3.2 水的电离和溶液的pH 第2课时 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第二节　水的电离和溶液的pH 第2课时 溶液的pH计算　 第三章　水溶液中的离子反应与平衡 核心素养发展目标 1.认识溶液的酸碱性及pH。 2.掌握检验溶液pH的方法。 3.了解溶液的pH的计算及溶液稀释时pH的变化规律。 4.了解溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的应用。 用c(H＋)和c(OH－)可以表示溶液酸碱性的强弱。用pH也可以表示溶液的酸碱度，那么pH与c(H＋)又是什么关系呢?c(H+)越大，pH越小，酸性越强还是越弱呢？ “pH”是由丹麦化学家彼得·索仑森1909年提出的。索仑森当时在一家啤酒厂工作，经常要化验啤酒中所含H+浓度。每次化验结果都要记录许多个零，这使他感到很麻烦。经过长期潜心研究，他发现用H+浓度的负对数来表示酸碱性非常方便，并把它称为溶液的pH（p代表德语potenz，意思是浓度，H代表H+）。就这样“pH”成为表述溶液酸碱度的一种重要数据。 pH是c(H＋)的负对数，即pH＝－lg c(H＋) c(H＋) = 10-pH c(H＋)越大，pH越小，酸性越强。 溶液的酸碱性 c(H+) c(OH-) c(H+)/mol/L pH 酸性 中性 碱性 c(H+) ＞ c(OH-) c(H+) = c(OH-) c(H+) ＜ c(OH-) ＞ 7 = 7 ＜ 7 >10-7 =10-7 <10-7 常温下 常温下 模型构建 pH=7或C(H+) =10-7mol/L的溶液一定呈“中性”？ 不一定。25℃时， pH=7的溶液呈中性； 100℃时，纯水电离出的 c(H+)=10-6mol/L， pH=6的溶液呈中性。 水的电离与温度有关。pH与温度关联才能标明酸碱性~ 2. 决定溶液酸碱性的根本是pH吗？是，请解释原因；不是，请猜测是什么？ 溶液中氢离子 c(H+)溶液 和氢氧根浓度 c(OH-)溶液的相对大小决定溶液的酸碱性~ 农夫山泉贴纸 证据推理 1、单一溶液pH的计算 步骤： ①强酸溶液(HnA) 设HnA的浓度为c mol/L，则c(H+)溶液=nc mol/L，pH=﹣lgc(H+)溶液=﹣lg(nc) 你会计算溶液的pH吗？(25℃) c(酸) 电离 c (H+)溶液 pH －lg 例1：计算0.1mol/L的HCl溶液的pH值 解 ∵ c (H+)溶液 ＝0.1×1＝0.1 ∴ pH ＝ － lg 0.1 ＝ 1 证据推理 pH是c(H＋)的负对数，即 pH＝－lg c(H＋)溶液 c(H＋)溶液 = 10-pH 【例1】已知：常温下, Kw＝1.0×10－14，100℃， Kw＝1.0×10－12 计算pH： （1）25℃，0.005mol／L H2SO4溶液 pH＝ ； （2）100℃，0.005mol／L H2SO4溶液 pH＝ ； 1、单一溶液pH的计算 步骤： ②强碱溶液(B(OH)n) 设B(OH)n的浓度为c mol/L，则c(OH－)=nc mol/L， pH=﹣lgc(H+)=14+lg(nc) c(碱) 电离 c (OH－) Kw c (H+) －lg pH －lg pOH 14－pOH pH 例2：0.005 mol/L Ba(OH)2 溶液的pH值 ∵ c(OH－) ＝0.005×2＝0.01 ∴ pH ＝ － lg 10－12 ＝ 12 解 1、单一溶液pH的计算 步骤： ②强碱溶液(B(OH)n) 设B(OH)n的浓度为c mol/L，则c(OH－)溶液=nc mol/L， c(碱) 电离 c (OH－)溶液 Kw c (H+)溶液 －lg pH 例2：0.005 mol/L Ba(OH)2 溶液的pH值 ∵ c(OH－)溶液 ＝0.005×2＝0.01 ∴ pH ＝ － lg 10－12 ＝ 12 解 c (H+)溶液 = Kw c(OH-)(溶液 ) 1×10-14 = nc Kw = nc 【例1】已知：常温下, Kw＝1.0×10－14，100℃， Kw＝1.0×10－12 计算pH： （1）25℃，0.005mol／L H2SO4溶液 pH＝ ； （2）100℃，0.005mol／L H2SO4溶液 pH＝ ； （3）25℃，0.005mol／L Ba(OH)2溶液溶液 pH＝ ； （4）100℃，0.005mol／L Ba(OH)2溶液溶液 pH＝ ； 1、在25℃时，某溶液中，由水电离出的c(H+) = 1.0×10-12 mol/L，则溶液的pH可能是( ) A.12 B. 7 C. 6 D. 2 AD 2、溶液混合的pH计算： ①强酸混合后计算pH 先求混合后的c(H＋)溶液，再求pH。 例2：在25℃时，pH值等于1的盐酸溶液和pH值等于4的硫酸溶液等体积混合pH值等于多少？ 解： pH=-lg[H+]溶液 =-lg（1×10—1 + 1×10—4）/（1+1） =-lg5×10—2 =2-lg5 =1.3 证据推理 溶液 2、pH=2的盐酸和pH=4的盐酸，若按1:10的体积比混合，则pH为多少？