《溶液的酸堿性（第1課時）》教學(xué)設(shè)計目標(biāo)與素養(yǎng)1.掌握溶液酸堿性與pH的關(guān)系。(宏觀辨識與微觀探析)2.學(xué)會計算酸堿的pH以及氫離子濃度和pH的互算。(證據(jù)推理與模型認(rèn)知)一、溶液的酸堿性根據(jù)溶液中c(H＋)和c(OH－)的相對大小，溶液可分為堿性溶液、酸性溶液和中性溶液。微點撥：25℃時，純水中c(H＋)＝c(OH－)＝10－7mol/L，如果未指明溫度，當(dāng)c(H＋)或c(OH－)等于10－7mol/L時溶液不一定呈中性。二、溶液的pH1．溶液的pHeq\x(概念)→eq\x(用溶液中氫離子濃度的負(fù)對數(shù)表示溶液的酸堿性)eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1())eq\x(表達(dá)式)→eq\x(pH＝－lgcH＋)eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1())eq\x(意義)→eq\x(\a\al(pH越大，溶液的堿性越強,pH越小，溶液的酸性越強))eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1())eq\x(\a\al(適用,范圍))→eq\x(\a\al(pH的取值范圍為0～14，適用于cH＋和,cOH－都較小的稀溶液))eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1())eq\x(注意)→eq\x(\a\al(pH等于0的溶液不是酸性最強的溶液；,pH等于14的溶液也不是堿性最強的溶液))2．溶液酸堿性的判斷與測量(1)酸堿指示劑①紫色石蕊試液，遇酸變紅，遇堿變藍(lán)色。②無色酚酞遇堿變紅色。(2)pH試紙(3)pH計pH計精度高，可直接從儀器中讀數(shù)。3．c(H＋)、pH與溶液酸堿性的關(guān)系25℃時，溶液中c(H＋)、pH與酸堿性的關(guān)系如圖所示：1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)溶液的酸性越強，pH越小。()(2)pH＝14的溶液，堿性最強；pH＝0的溶液，酸性最強。()(3)用pH試紙測溶液的pH時，應(yīng)將玻璃棒洗凈后立即蘸取待測液滴于試紙上，與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照。()(4)c(H＋)<c(OH－)的溶液一定顯堿性。()答案：(1)√(2)×(3)×(4)√2．判斷溶液的酸堿性有多種方法。下列溶液中，一定呈酸性的是()A．常溫下能夠使石蕊試液顯藍(lán)色的溶液B．溶液的pH>7C．溶液中c(H＋)>c(OH－)D．溶液中c(H＋)>1×10－7mol·L－1C[堿性溶液遇石蕊試液顯藍(lán)色，酸性溶液遇石蕊試液顯紅色，故A錯；溶液的pH與溫度有關(guān)，室溫下或高于室溫，pH>7都不會顯酸性，c(H＋)>1×10－7mol·L－1在較高溫度下不一定顯酸性；在任意溫度下，只要c(H＋)>c(OH－)，溶液一定呈酸性，C正確。]3．有一學(xué)生在實驗室測某溶液的pH，實驗時，他先用蒸餾水潤濕pH試紙，然后用潔凈干燥的玻璃棒蘸取試樣進(jìn)行檢測：(1)該學(xué)生的操作是________(填“正確的”或“錯誤的”)，其理由是________________。(2)若用此方法分別測定c(H＋)相等的鹽酸和醋酸溶液的pH，誤差較大的是________，原因是_________________________________。(3)該學(xué)生以上述方式測定下列溶液的pH，無誤差的是________。A．NaOH B．CH3COONaC．NaCl D．NaHSO4解析：用pH試紙測定溶液酸堿性時，不能用蒸餾水潤濕。若潤濕，會使待測液濃度下降，結(jié)果可能出現(xiàn)誤差。但是用pH試紙測定中性溶液時，對結(jié)果一般沒影響。