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2019-2020年高考化學二輪復習 全套教學案詳細解析 溶液pH的求算 新課標 教學目標 知識技能：掌握簡單酸、堿體系的pH計算。 能力培養(yǎng)：通過pH的計算，培養(yǎng)學生定量解決化學問題的能力，并進一步加強對弱電解質(zhì)電離平衡的理解。 科學思想：注重學科之間的交叉，學會用數(shù)學公式解決化學問題。 科學品質(zhì)：通過pH在醫(yī)療及工業(yè)生產(chǎn)上應用的介紹，激發(fā)學生學習化學的興趣。 科學方法：歸納，總結(jié)法。 重點、難點　　　 有弱電解質(zhì)參予的簡單體系pH的計算。 　 教學過程設(shè)計 　 第一課時 　 教師活動 【引入】我們知道，正常情況下人體血液略顯堿性。但是一些疾病卻可以使血液的酸性增強。醫(yī)生就此可以通過測血液pH的辦法來幫助診斷病情。同樣在工業(yè)生產(chǎn)中反應液的酸堿性對化學反應能否發(fā)生及反應產(chǎn)物的判斷也非常重要。那么如何定量計算溶液的pH呢？這就是我們這節(jié)課要解決的問題。首先請同學回憶下面已學過的舊知識： ①pH定義　 ②溶液物質(zhì)的量濃度的計算公式　 ③電離度的定義　 ④水的離子積常數(shù)。 學生活動 回憶并回答（略）。 酸性體系： 1．強酸的pH 例1　 ①求 0.1mol/L鹽酸溶液的pH？ ②求0.05mol/L硫酸溶液的pH？ 【設(shè)問】通過以上兩題請同學思考，已知強酸溶液的物質(zhì)的量濃度，如何求pH，并且應注意什么？ 心算口答。 解答：因①、②中[H+]=0.1mol/L，所以pH相等均為1。 兩兩議論。 結(jié)論：求pH實際是求[H+]，在已知溶液的物質(zhì)的量濃度求[H+]濃度時一定要注意強酸的元數(shù)。 【小結(jié)】由于完全電離，強酸溶液的[H+]=nc，其中n表示強酸的元數(shù)。那么對于不完全電離的弱酸[H+]又如何計算呢？ 2．一元弱酸的pH 例2　 求0.1mol/L醋酸溶液的pH。已知a=1.32％。 【設(shè)問】①在一元弱酸溶液中[H+]為什么不等于溶液的物質(zhì)的量的濃度？ 動筆解答。 解答：因為[H+]=c a=0.11.3％ 所以pH=-lg[H+]=2.87 回答：①弱酸部分電離，所以[H+]小于物質(zhì)的量濃度這一點就好像有一個倉庫一樣，倉庫外面是已電離的離子，而倉庫內(nèi)是未電離的離子，倉庫的門是雙向的。已電離的離子的物質(zhì)的量永遠小于總的溶質(zhì)的物質(zhì)的量。 ②若pH相同的一元強酸與一元弱酸[H+]關(guān)系如何？溶液的物質(zhì)的量濃度關(guān)系又如何？ 討論后回答：pH相同的一元強酸與弱酸 之間，[H+]相同，而溶液的物質(zhì)的量濃度是弱酸大于強酸。 【小結(jié)】弱酸是弱電解質(zhì)，要通過電高度求溶液中的氫離子濃度。 3．稀釋強酸溶液 例3 ?、賹?.1mol/L的鹽酸溶液稀釋成原體積的10倍，求稀釋后溶液的pH。 ②將pH=5的鹽酸溶液分別稀釋成原體積的10倍、1000倍。求稀釋后溶液的pH。 【設(shè)問】常溫下，當無限稀釋酸時，溶液的pH為何接近7？ 計算。 解答：①由于鹽酸完全電離，所以稀釋過程中氫離子的物質(zhì)的量不變。有稀釋后的[H+]=0.01 mol/L，pH=2。 ②稀釋10倍時pH=6，稀釋1000倍時pH近似等于7。 兩兩討論。 總結(jié)：當對溶液無限稀釋時，溶液中由水電離出的氫離子濃度遠大于酸電離出的氫離子濃度，這時可忽略酸電離出的氫離子，以水電離出的氫離子為主，所以pH趨近7。 【設(shè)問】在求上述例1溶液的pH時，我們忽略了水電離出的氫離子。但是在對酸溶液無限稀釋時又忽略了酸電離的氫離子，這樣做的道理是什么？ 討論并回答： 在濃度較大的酸溶液中，計算氫離子濃度時忽略水電離出的氫離子，在濃度極稀的酸溶液中又可以忽略酸電離出的氫離子。原因就是兩種情況下影響溶液氫離子濃度的主要因素不同。 【小結(jié)】同學們總結(jié)的非常好，這樣做正是抓住了解決問題的主要方面，下面讓我們一起討論稀釋弱酸溶液的問題。 4．稀釋弱酸溶液 例4 　將pH為1的醋酸溶液稀釋成原體積的10倍，求稀釋后溶液pH與2的關(guān)系。 討論并回答： 因為弱電解質(zhì)的電離度與濃度成反比，所以在稀釋過程中一方面將已電離出的氫離子稀釋成原濃度的1/10，另一方面弱電解質(zhì)還會繼續(xù)電離出部分氫離子，所以溶液中氫離子的物質(zhì)的量會大于原溶液的物質(zhì)的量。