而利用药物调控pH则是辅助治疗的重要手段之一。‎ ‎2．日常生活 人们洗头发时使用护发素，其主要功能是调节头发的pH，使之达到适宜的酸碱度。‎ ‎3．环保领域 酸性或碱性废水的处理常常利用中和反应。‎ ‎4．农业生产 土壤的pH影响植物对不同形态养分的吸收及养分的有效性，各种作物的生长都对土壤的pH范围有一定的要求。‎ 土壤pH和土壤有效养分含量的关系（色带表示有效养分的含量）‎ ‎5．科学实验、工业生产 溶液pH的控制常常是影响实验结果或产品质量、产量的一个关键因素。‎ 五、酸碱中和滴定 ‎1．概念 利用__________，用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的实验方法。‎ ‎2．原理 利用酸和碱反应时，c(H+)·V酸=c(OH−)V碱 即c(H+)=__________________，或c(OH−)=__________________。‎ ‎3．滴定过程中的pH变化及终点判断 酸碱滴定过程中，溶液的pH发生了很大的变化。若用标准的强酸溶液滴定未知浓度的强碱溶液，则反应开始时溶液的pH很_________(填“大”或“小”)，随着强酸的滴入，溶液的pH逐渐_________；当二者恰好中和时，溶液的pH_________7；当酸过量一滴时，溶液立即变为 性。若用强碱滴定强酸则恰恰相反。‎ 根据滴定过程中的pH变化及酸碱指示剂在酸性或碱性溶液中的颜色变化，只要选择合适的指示剂(滴定终点尽可能与变色范围一致)，即可准确判断中和反应是否恰好进行。在实验室里选用的指示剂一般为_________。‎ ‎4．中和滴定的操作过程 ‎（1）准备过程：滴定管：_________→水洗→_________→注液→_________→调液面→_________。‎ 锥形瓶：_________→装液→_________。‎ 除去碱式滴定管胶管中气泡的方法 ‎（2）滴定操作：移取待测溶液，加指示剂2〜3滴，滴定，判断终点，读数，重复实验，计算。‎ 说明：操作时左手_________，右手__________，眼睛__________________。滴速：先_____后_____(填“快”或“慢”)，当接近终点时，应一滴一摇。‎ ‎【答案】一、1．−lgc(H+) c(H+) c(H+) c(OH−) c(H+)‎ ‎2．（1）mc −lgmc （2）nc 14+lgnc 二、1． 2． 3．（1）7 （2） 三、接近7‎ 五、1．中和反应 2． 3．大 减小 = 酸 甲基橙或酚酞 ‎4．（1）检漏 润洗 赶气泡 初始读数 水洗 滴指示剂 ‎（2）握住活塞 摇动锥形瓶 注视锥形瓶中溶液颜色的变化 快 慢 一、溶液pH计算 ‎1．溶液pH计算基本思路 ‎2．酸碱混合有关规律 ‎（1）一般情况下，若ΔpH（pH的差值）≥2的两种强酸溶液等体积混合，pH=pH小+0.3；若ΔpH≥2的两种强碱溶液等体积混合，pH=pH大−0.3(相当于把pH小的酸溶液或pH大的碱溶液稀释到了原来的2倍)。‎ ‎（2）酸按酸，碱按碱，同强混合在之间；异强混合看过量。若是碱碱混合或者酸碱混合且碱过量，一定要先算c(OH−)，再算c(H+)及pH，或先算c(OH−)，再算pOH、pH。‎ ‎3．溶液稀释时酸碱性变化规律 ‎（1）对于pH相同的强酸和弱酸（或强碱和弱碱）溶液稀释相同的倍数，强酸（或强碱）溶液的pH变化幅度大。这是因为强酸（或强碱）已完全电离，随着加水稀释，溶液中的H＋(或OH−‎ ‎)的数目（水电离出的除外）不会增多，而弱酸（或弱碱）随着加水稀释，电离平衡向右移动，溶液中H＋(或OH−)的数目还会增多。将pH相同的强酸和弱酸稀释后pH仍相同，则弱酸中所加的水比强酸中的多。‎ ‎（2）对于物质的量浓度相同的强酸和弱酸（或强碱和弱碱），稀释相同的倍数，pH的变化幅度不同，强酸（或强碱）稀释后pH的变化幅度大。‎ 下列说法中不正确的是 A．25℃时，等体积的0.2 mol·L−1 HNO3和0.2 mol·L−1 CH3COOH的混合溶液的pH约为1‎ B．25℃时，Mg(OH)2悬浊液中由Mg(OH)2电离出的c(OH−)≈10−4 mol·L−1，则Mg(OH)2悬浊液的pH约为10‎ C．