1、第二节水的电离平衡和溶液的pH课时2pH的计算及应用【基础巩固】1.下列叙述中正确的是()A.95 纯水的pH7,说明加热可导致水呈酸性B.pH=3的CH3COOH溶液,稀释至原体积的10倍后pH=4C.0.2 mol/L的盐酸与等体积水混合后pH=1D.pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合后pH=7解析:95 的水尽管其pH7,但因其电离出的c(H+)=c(OH-),故呈中性,A项错误;CH3COOH为弱酸,pH=3的CH3COOH溶液稀释至原体积的10倍时,促进其电离,故3pH4,B项错误;pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合时,CH
2、3COOH过量,pH7。答案:C2.常温下pH=2的盐酸和pH=2的稀硫酸相比较,下列说法中正确的是()A.两溶液的物质的量浓度相同B.两溶液的c(H+)相同C.等体积的两溶液分别与足量的Zn反应,产生H2的量不同D.将两溶液均稀释至原体积的100倍后,pH不同解析:两溶液均为强酸,pH相同,则c(H+)相同,但H2SO4为二元酸,其物质的量浓度应该是盐酸的12。与Zn反应的实质是H+的反应,因c(H+)和体积均相同,产生的H2的量也相同。两溶液稀释至原体积的100倍后,pH均变为4。答案:B3.60 mL 0.5 mol/L的氢氧化钠溶液与40 mL 0.4 mol/L 的硫酸相混合后,溶液
3、的pH约为()A.0.5 B.1.7 C.2 D.13.2解析:酸碱中和反应后,酸过量,剩余H+的物质的量为0.032 mol-0.03 mol=0.002 mol,对于稀溶液混合其体积可以简单相加,所以c(H+)=0.02 mol/L,pH=-lg 0.02=2-lg 21.7。答案:B4.对常温下pH、体积相同的醋酸和盐酸两种溶液分别采取下列措施,有关叙述中正确的是()A.加适量的醋酸钠晶体后,两溶液的pH均增大B.使温度升高20 后,两溶液的pH均不变C.加水稀释至原体积的2倍后,两溶液的pH均减小D.加足量的锌充分反应后,两溶液中产生的氢气一样多解析:B项,升温,醋酸的pH减小;C项,
4、稀释,pH均变大;D项,醋酸产生的氢气比盐酸多。答案:A5.现有常温下pH=1的某强酸溶液10 mL,下列操作中能使溶液的pH变为2的是()A.加水稀释成100 mLB.加入10 mL 0.01 mol/L的NaOH溶液C.加入10 mL水进行稀释D.加入10 mL 0.01 mol/L的HCl溶液解析:A项,pH=1的强酸溶液由10 mL稀释成100 mL 时,c(H+)减小至原来的110,故pH增大1,正确;B项,c(H+)=0.1mol/L0.01 L-0.01mol/L0.01 L0.02 L=0.045 mol/L,溶液的pH2,错误;C项,c(H+)=0.1mol/L0.01 L0
5、.02 L=0.05 mol/L,溶液的pH2,错误;D项,c(H+)=0.1mol/L0.01 L+0.01mol/L0.01 L0.02 L =0.055 mol/L,溶液的pH1 mol/L或c(OH-)1 mol/L的溶液的酸碱性不能使用pH试纸测定,A项错误;纯水中c(H+)=c(OH-),显中性,B项错误;25 时,pH=1的醋酸中:c1(H+)=0.1 mol/L,pH=2的盐酸中:c2(H+)=0.01 mol/L,c1(H+)c2(H+)=0.1mol/L0.01mol/L=10,C项正确;溶液的体积不确定,25 时,pH=12的NaOH溶液中的n(OH-)无法计算,D项错误
6、。答案:C8.有pH=12的NaOH溶液100 mL,要使它的pH降为11。(假设混合后溶液体积为混合前液体体积的和。)(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的盐酸,应加mL。解析: (1)加水稀释pH=12的NaOH溶液至pH=11,溶液体积应增大到原来的10倍,所以需加水900 mL。(2)设需pH=10的NaOH溶液的体积为V,则:10-2mol/L0.1 L+10-4mol/LV0.1 L+V=10-3 mol/L,V=1 L=1 000 mL。(3)设需0.01 mol/L盐酸的体积为V,则:10-2mol/L
7、0.1 L-0.01 mol/LV0.1 L+V=10-3 mol/L,V81.8 mL。答案: (1)900(2)1 000(3)81.89.下表是不同温度下水的离子积数据:温度/25T1T2水的离子积Kw110-14a110-12试回答以下问题。(1)若25T1”“水的电离为吸热过程,温度升高,水的电离程度增大,离子积增大(2)1 0001(3)110-10 mol/L(4)911【拓展提高】10.常温下,某强酸溶液pH=a,某强碱溶液pH=b,已知a+b=12,酸碱溶液混合后pH=7,则酸溶液体积V酸和碱溶液体积V碱的正确关系为()A.V酸=102V碱 B.V碱=102V酸C.V酸=2V
