教学过程:一、回顾:溶液pH的定义表达式,求算简单pH,突出抓住c(H+)计算。
二、知识讲解:溶液PH计算的整体思路是:1、根据pH的定义pH=-lgc(H+),溶液PH计算的核心是确定溶液中的c(H+)相对大小。
2、根据pH定义pH=-lgc(H+)的引申,溶液的pOH=-lgc(OH-),溶液pOH计算的核心是确定溶液中的c(OH-)相对大小,再根据pH+pOH=-lgK w得出pH3、在溶液pH的计算时,当两种溶液的浓度相差100及其以上,浓度相差悬殊,浓度较小的pH可以忽略不计。
若该溶液是酸性溶液,必先确定c(H+),再进行pH的计算;若该溶液是碱性溶液,必先确定c(OH-),可根据c(H+)·c(OH-)=K w换算成c(H+),再求pH,或由引用pH定义,由c(OH-)直接求pOH,再根据pH+pOH=-lgK w,换算出pH。
等物质的量浓度的下列物质,求其pH或pOH例1:求室温条件下 0.005mol/L的H2SO4溶液的pH值解: ∵ C(H2SO4) = 0.005mol/L∴ [H+] = 0.005×2 = 0.01 mol/LpH = -lg[H+] = -lg0.01 = 2例2:求室温条件下 0.005mol/L的Ba(OH)2溶液的pH值解: ∵ C(Ba(OH)2) = 0.005mol/L∴ [OH-] = 0.005×2 = 0.01mol/L[H+] = Kw/[OH-] = 10-14/0.01 = 10-12mol/L∴ PH = -lg[H+] = -lg10-12 = 12例3:已知室温条件下,某溶液的pH = 4,求此溶液中H+和OH-的浓度.解: ∵PH =4 = -lg[H+] = 4∴[H+] = 10-4mol/L[OH-] = Kw/[H+] = 10-14/10-4= 10-10mol/L例4:25℃时,0.1mol/L某一元弱酸的电离度为1%,求此溶液的pH值.解: [H+] = cα= 0.1mol/L ×1% = 10-3 mol/LpH = 3例5:25℃时,0.1mol/L某一元弱碱的电离度为1%,求此溶液的PH值.解: [OH-] = cα= 0.1mol/L ×1% = 10-3 mol/L[H+] = Kw/[OH-] = 10-14/10-3= 10-11mol/LpH = 11(1) 两强酸混合,先求混合后的c(H+)混,再直接求pH值:c(H+)混==[c(H+)1·V1+c(H+)2·V2]/(V1+V2)速算规律: pH相差2个单位以上的强酸等体积混合,混合后的pH混= pH小 + 0.3例6、pH=4的盐酸和pH=2的盐酸等体积混合后,溶液的pH为多少?解析:由题意pH=4的盐酸,c(H+)1=1.0×10-4mol/L;pH=2的盐酸,c(H+)2=1.0×10-2mol/L。
c(H+)混=(1.0×10-4mol/L×V+1.0×10-2mol/L×V)/2V=5.0×10-3mol/L,pH=2.3例7、pH=2的盐酸与pH=4的盐酸按体积比2:3混合后溶液的pH值为多少?解析:由题意pH=2的盐酸,c(H+)1=1.0×10-2mol/L;pH=4的盐酸,c(H+)2=1.0×10-4mol/L,c(H+)混=(1.0×10-2mol/L×2V+1.0×10-4mol/L×3V)/5V=4.0×10-3mol/L,pH=2.4(2) 两强碱混合:先求混合后c(OH― )混,再间接求pH值:c(OH― )混==[c(OH-)1·V1+c(OH-)2·V2]/(V1+V2)速算规律: pH相差2个单位以上的强碱等体积混合,混合后的pH混= pH大 - 0.3例8、室温下pH=11和pH=13的两种强碱溶液等体积混合,则混合液的pH为多少?解析:由题意pH=11的强碱,c(OH-)1=1.0×10-3mol/L;pH=13的强碱,c(OH-)2=1.0×10-1mol/L,c(OH-)混=(1.0×10-3mol/L×V+1.0×10-1mol/L×V)/2V=5.0×10-2mol/L,pOH=1.3所以混合溶液的pH=14-1.3=12.7例9、VmLpH=10的NaOH溶液跟2VmLpH=11的Ba(OH)2溶液混合,混合液的pH为多少?解析:由题意pH=10的NaOH溶液,c(OH-)1=1.0×10-4mol/L;pH=11的Ba(OH)2溶液,c(OH-)2=1.0×10-3mol/L,c(OH-)混=(1.0×10-4mol/L×V+1.0×10-3mol/L×2V)/3V=7.0×10-4mol/L,pOH=4-0.85=3.15所以混合溶液的pH=14-3.15=10.85(3) 强酸与强碱溶液混合:根据n(H+)与n(OH―)的相对大小先判断酸、碱的过量情况。
●强酸与强碱恰好完全反应,溶液呈中性,pH=(-lgKω)/2。
●若酸过量,溶液呈酸性,n(H+)>n(OH-),c(H+)混=[n(H+)-n(OH-)]/V总。