因此稀釋后溶液的pH＜2。 【小結(jié)】由于在弱酸中存在電離平衡，所以弱酸稀釋與強酸的情況有所不同。 【設(shè)問】①pH相同的強酸與弱酸同倍數(shù)稀釋時，pH變化的情況是否相同，這是為什么？ 【過渡】由于弱電解質(zhì)溶液中存在電離平衡，對于弱電解質(zhì)參與的化學反應會有什么影響？請思考下面的例題： 例5　 體積相同，pH相同的鹽酸與醋酸溶液，分別投入足量的鋅粉，試比較最初時反應的速率和最終放出氫氣的物質(zhì)的量的關(guān)系。 回答：強酸的pH變化大于弱酸的pH變化，原因是在弱電解質(zhì)溶液中存在電離平衡。 小組討論，并由代表發(fā)言。 回答：由于氫離子濃度相等，所以最初時反應速率相等。但由于鹽酸中溶質(zhì)的物質(zhì)的量小于醋酸中溶質(zhì)的物質(zhì)的量，所以最終放出氫氣是鹽酸小于醋酸。 5．求混合酸溶液的pH 例6　 若下列混合過程中體積的變化忽略不計： ①將0.1mol/L的鹽酸與0.1mol/L的硫酸等體積混合，求混合后溶液的pH。 ②將pH均為1的鹽酸與硫酸以體積比1∶2的比例混合，求混合后溶液的pH。 ③將pH=1的鹽酸與pH=5的鹽酸等體積混合，求混合后溶液的pH。 動筆計算，由三名同學板演過程。 解答： pH=0.824 pH=1 pH=1.3 【小結(jié)】通過以上練習可知，求酸溶液的pH須先求[H+]，再求pH。求算中注意混合溶液的體積變化。 【過渡】以上我們討論了酸性體系的pH計算。請同學來小結(jié)一下解題的思路。 【過渡】那么在堿性溶液中呢？我們又應該如何求pH？讓我們帶著這個問題進入下節(jié)課的學習。 　 第二課時 　 二、堿性體系 【過渡】希望我們通過下面例題的訓練，總結(jié)出求堿性溶液pH的方法，并與酸性溶液對比，理解其中相同與不同的原因。 1．強堿溶液的pH計算 例7 　①常溫下，求0.1mol/L氫氧化鈉溶液的pH。 ②常溫下，求0.05 mol/L氫氧化鋇溶液的pH。 口算回答。 解答：因為①、②中氫氧根離子濃度相等，且[OH-]=0.1mol/L，所以[H+]=10-13mol/L。 pH=13 2．弱堿溶液的pH 例8 　已知常溫下，0.1mol/L氨水的電離度為1.33％。求pH。 動筆計算。 解答：因為[OH-]=1.3310-3mol/L 所以[H+]=7.5210-12mol/L pH=11.12 或：因為[OH-]=1.3310-3mol/L 所以pOH=-lg[OH-]=2.876 pH=14pOH=11.12 3．稀釋堿溶液 例9　 ①常溫下，將0.1mol/L的氫氧化鈉稀釋成原體積的10倍，求pH？ ②常溫下，將0.1mol/L的氨水稀釋成原體積的10倍，求pH與①中結(jié)果的大小關(guān)系。 解答：①pH=12 ②PH＞12 【設(shè)問】通過上述練習，試總結(jié)求堿性溶液pH的方法。 回答：先求[OH-]的濃度，再求溶液的pH。 【設(shè)問】為什么先求[OH-] 的濃度？通過計算可知上例①中[H+]=10-13mol/L。若按氫離子濃度計算，則稀釋后溶液中[H+]=10-14mol/L， pH為14。這個結(jié)果顯然不對，為什么？ 兩兩討論。 因為氫離子是水電離產(chǎn)生的。 【講解】上述計算成立的前提是稀釋過程中氫離子的物質(zhì)的量保持不變。在堿性溶液中氫離子是水電離產(chǎn)生的，水是弱電解質(zhì)，當溶液中[OH-] 變化時，[OH-] 對水的電離平衡影響的程度也在變化。其結(jié)果是溶液中水電離的氫離子的物質(zhì)的量發(fā)生改變，因此計算結(jié)果是錯誤的。 4．強堿溶液混合 例10 　若混合過程中體積變化忽略不計： ①0.1mol/L的氫氧化鈉溶液與0.05mol/L的氫氧化鋇溶液混合，求pH。 ②pH=13的氫氧化鈉與pH=10的氫氧化鈉溶液混合，求pH。 解答：①pH=13 ②pH=12.7 【思考】請總結(jié)出在酸性或堿性溶液中求pH的順序。 小結(jié)：在酸性溶液中先求氫離子濃度再求pH，堿性溶液中先求氫氧根離子濃度，再求pH。 【小結(jié)】求 pH，一定要先求顯性離子的濃度，再利用數(shù)學工具求pH。 三、酸、堿混合體系的pH計算 例11　 ①99 mL0.5 mol/L硫酸與101 mL1 mol/L氫氧化鈉溶液混合，求混合后的pH。 動筆計算。 