答案：(1)錯誤的潤濕后，稀釋了原溶液，使其濃度減小，可能導(dǎo)致測量誤差(2)鹽酸HCl是強電解質(zhì)，醋酸是弱電解質(zhì)，在溶液中存在CH3COOHCH3COO－＋H＋，稀釋時平衡右移，繼續(xù)電離出H＋，稀釋時Δc(H＋)較小，ΔpH較小，故誤差較小(3)C重難點1溶液pH的計算方法1．單一溶液的pH計算(1)強酸溶液，如HnA，設(shè)物質(zhì)的量濃度為cmol·L－1，c(H＋)＝ncmol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝－lgnc。(2)強堿溶液，如B(OH)n，設(shè)濃度為cmol·L－1，c(H＋)＝eq\f(10－14,nc)mol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝14＋lgnc。2．混合溶液的計算(1)強酸溶液與強酸溶液混合c(H＋)混＝eq\f(c1H＋·V1＋c2H＋·V2,V1＋V2)，然后再求pH。強酸溶液與強酸溶液等體積混合，若pH差值≥2，混合后pH＝pH?。?2)強堿溶液與強堿溶液混合c(OH－)混＝eq\f(c1OH－V1＋c2OH－V2,V1＋V2)c(H＋)＝eq\f(Kw,cOH－混)，再求pH。強堿溶液與強堿溶液等體積混合，若pH差值≥2，混合后的pH＝pH大－。(3)強酸與強堿混合恰好完全反應(yīng)，溶液呈中性，pH＝7；酸過量：c(H＋)混＝eq\f(nH＋－nOH－,V1＋V2)→pH；堿過量：c(OH－)混＝eq\f(nOH－－nH＋,V1＋V2)c(H＋)＝eq\f(10－14,cOH－混)mol·L－1，pH＝－lgc(H＋)。酸堿等體積混合，酸與堿pH之和為14：若為強酸與強堿，則pH＝7；若為強酸與弱堿，則pH>7；若為弱酸與強堿，則pH<7。3．酸堿溶液稀釋時pH的變化可用數(shù)軸表示(1)強酸、弱酸溶液的稀釋(2)強堿、弱堿溶液的稀釋【例1】已知在100℃時水的離子積Kw＝1×10－12，下列溶液的溫度均為100℃。其中說法正確的是()A．mol·L－1的H2SO4溶液，pH＝2B．mol·L－1的NaOH溶液，pH＝11C．mol·L－1的H2SO4溶液與mol·L－1的NaOH溶液等體積混合，混合溶液的pH為6，溶液顯酸性D．完全中和pH＝3的H2SO4溶液50mL，需要pH＝9的NaOH溶液100mLA[A項，mol·L－1的H2SO4溶液中，c(H＋)＝mol·L－1×2＝mol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝－lg＝2。B項，mol·L－1的NaOH溶液中，c(OH－)＝mol·L－1，c(H＋)＝eq\f(Kw,cOH－)＝eq\f(1×10－12,1×10－3)mol·L－1＝1×10－9mol·L－1，pH＝－lg(1×10－9)＝9。C項，mol·L－1的H2SO4溶液與mol·L－1的NaOH溶液等體積混合，溶液呈中性，pH＝6。D項，pH＝3的H2SO4溶液c(H＋)＝10－3mol·L－1，pH＝9的NaOH溶液，c(OH－)＝10－3mol·L－1，二者完全中和，需要溶液的體積相等。](1)上題B項中，堿電離出的c(OH－)與水電離出的c(OH－)比值是多少？(2)將上題的溫度改為25℃，應(yīng)選擇哪項？提示：(1)mol·L－1的NaOH溶液中，c(OH－)＝mol·L－1，c(H＋)＝eq\f(Kw,cOH－)＝eq\f(1×10－12,1×10－3)mol·L－1＝1×10－9mol·L－1，水電離出的c(OH－)＝c(H＋)＝1×10－9mol·L－1，故比值為∶1×10－9＝106∶1。(2)選A、B。A項，pH＝－lgc(H＋)＝－lg＝2。B項，mol·L－1的NaOH溶液中，c(OH－)＝mol·L－1，c(H＋)＝eq\f(Kw,cOH－)＝eq\f(1×10－14,1×10－3)mol·L－1＝1×10－11mol·L－1，pH＝－lg(1×10－11)＝11。C項，mol·L－1的H2SO4溶液與mol·L－1的NaOH溶液等體積混合，溶液呈中性，25℃時，溶液的pH＝7。