8、碱 D.V碱=2V酸解析:强酸中c(H+)=10-amol/L;强碱中c(OH-)=10-1410-bmol/L=10-14+bmol/L=10-14+12-amol/L=10-2-amol/L。混合后pH=7,即n(H+)=n(OH-),故V碱=102V酸。答案:B11.有甲、乙两种溶液,甲溶液的pH是乙溶液pH的2倍,则甲溶液中c(H+)与乙溶液中c(H+)的关系是()A.21B.1001 C.1100D.无法确定解析:溶液的pH越大,该溶液中的H+浓度越小。因此甲溶液中c(H+)一定比乙溶液中c(H+)小。题中甲溶液的pH是乙溶液pH的2倍而不是相差2,若甲、乙两种溶液的pH分别为2和1
9、、4和2,此时甲溶液的pH都是乙溶液pH的2倍,但甲溶液中c(H+)是乙溶液中c(H+)的110、1100。可见,由于甲、乙两种溶液pH无确定的取值(只是倍数关系),甲溶液中c(H+)可以是乙溶液中c(H+)的110、1100、11 000故正确答案为D项。答案:D12.常温下,下列各组溶液的c(H+)一定等于110-7 mol/L的是()A.pH=2和pH=12的两种溶液以等体积混合B.0.05 mol/L H2SO4溶液与0.10 mol/L NaOH溶液等体积混合C.将pH=5的CH3COOH溶液稀释至原体积的100倍D.pH=1的H2SO4溶液与0.1 mol/L Ba(OH)2溶液等
10、体积混合解析:A项,若pH=2的弱酸与pH=12的强碱等体积混合,反应中酸过量,最后溶液呈酸性,pH10-7 mol/L,pH7。答案:B13.常温下,pH=2的两种一元酸X和Y溶液,体积均为100 mL,稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示。分别滴加NaOH溶液(c=0.1 mol/L)至pH=7,消耗NaOH溶液的体积为VX、VY,下列说法中正确的是()A.X为弱酸,VXVYC.Y为弱酸,VXVY解析:由图可知,X溶液稀释至原体积的10倍,pH变化1个单位(从pH=2变化为pH=3),故X为强酸,而Y溶液稀释至原体积的10倍,pH变化小于1个单位,故Y为弱酸;pH都为2的X、Y溶液,Y溶
11、液消耗NaOH溶液的体积大,故C项正确。答案:C【挑战创新】14.已知水在25 和T (T25)时,其电离平衡曲线如图所示,回答下列问题。(1)T 时水的电离平衡曲线应为(填“A”或“B”),请说明理由: 。(2)25 时,将pH=9的NaOH溶液与pH=4的H2SO4溶液混合,若所得混合溶液的pH=7,则NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比为。(3)T 时,若100体积pH1=a的某强酸溶液与1体积pH2=b的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则混合前,该强酸的pH1与强碱的pH2之间应满足的关系是。(4)曲线B对应温度下,pH=2的某HA溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合后,混合溶液的pH
12、=5。请分析原因:。解析: (1)温度升高,促进水的电离,水的离子积增大,水中H+浓度、OH-浓度都增大,水的pH减小,但溶液仍然呈中性。因此结合图像中A、B曲线变化情况及H+浓度、OH-浓度可以判断T 时水的电离平衡曲线应为B,理由为水的电离是吸热过程,升高温度,水的电离程度增大,c(H+)、c(OH-)增大。(2)25 时所得混合溶液的pH=7,溶液呈中性,即酸碱恰好中和,即n(OH-)=n(H+),则VNaOH(aq)10-5mol/L=VH2SO4(aq)10-4mol/L,得VNaOH(aq)VH2SO4(aq)=101。(3)T 时,水的离子积为10-12,即c(H+)c(OH-)
13、=10-12,则等体积强酸、强碱反应至中性时,pH酸+pH碱=12。根据T 时混合后溶液呈中性,由10010-a=110b-12,即:10-a+2=10b-12,得以下关系:a+b=14或pH1+pH2=14。(4)曲线B对应温度下,因pH酸+pH碱=2+10=12,可得酸碱两溶液中c(H+)=c(OH-),如果是强酸、强碱,两溶液等体积混合后溶液应呈中性;现混合溶液的pH=5,即等体积混合后溶液显酸性,说明H+与OH-完全反应后又有新的H+产生,即酸过量,所以HA是弱酸。答案: (1)B水的电离是吸热过程,温度升高时,电离程度增大,c(H+)、c(OH-)都增大(2)101(3)pH1+pH2=14(或a+b=14)(4)曲线B对应T ,此时水的离子积为10-12,HA为弱酸,HA中和NaOH后,混合溶液中还剩余较多的HA分子,可继续电离出H+,使溶液pH=5
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