解答：①已知 n（H+）=0.099 mol n（OH-）=0.101 mol/L 因為H++OH-=H2O經(jīng)判斷為堿過量，且過量的OH- 的物質(zhì)的量為0.002mol。 =0.01 mol/L pH=12 ②把pH=3的鹽酸和pH=9的氫氧化鈉溶液混合成中性溶液，求酸和堿的體積比。 解答：②已知[H+]=10-3mol/L， [OH-]=10-5 mol/L，若反應后溶液呈中性，則有酸提供的氫離子的物質(zhì)的量等于堿提供的氫氧根離子的物質(zhì)的量。有 10-3V酸=10-5V堿 V酸∶V堿=1∶100 【設(shè)問】①請總結(jié)出強酸與強堿反應后求pH的程序，并總結(jié)出解題過程的注意事項。 討論：先判斷酸堿反應進行的程度，再求過量的顯性離子的濃度，最后再求pH。解題過程中應注意多元強酸和多元強堿物質(zhì)的量濃度與相應離子濃度的換算。 【過渡】強酸與強堿的反應進行程度很容易判斷。如果題目中沒有明確指出酸堿的強弱，又如何處理呢？ 例12 　常溫下，將pH=3的鹽酸與pH=11的一元堿等體積混合，求混合后的pH。 解答：已知酸溶液中[H+]=10-3mol/L，堿溶液中[OH-]=10-3mol/L。如果堿是強堿，則反應后溶液為中性，pH=7；如果堿是弱堿，則堿中已電離出的氫氧根恰好能中和酸中的所有氫離子。這樣反應后堿過量，pH＞7。綜合起來應是pH≥7。 方法2：若堿是弱堿，則c堿=[OH-]/a＞10-3mol/L，c酸=10-3mol /L，所以堿過量，pH＞7。 【設(shè)問】上述題目是堿的強弱未知，如果改成酸的強弱未知的話，相應的試題應如何出呢？你能否舉出一例？ 舉例：例如室溫下將pH=3的酸與pH=11的氫氧化鈉等體積混合，求混合后的PH？（答案為pH≤7）。 【過渡】若酸堿的強或弱都未知呢？ 例13　 pH=3的酸與 pH=11的堿等體積混合，求混合后的pH。 解答：無法判斷是大于7、小于7還是等于7。 【總結(jié)】對于酸堿中和反應，在進行pH的計算時需解決的是求顯性離子的濃度問題。同樣這種方法也適用于其它酸堿體系的pH的計算。 練習1　 amL濃度為 c mol/L的AgNO3溶液中，加入一定量pH=1的鹽酸時，恰好將Ag+完全沉淀，此時得到pH=2的溶液100mL。則c值應該接近何值（反應前后體積的變化忽略不計）？ 答案：0.011。 　 精選題 　 一、選擇題 1．pH=3 的醋酸溶液用水稀釋，體積變?yōu)樵w積的2倍，這時溶液的pH接近于　 [　　　 ] A．1.5　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 B．3.1 C．3.5　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 D．2.7 2．15 mL 0.1mol/L HCl和5mL0.1mol/L Ba（OH）2溶液相混合并稀釋至500mL，所得溶液的pH為　　 [　　　 ] A．2．4　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 B．3 C．11　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 D．12 3．定溫時將pH=2的鹽酸和醋酸分別稀釋到pH=3時，所稀釋時用水的體積前者與后者的關(guān)系是　　　 [　　　 ] A．大于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 B．小于 C．等于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 D．不能確定 4．在相同的條件下，濃度均為 0.1mol/L的氨水和氫氧化鈉溶液，前者的pH與后者的pH相比較，結(jié)論正確的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [　　　 ] A．大于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 B．小于 C．等于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 D．不能確定 5．已知常溫下有pH=2的一元弱酸HA溶液，其電離度為5％；又 種溶液等體積混合，所得溶液中離子濃度大小關(guān)系正確的是　　　　　　　　　 [　　　 ] A．[OH-]＞[H+]＞[B+]＞[A-]　　　　　　　 B．