●若碱过量,溶液呈碱性,n(OH-)>n(H+),c(OH-)混=[n(OH-)-n(H+)]/V总,再求出c(H+)混进而求出溶液的pH;或者由c(OH-)混求出pOH,再根据pH+pOH=-lgKω求出溶液的pH即可。
例10、60ml0.5mol/LNaOH溶液和40ml0.4mol/L硫酸混合后,溶液的pH最接近于()解析:由题意知,酸碱中和反应后,酸过量,c(H+)混=[n(H+)-n(OH-)]/V总=(0.032mol-0.03mol)/0.1L=0.02mol/L,pH=1.7。
●若未标明酸碱的强弱,混合后溶液PH不定,应分析讨论。
⑴室温下,若强酸(pH1)和强碱(pH2)等体积混合:pH1+pH2=14,则溶液呈中性,pH=7;pH1+pH2>14,则溶液呈碱性,pH>7;pH1+pH2<14,则溶液呈酸性,pH<7。
⑵室温下,若酸(pH 1)和碱(pH 2)等体积混合:pH 1+pH 2=14, 若为强酸与强碱(弱酸与弱碱),则恰好反应,pH=7; 若为弱酸与强碱,则酸有剩余,pH <7; 若为强酸与弱碱,则碱有剩余,pH >7。
(室温下pH=a 的酸与pOH=b 的碱溶液等体积混合,且a+b=14,混合后溶液的酸碱性:谁弱显谁性、同强同弱显中性)例11、在室温下等体积的酸和碱的溶液,混合后pH 一定小于7的是( ) A .pH=3的硝酸和pH=11的氢氧化钠溶液 B .pH=3的盐酸和pH=11的氨水C .pH=3的硫酸和pH=11的氢氧化钠溶液D .pH=3的醋酸和pH=11的氢氧化钠溶液解析:A 、C 两选项为强酸与强碱的混合,且pH 1+pH 2=14,则溶液呈中性,pH=7。
B 选项为强酸与弱碱的混合,且pH 1+pH 2=14,则溶液呈碱性,pH >7。
D 选项为弱酸与强碱的混合,且pH 1+pH 2=14,则溶液呈酸性,pH <7。
故应选D 。
(4) 两种溶液混合后体积的关系室温下强酸和强碱两种溶液混合,若混合后溶液显中性,则根据酸碱反应的原理n(H +)=c(OH -)计算溶液的体积比。
由c 酸v 酸=c 碱v 碱得出10-pH 酸v 酸=10pH 碱-14v 碱由此得出酸和碱的体积比:v 酸:v 碱=10pH 酸+pH 碱-14对任意温度下强酸和强碱反应,其pH 之和(pH 酸+pH 碱)与体积比的关系如下表物质 pH V 酸:V 碱pH 酸+pH 碱 <-lgK w 10pH 酸+pH 碱+lgKω<1 pH 酸+pH 碱 -lgK w 10pH酸+pH 碱+lgKω=1 pH 酸+pH 碱>-lgK w10pH酸+pH 碱+lgKω>1例12、25℃时,有pH=a 的盐酸和pH=b 的NaOH 溶液,取V a L 盐酸溶液与NaOH 中和,需V b LNaOH 溶液,问:(1)若a + b =14, 则 VbVa = (填数字)(2)若a + b =13, 则 VbVa = (填数字)(3)若a + b >14, 则 VbVa = (填表达式),且V a V b (填“>”“<”或“=”)解析:设而这恰好中和,则根据酸碱反应的原理n(H +)=c(OH -)计算溶液的体积比。
由c酸v 酸=c 碱v 碱得出10-a v a =10b-14v b 由此得出酸和碱的体积比:v a :v b =10a+b-14分别将(1)-(3)题干代入,即得答案:(1)1; (2);(3)10a+b-14;>三、溶液稀释后pH 的计算及pH 变化曲线pH=a 的强酸与弱酸和pH=b 的强碱与弱碱溶液,稀释10-n 倍(相同倍数),溶液的PH 及其变化情况如何如下表物质 pH 稀释后溶液的pH强酸 a pH=a+n 弱酸aa <pH <a+n1、强酸或强碱的稀释在稀释强酸或强碱时,当它们的浓度大于10-5mol/L时,不考虑水的电离;当它们的浓度小于10-5mol/L 时,应考虑水的电离。
如pH=6的盐酸,稀释100倍,稀释后pH≈7(不能大于7);pH=8的氢氧化钠溶液,稀释100倍,稀释后pH≈7(不能小于7);pH=3的盐酸,稀释100倍,稀释后pH=5;pH=10的氢氧化钠溶液,稀释100倍,稀释后pH=8。
例13、室温时将pH=5的H2SO4溶液稀释1000倍后,则c(H+):c(SO42-)是多少?解析:pH=5时,c(H+)酸=1×10-5mol/L,c(SO42-)=5×10-6mol/L,稀释1000倍后,由硫酸电离出的c(H+)酸=1×10-8mol/L,c(SO42-)=5×10-9mol/L,考虑水的电离受硫酸的抑制,设水电离出的c(H+)为xmol/L,故水电离出的c(OH-)也为xmol/L,根据水的离子积在室温时为一常量,得方程(x+10-8)·x=10-14,解得x=9.5×10-8,故c(H+):c(SO42-)=[c(H+)酸+c(H+)水]:c(SO42-)=10.5×10-8 mol/L:5×10-9mol/L=21:1。