D項，pH＝3的H2SO4溶液c(H＋)＝10－3mol·L－1，pH＝9的NaOH溶液，c(OH－)＝10－5mol·L－1，二者完全中和，需要NaOH溶液的體積為硫酸的100倍。1強酸溶液和強堿溶液混合后計算pH，必須先判斷出混合后溶液的酸堿性，酸過量求cH＋、堿過量求cOH－。2根據(jù)酸的濃度計算酸溶液的pH時，不必考慮溫度，而根據(jù)堿的濃度計算堿溶液的pH時，需要根據(jù)離子積計算cH＋，因此一定要注意溶液的溫度，只有室溫時，Kw＝×10－14。3一定pH的強堿與強堿混合后求pH。在計算過程中易出現(xiàn)直接用H＋濃度進(jìn)行混合計算的錯誤。因為強堿溶液的混合是OH－混合，H＋是隨OH－濃度改變而改變的，不能直接用于混合堿的計算，H＋濃度必須通過cH＋＝eq\f(Kw,cOH－)來求。1．求溫室下，下列溶液的pH：(1)某H2SO4溶液的濃度是mol·L－1，①此溶液的pH為________。②用水稀釋到原來體積的100倍，pH為________。③再繼續(xù)稀釋104倍，pH為________。(2)pH＝3的鹽酸與pH＝5的硫酸等體積混合，pH為________。(3)pH＝10和pH＝12的兩種NaOH溶液等體積混合，pH為________。(4)pH＝12的NaOH溶液和pH＝4的HCl溶液等體積混合，pH為________。解析：(1)①c(H＋)＝mol·L－1×2＝mol·L－1，pH＝－lg10－2＝2。②c(H＋)＝mol·L－1÷100＝10－4mol·L－1，pH＝－lg10－4＝4。③pH接近7(酸無限稀釋后不會變成堿)。(2)c(H＋)＝eq\f(10－3＋10－5,2)mol·L－1＝5×10－4mol·L－1，pH＝－lg(5×10－4)＝4－lg4＝(強調(diào)10－3是10－5的100倍，所以10－5可以忽略不計。)(3)c(OH－)＝eq\f(10－2＋10－4,2)mol·L－1＝5×10－3mol·L－1，c(H＋)＝eq\f(10－14,5×10－3)mol·L－1＝2×10－12mol·L－1。pH＝－lg(2×10－12)＝12－lg2＝。(4)NaOH溶液中c(OH－)＝10－2mol·L－1；HCl溶液中c(H＋)＝10－4mol·L－1，二者等體積反應(yīng)，堿過量，反應(yīng)后溶液呈堿性。所以反應(yīng)后c(OH－)＝eq\f(10－2－10－4,2)mol·L－1＝5×10－3mol·L－1，c(H＋)＝eq\f(10－14,5×10－3)mol·L－1＝2×10－12mol·L－1，pH＝－lg(2×10－12)＝12－lg2＝。答案：(1)①2②4③接近7(2)(3)(4) 重難點2溶液的稀釋規(guī)律及稀釋后的pH的計算1．酸、堿稀釋后溶液pH的計算(1)強酸稀釋前c(H＋)＝amol·L－1，稀釋m倍后，c(H＋)＝eq\f(a,m)mol·L－1，pH＝－lgeq\f(a,m)。但稀釋后酸的pH仍小于7。(2)強堿稀釋前c(OH－)＝bmol·L－1，稀釋m倍后，c(OH－)＝eq\f(b,m)mol·L－1，c(H＋)＝eq\f(Kw×m,b)mol·L－1，pH＝－lgeq\f(Kw×m,b)。但稀釋后堿的pH仍大于7。2．酸、堿溶液稀釋時pH的變化(1)變化規(guī)律項目類別酸(pH＝a)堿(pH＝b)弱酸強酸弱堿強堿稀釋10n倍＜a＋na＋n＞b－nb－n無限稀釋pH趨向于7(2)變化趨勢對于pH相同的強酸和弱酸(或強堿和弱堿)溶液稀釋相同的倍數(shù)，強酸(或強堿)溶液的pH變化幅度大(如下圖所示)。這是因為強酸(或強堿)已完全電離，隨著加水稀釋，溶液中H＋(或OH－)物質(zhì)的量(水電離的除外)不會增多，而弱酸(或弱堿)隨著加水稀釋，電離程度增大，H＋(或OH－)物質(zhì)的量會不斷增多。【例2】常溫下，pH＝11的X、Y兩種堿溶液各1mL，分別稀釋至100mL，其pH與溶液體積(V)的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是()A．X、Y兩種堿溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度一定相等B．