[A-]＞[B+]＞[H+]＞[OH-] C．[B+]＞[A-]＞[OH-]＞[H+]　　　　　　　 D．[B+]＞[A-]＞[OH-]＞[H+] 6．室溫時，pH=a的氫氧化鈉溶液與pH=b的醋酸溶液等體積混合，恰好完全反應，則該醋酸的電離度可表示為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [　　　 ] A．（1016-a-b）％　　　　　　　　　　　　　　　 B．（10a+b-14）％ C．（10a+b-16）％　　　　　　　　　　　　　　　 D．（1014-a-b）％ 7．在室溫下，酸和堿的溶液等體積混合后，pH一定大于7的是　　 [　　　 ] A．pH=3的鹽酸與　 pH=11的氫氧化鋇溶液 B．pH=3的醋酸（電離度約為1％）和pH=12的氫氧化鈉溶液 C．pH=3的硝酸與pH=11的氨水（電離度約為1％） D．pH=3的硫酸與pH=12的氫氧化鉀溶液 8．常溫下要使10mL0.5mol/L的硫酸溶液pH恰好變?yōu)?，可采用的方法是　　 [　　　 ] A．加水稀釋至1000 L B．加入10mL0.1mol/L的氨水 C．加入100mL0.005 mol/L的氫氧化鋇 D．加入10mL0.05 mol/L氫氧化鈉溶液 9．25℃時，向VmLpH=a的鹽酸中滴加pH=b的氫氧化鈉溶液10VmL時，溶液中恰好有[Cl-]=[Na+] ，此時（a+b）的值為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [　　　 ] A．13　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 B．15 C．14　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 D．不能確定 10．若200mL[H+]=10-3mol/L的某一元酸與100mL[OH-]=10-3mol/L的某一元堿溶液相混合后，溶液呈堿性，所用的酸和堿應是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [　　　 ] A．等濃度的弱酸和強堿　　　　　　　　　 B．稀的弱酸和濃的強堿 C．稀的強酸和稀的強堿　　　　　　　　　 D．稀的強酸和濃的弱堿 11．已知NaHSO4在水中的電離方程式為： NaHSO4晶體，保持溫度不變，測得溶液的pH為2。對于該溶液，下列說法不正確的是　　　 [　　　 ] A．該溫度高于25℃ B．水電離出的[H+]=10-10 mol/L D．該溫度下加入等體積pH=12的氫氧化鈉溶液可使反應后的溶液恰好呈中性 二、非選擇題 12．簡述80℃時純水的pH小于7的原因。 13．25℃時，有pH=x的鹽酸和pH=y 的氫氧化鈉溶液（x≤6，y≥8），取aL該鹽酸與該氫氧化鈉溶液中和，消耗bL的氫氧化鈉溶液，問： ①若x+y=14，則a/b=____（填數(shù)據(jù)）； ②若x+y=13，則a/b=____（填數(shù)據(jù)）； ③若x+y＞14，則a/b=____（填表達式）； ④該鹽酸與該氫氧化鈉溶液完全中和，兩溶液的pHx和y的關(guān)系式（填表達式）。 14．某工廠排放出的廢水，經(jīng)測定含有0.001mol/L的游離氯和0.008mol/L的[H+]?，F(xiàn)采用Na2SO3除去其中的游離氯，若要處理5L這種廢水， ①需加入0.5mol/L的Na2SO3溶液mL才能將Cl2除盡； ②處理后的廢水的pH為____。 15．白色粉末A由Na2S、Na2SO3、 Na2S2O3、Na2SO4、NaCl等物質(zhì)中的三種混合而成。取一定A樣品投入100mL2.2mol/L的鹽酸中，充分反應后過濾，最終得到100mLpH為0的溶液。將溶液蒸干，只得到8.19g純凈物B。 ①B的化學式為______；②請通過計算推斷A中是否含有NaCl。 　 答　 案 　 一、選擇題 1．B　 2．B　 3．B　 4．B　 5．B　 6．A　 7．C、D　 8．C 9．A　 10．D　 11．D 二、非選擇題 12．因為水的離子積常數(shù)隨溫度的升高而增大。 13．①1　 ②0.1　 ③10（x+y-14）　 ④x+y=14+1ga/b（應用酸的pH和堿的pH求出[H+]和[OH-] ，因為酸堿中和，必然有氫離子的物質(zhì)的量等于氫氧根離子的物質(zhì)的量。用此列出等式，再用題中的條件就可求解） 14．①10mL　 ②pH=2　 15．①NaCl　 ②有