25℃时，Fe(OH)3悬浊液中由Fe(OH)3电离出的c(OH−)≈10−10 mol·L−1，则Fe(OH)3悬浊液的pH约为4‎ D．25℃ 时，1体积pH=2.5的盐酸与10体积某一元强碱溶液恰好完全反应，则该碱溶液的pH应为10.5‎ ‎【答案】C 二、酸碱中和滴定 ‎1．常见滴定类型中指示剂的选择 滴定种类 选用的指示剂 达滴定终点时颜色变化 指示剂用量 强酸滴定强碱 甲基橙 黄色→橙色 ‎23滴 强碱滴定强酸 酚酞 无色→浅红色 强酸滴定弱碱 甲基橙 黄色→橙色 强碱滴定弱酸 酚酞 无色→浅红色 注意：石蕊不能用作中和滴定的指示剂。‎ ‎2．指示剂的选择要考虑以下因素：‎ ‎（1）变色范围与终点pH吻合或接近；‎ ‎（2）指示剂变色范围越窄越好；‎ ‎（3）指示剂在滴定终点时颜色变化明显，容易观察(一般来说指示剂颜色由浅变深较由深变浅易于观察)判断；‎ ‎（4）一般来讲，产物有KMnO4的反应通常不用其他指示剂，有碘单质参加或生成的反应，可用淀粉作指示剂。‎ ‎3．实验操作 ‎（1）实验装置 ‎ ‎（2）滴定曲线 ‎ ‎ ‎ ‎（3）实验原理 ‎ 酸碱滴定曲线是以酸碱中和滴定过程中滴加酸（或碱）的量为横坐标，以溶液pH为纵坐标绘出的一条溶液pH随酸（或碱）的滴加量而变化的曲线。它描述了酸碱中和滴定过程中溶液pH的变化情况，其中酸碱滴定终点附近的pH突变情况（如上滴定曲线图），对于酸碱滴定中如何选择合适的酸碱指示剂具有重要意义。‎ ‎（4）实验用品 ‎ 蒸馏水、0.1000 mol/L盐酸溶液、0.1000 mol/L NaOH溶液、酚酞指示剂、甲基橙指示剂；pH计、锥形瓶、烧杯、酸式和碱式滴定管、滴定管夹、铁架台。‎ ‎（5）实验步骤 ‎①滴定前的准备工作。滴定管：查漏→水洗→润洗→装液→赶气泡→调液面→记录初始读数；锥形瓶：水洗→装液→滴加指示剂。②滴定。左手控制滴定管，右手不停摇动锥形瓶，眼睛注视锥形瓶内溶液颜色的变化。酸碱中和滴定开始时和达到滴定终点之后，测试和记录pH的间隔可稍大些，如每加入510 mL酸（或碱），测试和记录一次；滴定终点附近，测试和记录pH的间隔要小，每滴加一滴测一次。③数据处理。 ‎ 注意：①最后一滴：必须说明是滴入“最后一滴”溶液。‎ ‎②颜色变化：必须说明滴入“最后一滴”溶液后溶液“颜色的变化”。‎ ‎③半分钟：必须说明溶液颜色变化后“半分钟内不恢复原来的颜色”。‎ ‎④读数时，要平视滴定管中凹液面的最低点读取溶液的体积。‎ ‎（6）数据处理 按上述操作重复二至三次，求出用去标准盐酸体积的平均值及待测碱液体积的平均值，根据c(NaOH)=计算。‎ 对量器读数的巧记 ‎（1）量筒 量筒的小刻度在下面，因此仰视时读数偏低，俯视时读数偏高，如图甲所示。‎ ‎（2）滴定管 滴定管的“0”刻度在上面，因此仰视读数，视线将液面“下压”，读数偏高；俯视读数，视线将液面“上提”，读数偏低，如图乙所示。‎ ‎（3）容量瓶 容量瓶定容时，视线应与容量瓶上的刻度线相平。若仰视定容，则结果偏低；若俯视定容，则结果偏高，如图丙所示。‎ ‎1．下列有关滴定操作的顺序正确的是 ‎①用标准溶液润洗滴定管 ②往滴定管内注入标准溶液 ③检查滴定管是否漏水 ④滴定 ⑤洗涤 A．⑤①②③④ B．③⑤①②④ C．⑤②③①④ D．②①③⑤④‎ ‎2．用NaOH溶液滴定盐酸时，由于滴定速度太快，当混合溶液变红时不知NaOH是否过量，判断它是否过量的方法是 A．加入5mL盐酸再进行滴定 B．返滴一滴待测盐酸 C．重新进行滴定 D．以上方法均不适用 ‎3．常温下，在pH=11的某溶液中，由水电离出的c(OH-)为 ‎①1.0×10-7 mol·L-1 ②1.0×10-6 mol·L-1 ③1.0×10-3 mol·L-1 ④1.0×10-11 mol·L-1‎ A.③ B.④ C.①③ D.③④‎ ‎4．将10 mL pH=1的CH3COOH溶液加水稀释至100 mL后，溶液的pH为 A．2 B．2< pH < 7 C．1< pH < 2 D．无法判断 ‎5．已知常温常压下，CO2饱和溶液的pH为3.9，试推测用已知浓度的标准盐酸滴定NaHCO3‎ 饱和溶液时，适宜使用的指示剂及滴定至终点时溶液颜色的变化情况 A．