3.2.2 pH的计算-【优化探究】2025-2026学年高中化学选择性必修1同步导学案配套课件 苏教版（2019）

优化探究 专题3　水溶液中的离子反应 第二单元　溶液的酸碱性 第2课时　pH的计算 [课程标准要求]　通过对单一溶液及混合溶液的分析与pH的计算,建立pH计算的模型。 任务一　单一溶液pH的计算 任务二　混合溶液pH的计算 课时作业　巩固提升 任务一　单一溶液pH的计算 1.请依据pH的定义式计算表中各溶液的pH 溶液(25 ℃) c(H+) pH 0.01 mol·L-1盐酸 　 　 mol·L-1  　   0.05 mol·L-1硫酸 　 　 mol·L-1  　   0.01 mol·L-1 NaOH溶液 　 　 mol·L-1  　   0.5 mol·L-1 Ba(OH)2溶液 　 　 mol·L-1  　   0.01 2 0.1　 1　 10-12　 12　 10-14　 14 2.单一溶液pH的计算 (1)计算公式:pH=　　　　　　。  (2)解题关键:计算溶液中c(H+)。 (3)计算思路:c(酸) c(H+)→pH; c(碱) c(OH-) c(H+) pH。 -lg c(H+) (4)溶液类型 ①c mol·L-1 HnA强酸溶液的pH(25 ℃) c(H+)=　　　 mol·L-1;  pH=　　　。  ②c mol·L-1 B(OH)n强碱溶液的pH(25 ℃) c(OH-)=　　　 mol·L-1;  c(H+)==　　　　 mol·L-1;  pH=　　　　。  ③对于弱酸、弱碱溶液,只能根据其浓度,确定其pH范围,无法计算精确值。 nc　 -lg nc　 nc 1.常温下,下列说法错误的是(　　) A.c(H+)为1.0×10-4 mol·L-1的醋酸溶液的pH=4 B.0.1 mol·L-1某酸溶液的pH=1 C.0.01 mol·L-1氨水的pH<12 D.pH=3的醋酸溶液的浓度大于1.0×10-3 mol·L-1 B c(H+)=1.0×10-4 mol·L-1,pH=-lg (1.0×10-4)=4,A正确;0.1 mol·L-1某酸溶液,若为一元强酸pH=1,若为弱酸pH>1,B错误;0.01 mol·L-1氨水中NH3·H2O部分电离,c(OH-)<0.01 mol·L-1,c(H+)>1.0×10-12 mol·L-1, pH<12,C正确;醋酸部分电离,pH=3的醋酸溶液浓度大于1.0×10-3 mol·L-1, D正确。 2.(1)常温下,有0.01 mol·L-1的三种溶液: a.HCl　b.NaOH　c.NaHSO4 回答下列问题: ①三种溶液中水电离的c(H+)=　　　　　　　　　。  ②三种溶液的pH分别是:a.　　,b.　 　,c.　　　　。  1×10-12 mol·L-1 2　 12 2 (1)①相同浓度的氢离子和氢氧根离子对水的抑制程度相同,NaHSO4=== Na++H++S,0.01 mol·L-1的NaHSO4溶液中c(H+)=0.01 mol·L-1,水电离的氢离子浓度等于溶液中的氢氧根离子浓度,c水(H+)=c(OH-)= mol·L-1=1×10-12 mol·L-1。 ②a.pH=-lg c(H+)=-lg 0.01=2;b.0.01 mol·L-1的氢氧化钠溶液中c(OH-) =0.01 mol·L-1,c(H+)= mol·L-1=1×10-12 mol·L-1, pH=-lg(1×10-12)=12。 (2)25 ℃某溶液由水电离出的c(H+)=1×10-12 mol·L-1,请探究该溶液的pH可能是　　　　　　　　。  2或12 (2)25 ℃时,c水(H+)=1×10-12 mol·L-1<1×10-7 mol·L-1,说明水的电离受到抑制,可能为酸性溶液,也可能为碱性溶液。水电离出的c水(H+)一定等于水电离出的c水(OH-),均为1×10-12 mol·L-1。若为酸性溶液,溶液中的c(OH-)全部由水电离,则c(H+)= mol·L-1=1×10-2 mol·L-1,pH=-lg c(H+)=2;若为碱性溶液,溶液中的c(H+)全部由水电离,c(H+)=1×10-12 mol·L-1,pH= -lg c(H+)=12。 任务二　混合溶液pH的计算 1.强酸与强酸混合(稀溶液体积变化忽略) c混(H+)=,然后再求pH。 [例1]　pH=1与pH=4的硫酸等体积混合后,混合液的pH为　　　　　。  1.3 pH=1的H2SO4,c1(H+)=10-1 mol·L-1,pH=4的H2SO4,c2(H+)=10-4 mol·L-1,两溶液等体积(V L)混合后c混(H+)= mol·L-1≈ mol·L-1,pH=-lg =1+lg 2≈1.3。 注意　巧记:若pH之差≥2的两种强酸溶液等体积混合,混合溶液pH=pH小+0.3。 2.强碱与强碱混合(稀溶液体积变化忽略) 先计算c混(OH-)=, 再求c混(H+)=,最后求pH。 [例2]　pH=9与pH=12的两份NaOH溶液等体积(V)混合后,pH为　　　。  