稀釋后，X溶液的堿性比Y溶液的堿性強C．分別完全中和X、Y這兩種堿溶液時，消耗同濃度鹽酸的體積V(X)>V(Y)D．若9<a<11，則X、Y都是弱堿D[因為pH＝11的X、Y兩種堿溶液稀釋100倍時，pH：Y>X，所以物質(zhì)的量濃度：c(Y)>c(X)，稀釋后堿性：Y>X，故A、B均錯誤；因為c(Y)>c(X)且V(Y)＝V(X)，故n(Y)>n(X)，所以消耗同濃度的鹽酸時，Y消耗的多，C錯誤；若9<a<11，說明稀釋100倍時，X、Y的pH均減小不到2個單位，故X、Y都是弱堿，D正確。]2．(1)體積相同，濃度均為mol/L的鹽酸和CH3COOH溶液，分別加水稀釋10倍，溶液的pH分別變成m和n，則m與n的關(guān)系為________。(2)體積相同，濃度均為mol/L的鹽酸和CH3COOH溶液，分別加水稀釋m倍、n倍，溶液的pH都變成3，則m與n的關(guān)系為______。(3)體積相同，pH均等于1的鹽酸和CH3COOH溶液，分別加水稀釋m倍、n倍，溶液的pH都變成3，則m與n的關(guān)系為________。解析：(1)等濃度的鹽酸和醋酸分別加水稀釋10倍后，兩者的濃度仍相同，由于HCl是強電解質(zhì)，醋酸是弱電解質(zhì)，HCl的電離程度大于醋酸的電離程度，因此鹽酸中的氫離子濃度大于醋酸中的氫離子濃度，因此有m<n。(2)若兩者稀釋相同的倍數(shù)，則鹽酸的pH小于醋酸的pH，若要兩者的pH相等，則鹽酸稀釋的倍數(shù)大于醋酸稀釋的倍數(shù)，故有m>n。(3)由于醋酸中存在電離平衡，在稀釋過程中會繼續(xù)電離出氫離子，若稀釋后溶液的pH都變成3(畫一條平行于x軸的水平線)易得m<n。答案：(1)m<n(2)m>n(3)m<n1．常溫下，噴墨打印機墨汁的pH為～。當(dāng)墨汁噴在紙上時，與酸性物質(zhì)作用生成不溶于水的固體。由此可知()①墨汁偏堿性②墨汁偏酸性③紙張偏酸性④紙張偏堿性A．①③ B．②④C．①④ D．②③A[常溫下，pH＞7的液體呈堿性，堿性墨汁噴在紙上與酸性物質(zhì)作用生成不溶于水的固體，故紙張偏酸性。]2．下列溶液一定呈酸性的是()A．pH＝7的溶液B．25℃時，pH＝5的溶液C．由強酸、強堿等物質(zhì)的量反應(yīng)得到的溶液D．非電解質(zhì)溶于水得到的溶液B[pH＝7，說明c(H＋)＝10－7mol·L－1，當(dāng)溫度比室溫高時，中性溶液中的c(H＋)＞10－7mol·L－1，pH＜7，則pH＝7的溶液顯堿性，故A項錯誤。等物質(zhì)的量的強酸與強堿，由于它們所含H＋和OH－的物質(zhì)的量未知，因此無法判斷它們混合后溶液的酸堿性，故C項錯誤。非電解質(zhì)溶于水，可以使溶液顯酸性、堿性、中性，如SO2溶于水生成H2SO3，溶液顯酸性，NH3溶于水生成NH3·H2O，溶液顯堿性，乙醇、蔗糖等溶于水，溶液顯中性，故D項錯誤。]3．室溫下，下列各組溶液的pH一定等于7的是()A．pH＝1和pH＝12的兩種溶液等體積混合B．mol·L－1H2SO4與mol·L－1NaOH溶液等體積混合C．將pH＝5的CH3COOH溶液稀釋100倍D．pH＝1的H2SO4與mol·L－1Ba(OH)2溶液等體積混合B[A項中，酸、堿強弱未知，pH不一定等于7。B項中，強酸、強堿如果各為VL，則n(H＋)＝n(OH－)＝mol，反應(yīng)后溶液呈中性。C項中，pH＝5的弱酸稀釋100倍后，pH應(yīng)小于7。D項中，酸、堿反應(yīng)后堿過量，溶液應(yīng)呈堿性。]4．某溫度下純水的c(H＋)＝×10－6mol·L－1，在此溫度下，將pH＝8的Ba(OH)2溶液與pH＝5的稀鹽酸混合(溶液體積變化忽略不計)。欲使混合溶液的pH＝7，則氫氧化鋇溶液與鹽酸的體積比為()A．11∶1 B．9∶2C．1∶11 D．2∶9D[依題意該溫度下的Kw＝×10－12，則pH＝8的Ba(OH)2溶液的c(OH－)＝1×10－4mol·L－1，pH＝5的鹽酸的c(H＋)＝1×10－5mol·L－1。設(shè)Ba(OH)2溶液的體積為V1，鹽酸的體積為V2，混合溶液的pH＝7，c(O