石蕊，由蓝色变成红色 B．甲基橙，由黄色变成橙色 C．酚酞，由红色变成无色 D．甲基橙，由橙色变成黄色 ‎6．在T℃时，某NaOH稀溶液中c(H+)=10−a mol·L−1，c(OH−)=10−b mol·L−1，已知a+b=12。向该溶液中逐滴加入pH=c的盐酸(T℃)，测得混合溶液的部分pH如下表所示：‎ 序号 NaOH溶液的体积/mL 盐酸的体积/mL 溶液的pH ‎①‎ ‎20.00‎ ‎0.00‎ ‎8‎ ‎②‎ ‎20.00‎ ‎20.00‎ ‎6‎ 假设溶液混合前后的体积变化忽略不计，则c为 A．3 B．4 C．5 D．6‎ ‎7．一定物质的量浓度溶液的配制和酸碱中和滴定是中学化学中两个典型的定量实验。某研究性学习小组在实验室中配制1 mol·L−1的稀硫酸标准溶液，然后用其滴定某未知浓度的NaOH溶液。下列有关说法中正确的是__________。‎ A．实验中所用到的滴定管、容量瓶，在使用前均需要检漏 B．如果实验中需用60 mL的稀硫酸标准溶液，配制时应选用100 mL容量瓶 C．容量瓶中含有少量蒸馏水，会导致所配标准溶液的浓度偏小 D．酸式滴定管用蒸馏水洗涤后，即装入标准浓度的稀硫酸，则测得的NaOH溶液的浓度将偏大 E．配制溶液时，定容时俯视读数，则导致测得的NaOH溶液浓度偏大 F．中和滴定时，若在最后一次读数时俯视读数，则导致实验结果偏大 ‎8．[2017新课标Ⅱ]改变0.1二元弱酸溶液的pH，溶液中的、、的物质的量分数随pH的变化如图所示[已知]。‎ 下列叙述错误的是 A．pH=1.2时，‎ B．‎ C．pH=2.7时，‎ D．pH=4.2时，‎ ‎1．【答案】B ‎【解析】中和滴定的顺序一般为：査漏、洗涤、润洗、注液、滴定。‎ ‎2．【答案】B ‎【解析】若因滴定速度过快，判断滴入的溶液是否过量时，可采用返滴的做法，即再往锥形瓶中滴加一滴盐酸，观察溶液的颜色是否发生变化，若溶液仍然显红色，说明碱过量，若溶液变为无色则说明碱不过量。‎ ‎3．【答案】D ‎4．【答案】C ‎【解析】因为CH3COOH为弱酸，存在着电离平衡，当溶液稀释10倍时，假如电离平衡不移动，则pH=2，但加水稀释时，醋酸又电离出H+，故1＜pH＜2。‎ ‎5．【答案】B ‎【解析】盐酸滴定NaHCO3饱和溶液时，发生反应：NaHCO3+HClNaCl+CO2↑+H2O，因为NaHCO3饱和溶液呈碱性，滴加盐酸最后生成的CO2的饱和溶液呈酸性，则应选择在酸性范围内变色的甲基橙作指示剂。甲基橙在NaHCO3饱和溶液中呈黄色，生成的CO2的饱和溶液的pH=3.9，处于3.1〜4.4范围内，到达滴定终点时溶液应呈橙色。‎ ‎6．【答案】B ‎【解析】据题意可知在该温度下水的离子积常数是1×10−12，而不是1×10−14 ，通过①可知，此NaOH溶液中c(OH−)=1×10−4 mol·L−1。由②可知，加入20.00 mL盐酸后溶液的pH=6，此时恰好完全中和，则 c(H+)= 0.020 0 L×1×10−4 mol·L−1÷0.020 0 L=1×10−4 mol·L−1，则c=4。‎ ‎7．【答案】ABD ‎8．【答案】D ‎【解析】A、根据图像，pH=1.2时，H2A和HA−相交，则有c(H2A)=c(HA−)，故A说法正确；B、pH=4.2时，c(A2−)=c(HA−)，根据第二步电离HA−H＋＋A2−，得出：K2(H2A)=c(H+)×c(A2−)/c(HA−)= c(H+)=10−4.2，故B说法正确；C、根据图像，pH=2.7时，H2A和A2−相交，则有，故C说法正确；D、由图知，pH=4.2时，c(HA−)=c(A2−)，H2A电离出一个HA−时释放出一个H+，电离出一个A2−时，释放出2个H+，同时水也会电离出H+，因此c(H+)＞c(HA−)=c(A2−)，错误。‎ ‎【名师点睛】该题综合性强，该题解答时注意利用守恒的思想解决问题。电解质溶液中离子浓度大小比较问题，是高考热点中的热点。多年以来全国高考化学试卷几乎年年涉及。这种题型考查的知识点多，灵活性、综合性较强，有较好的区分度，它能有效地测试出学生对强弱电解质、电离平衡、水的电离、pH、离子反应等基本概念的掌握程度以及对这些知识的综合运用能力。‎ ‎ ‎