11.7 pH=9的NaOH溶液中,c1(H+)=10-9 mol·L-1,c1(OH-)= mol·L-1 =10-5 mol·L-1,pH=12的NaOH溶液中,c2(H+)=10-12 mol·L-1,c2(OH-) ==10-2 mol·L-1,等体积混合后,c混(OH-)= mol·L-1≈ mol·L-1,c混(H+)==2×10-12 mol·L-1,pH=-lg (2×10-12)= 12-lg 2≈11.7。 注意　巧记:若pH之差≥2的两种强碱溶液等体积混合,混合溶液pH=pH大-0.3。 3.强酸与强碱混合(稀溶液体积变化忽略) (1)恰好完全反应,溶液呈中性,pH=7 (25 ℃)。 (2)酸过量 先求c余(H+)=, 再求pH。 (3)碱过量 先求c余(OH-)=, 再求c(H+)=,最后求pH。 [例3]　室温下,pH=5的盐酸和pH=9的氢氧化钠溶液以体积比11∶9混合,则混合溶液的pH为(　　) A.7.2　　　　　　　　 B.8 C.6 D.无法计算 C pH=5的盐酸中c(H+)=1×10-5 mol·L-1,pH=9的NaOH溶液中c(OH-)=1× 10-5 mol·L-1,设两溶液的体积分别为11V L和9V L,由于酸过量,所得混合溶液中c混(H+)= mol·L-1=1×10-6 mol·L-1,即溶液的pH=6,C项正确。 1.pH=2的盐酸与pH=4的硫酸,若按1∶10的体积比混合(溶液体积变化忽略不计)。 (1)混合后溶液的c(H+)是多少? 答案:(1)1.0×10-3 mol·L-1　 (2)混合后溶液的pH是多少? 答案: (2)pH=3 c(H+)= mol·L-1=1.0×10-3 mol·L-1,pH=-lg c(H+)=3。 2.常温下,将pH=8的NaOH溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合后,溶液中c(H+)最接近于(　　) A.(10-8+10-10) mol·L-1 B.(10-4+10-6) mol·L-1 C. mol·L-1 D.2×10-10 mol·L-1 D 常温下,pH=8的NaOH溶液中c(OH-)=10-6 mol·L-1,pH=10的NaOH溶液中c(OH-)=10-4 mol·L-1,二者等体积混合后,溶液中c(OH-)= mol·L-1, 混合溶液中c(H+)= mol·L-1≈2×10-10 mol·L-1。 3.0.015 mol·L-1的硫酸与0.01 mol·L-1的NaOH溶液等体积混合,混合溶液的pH是(　　) A.1　　　B.2 C.11　　　D.12 B 酸、碱发生中和反应时,酸过量,设混合前两溶液的体积均为V L,混合 后,c(H+)= mol·L-1=0.01 mol·L-1,则pH=-lg 0.01=2。 课时作业　巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 1 [对点训练] 题组一　单一溶液pH的计算 1.常温下,下列溶液中氢离子浓度最小的是(　　) A.pH=0的NaHSO4溶液 B.0.04 mol·L-1硫酸 C.pH=3的醋酸溶液 D.0.5 mol·L-1盐酸 9 10 C 11 A项,pH=0的NaHSO4溶液中c(H+)=1 mol·L-1;B项,0.04 mol·L-1硫酸中c(H+)=2c(H2SO4)=0.08 mol·L-1;C项,pH=3的醋酸溶液中,c(H+)=0.001 mol·L-1;D项,0.5 mol·L-1盐酸中c(H+)=c(HCl)=0.5 mol·L-1,则氢离子浓度最小的是pH=3的醋酸溶液。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 2.温度为25 ℃时,将0.23 g钠投入100 g水中充分反应,假设反应后溶液体积为100 mL,则该溶液的pH为(　　) A.1　　　　　　　　　 B.13 C.12 D.10 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 n(Na)==0.01 mol,由2Na+2H2O===2NaOH+H2↑可得, n(NaOH)=0.01 mol,则c(OH-)==0.1 mol·L-1,c(H+)= mol·L-1=1×10-13 mol·L-1,故pH=13。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 3.已知常温下水的离子积常数Kw=1.0×10-14,在100 ℃时水的离子积常数Kw=1.0×10-12。将常温下的下列溶液加热至100 ℃(忽略溶液体积变化),溶液的pH不变的是(　　) A.Na2SO4溶液 B.稀H2SO4溶液 C.NaOH溶液 D.HCl的浓溶液 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 Na2SO4溶液中c(H+)= mol·L-1,在加热过程中,Kw逐渐增大,溶液pH逐渐减小;稀H2SO4溶液中c(H+)≈2c(H2SO4),在加热过程中,c(H2SO4)几乎不变,故溶液pH不变;NaOH溶液中c(H+)= mol·L-1,加热过程中,c(OH-)几乎不变,但Kw逐渐增大,故溶液pH逐渐减小;HCl的浓溶液中c(H+)= c(HCl),在加热过程中,HCl逐渐挥发,c(H+)逐渐减小,溶液pH逐渐增大。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 4.某探究小组在某温度下测定溶液的pH时发现:0.01 mol·L-1的氢氧化钠溶液中,由水电离出的c(H+)=10-11 mol·L-1。在相同温度下,0.1 mol·L-1氢氧化钠溶液的pH应为(　　) A.13 B.12 C.11 D.10 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 根据题意,可得此温度时,Kw=c(H+)·c(OH-)=0.01×10-11=10-13。在相同温度下,0.1 mol·L-1氢氧化钠溶液中的c(H+)==10-12 mol·L-1, pH=-lg c(H+)=12。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 题组二　混合溶液pH的计算 5.向10 mL pH为2的稀硫酸中加入一定浓度的BaCl2溶液,恰好反应时溶液体积为100 mL,则反应后溶液的pH为(　　) A.2 B.3 C.4 D.5 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 两溶液混合时,氢离子未参与反应,溶液由10 mL稀释至100 mL,氢离子浓度变为原来的十分之一,pH由2变为3。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 6.常温下,pH=13的强碱溶液与pH=2的强酸溶液混合,所得混合液的pH=11,则强碱与强酸的体积比是(　　) A.11∶1 B.9∶1 C.1∶11 D.1∶9 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 可设碱与酸的体积分别为V碱 L和V酸 L,由题意可知,混合后碱过量,可列等式:=10-(14-11),解得V碱∶V酸=1∶9。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 7.25 ℃,将100 mL 0.14 mol·L-1 NaOH溶液与100 mL 0.06 mol·L-1硫酸溶液混合,所得200 mL混合溶液的pH为(　　) A.12 B.12.3 C.13 D.14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 两溶液混合后OH-过量,反应后c(OH-)==0.01 mol·L-1, 根据25 ℃,水的离子积常数Kw=1×10-14可得,溶液中氢离子浓度为 mol·L-1=1×10-12 mol·L-1,该溶液的pH=12。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 [综合强化] 8.已知在100 ℃下(本题涉及的溶液温度均为100 ℃),水的离子积Kw=1×10-12。下列说法正确的是(　　) A.0.005 mol·L-1的H2SO4溶液,pH=2 B.0.001 mol·L-1的NaOH溶液,pH=11 C.0.005 mol·L-1的H2SO4溶液与0.01 mol·L-1的NaOH溶液等体积混合,混合溶液的pH为6,溶液显酸性 D.完全中和pH=3的H2SO4溶液50 mL,需要pH=9的NaOH溶液100 mL 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 A项,0.005 mol·L-1的H2SO4溶液中,c(H+)=0.005 mol·L-1×2=1× 10-2 mol·L-1,pH=-lg c(H+)=-lg(1×10-2)=2,正确;B项,0.001 mol·的NaOH溶液中,c(OH-)=0.001 mol·L-1,pH=-lg =9,错误;C项,pH=6时,c(H+)=c(OH-),溶液呈中性,错误;D项,pH=3的溶液中c(H+)=1× 10-3 mol·L-1,pH=9的溶液中c(OH-)=1×10-3 mol·L-1,二者等体积混合恰好完全中和,错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 9.已知100 ℃时,0.01 mol·L-1 NaHSO4溶液中由水电离的c(H+)=10-10 mol·L-1,该温度下将pH=8的Ba(OH)2溶液V1 L与pH=5的NaHSO4溶液V2 L混合,所得溶液pH=7,则V1∶V2为(　　) A.2∶9 B.1∶9 C.1∶1 D.1∶2 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 11 根据100 ℃时,0.01 mol·L-1 NaHSO4溶液中水电离的c(H+)=10-10 mol·L-1,确定水的离子积为1.0×10-12,该温度下将pH=8的Ba(OH)2溶液V1 L与pH=5的NaHSO4溶液V2 L混合,所得溶液pH=7,溶液呈碱性,所以c(OH-)=10-5 mol·L-1 = mol·L-1,则V1∶V2=2∶9。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 10.在25 ℃时,有pH为a的HCl溶液和pH为b的NaOH溶液,取Va L该HCl溶液用该NaOH溶液中和,需Vb L NaOH溶液。请回答下列问题: (1)若a+b=14,则Va∶Vb=　　　　。  (2)若a+b=13,则Va∶Vb=　　　　。  (3)若a+b>14,则Va∶Vb=　　　　,且Va　　　　(填“>”“<”或“=”)Vb。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 1∶1 11 1∶10 > 发生中和反应时:n(H+)=n(OH-),即1×Va=×Vb,Va∶Vb= 。a+b=14时,Va∶Vb=1∶1;a+b=13时,Va∶Vb=1∶10;a+b>14时,Va∶Vb= >1,且Va>Vb。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 11.某温度(T ℃)下的溶液中,c(H+)=1 mol·L-1,c(OH-)=1 mol·L-1,x与y的关系如图所示,请回答下列问题: (1)此温度下,水的离子积Kw为　　　　,则该温度T ℃　　　　(填“>”“<”或“=”)25 ℃。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 1×10-12 　>　 (1)Kw=c(H+)·c(OH-)=· =,根据图示可知当x=12时,c(OH-)=1 mol·L-1,当y=12时,c(H+)=1 mol·L-1,故Kw=1×10-12;根据温度越高水的电离程度越大,Kw也随之越大,可知此时的T ℃>25 ℃。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 (2)在此温度下,向Ba(OH)2溶液中逐滴加入pH=a的盐酸,测得混合溶液的部分pH如表所示: 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 假设溶液混合前后的体积变化忽略不计,则a=　　　　　　,实验②中由水电离产生的c(OH-)=　　　　mol·L-1。  实验 序号 Ba(OH)2溶液 的体积/mL 盐酸的 体积/mL 溶液的pH ① 22.00 0.00 8 ② 22.00 18.00 7 ③ 22.00 22.00 6 4　 10-7 (2)此条件下,pH=6时溶液呈中性。根据表中实验①的数据可得c(OH-) =10-4 mol·L-1,根据表中实验③的数据有22.00×10-3L×10-4 mol·L-1 =22.00×10-3L×1 mol·L-1,可得a=4;实验②中所得溶液的pH=7,Ba(OH)2过量,溶液呈碱性,由水电离产生的c(OH-)=10-7 mol·L-1。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 (3)在此温度下,将0.1 mol·L-1的NaHSO4溶液与0.1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液按下表中甲、乙、丙、丁四种不同方式混合: 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11   甲 乙 丙 丁 0.1 mol·L-1 Ba(OH)2溶液体积/mL 10 10 10 10 0.1 mol·L-1 NaHSO4 溶液体积/mL 5 10 15 20 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 ①按丁方式混合后,所得溶液显　　　　(填“酸”“碱”或“中”)性。  ②写出按乙方式混合反应的离子方程式:  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ③按甲方式混合后所得溶液的pH为 　　　。  Ba2++OH-+H++S===BaSO4↓+H2O 11 中 (3)①按丁方式混合时,Ba(OH)2提供的OH-与NaHSO4提供的H+的物质的量相等,混合后溶液呈中性。 ②按乙方式混合时,反应前n(Ba2+)=10-3 mol,n(OH-)=2×10-3 mol, n(H+)=n(S)=10-3 mol,实际反应的Ba2+、OH-、H+、S均为10-3 mol,故反应的离子方程式为Ba2++OH-+H++S===BaSO4↓+H2O。 ③按甲方式混合时,OH-过量,反应后溶液中c(OH-) ==0.1 mol·L-1,c(H+)= 10-11 mol·L-1,溶液的pH=11。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 $$