若等体积比混合，则pH为多少？ 解： pH = -lg[H+]溶液 = -lg（1×10-2+10×10-4）/（1+10） = -lg10-3 = 3 1:10 混合 等体积混合 pH = -lg[H+溶液] = -lg（1×10-2+1×10-4）/（1+1） = 2 + lg2 = 2. 3 lg2= 0.7 2、pH=2的盐酸和pH=4的盐酸，若按1:10的体积比混合，则pH为多少？若等体积比混合，则pH为多少？ 解： pH = -lg[H+] = -lg（1×10-2+10×10-4）/（1+10） = -lg10-3 = 3 1:10 混合 等体积混合 pH = -lg[H+] = -lg（1×10-2+1×10-4）/（1+1） = 2 + lg2 = 2. 3 规律：等于最小pH加上0.3 2、溶液混合的pH计算： ②两强碱混合后计算pH 先求混合后的c(OH－)溶液，通过 ，再求pH。 例3：在25℃时，pH值等于9和pH值等于11的两种氢氧化钠溶液等体积混合pH值等于多少？ 解： = -lg2+11 = 10.7 [OH—]溶液 =（ 1 × 10—5+1×10—3）/(1+1) [H+]溶液= 10-14 / [OH-]溶液 pH = -lg10-14/(10-3/2) lg2= 0.7 证据推理 溶液 c (H+)溶液 = Kw c(OH-)(溶液 ) 2、溶液混合的pH计算： ②两强碱混合后计算pH 先求混合后的c(OH－)，通过 ，再求pH。 例3：在25℃时，pH值等于9和pH值等于11的两种氢氧化钠溶液等体积混合pH值等于多少？ 解： = -lg2+11 = 10.7 [OH—] =（ 1 × 10—5+1×10—3）/(1+1) [H+] = 10-14 / [OH-] pH = -lg10-14/(10-3/2) 规律：等于最大 pH 减去 0.3 证据推理 3、pH=13的氢氧化钠和pH=10的氢氧化钠，若按1:10的体积比混合，则pH为多少？若等体积比混合，则pH为多少？ 解： pH = -lg[H+]溶液 = 10-2 mol/L 1:10 混合 [OH—]溶液 = （10-1+10×10-4）/（1+10） = 10-12 mol/L 等体积混合 pH= 12.7 = 12 [H+]溶液= 10-14/ 10-2 3、溶液混合的pH计算： ③强酸与强碱溶液混合计算pH 实质：先酸碱中和反应：H+ + OH- = H2O 实质上H+与OH-抵消。 方法：先分别求给出酸n(H＋)和给出碱n(OH-)，需先判断过量与不足 若酸过量，求剩余c(H＋)溶液 ，再求pH。 若碱过量，先求剩余c(OH-)(溶液 ) ，再求c(H＋)溶液，最后算pH。 例4：在25℃时，100 mL 0.6mol/L的盐酸与等体积0.4 mol/L 的氢氧化钠溶液混合后，溶液的 pH 值等于多少？ 解： NaOH + HCl = NaCl + H2O 0.06 0.04 pH= -lg[H+]溶液 = -lg0.02/（0.1+0.1） = -lg10—1 = 1 证据推理 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 证据推理 c (H+)溶液 = Kw c(OH-)(余溶液 ) 例5：在25℃时，100 ml 0.4 mol/L的盐酸与等体积0.6 mol/L的NaOH溶液混合后，溶液的pH值等于多少？ 解： NaOH + HCl = NaCl + H2O 0.04 0.06 [OH—]余溶液 = 0.1(0.6 - 0.4)/0.2 c(H＋)溶液= 10-14/[OH—] = 10-14/0.1 pH = -lg10-13 = 13 关键：酸过量抓住 H+ 进行计算！ 碱过量抓住 OH- 进行计算！ 3．常温下将pH=4的HCl和pH=10的NaOH溶液， 若等体积混合后，溶液的pH为 ； 若按11∶9的体积比混合后，溶液的pH为 ； 若按9∶11的体积比混合后，溶液的pH为      。 7 5 9 若为强酸与强碱，则 pH = 7 若为强酸与弱碱，则 pH > 7 若为弱酸与强碱，则 pH < 7 1、酸碱pH之和为14，常温下等体积混合 若混合前pH1+pH2 > 14，则溶液呈 碱 性， pH混 > 7。 若混合前pH1+pH2 = 14，则溶液呈 中 性， pH混 = 7。 若混合前pH1+pH2 < 14，则溶液呈 酸 性， pH混 < 7。 2、常温时等积体的强酸(pH1)和等体积的强碱(pH2)混合 模型构建 已知酸碱溶液的pH, 两者等体积混合。混合溶液的酸碱性如何判断？ 两强显中性， 谁弱显谁性。 谁弱谁过量 谁弱显谁性 （1）室温下，将pH=2的HCl溶液和pH=12的NaOH溶液等体积混合后的溶液pH约是多少？ （2）pH=2的H2SO4与pH=12的NaOH溶液等体积混合后的溶液pH约是多少？ （3）室温下，将pH=2的CH3COOH溶液和pH=12的NaOH溶液等体积混合后的溶液pH约是多少？ （4）室温下，将pH=2的HCl溶液和pH=12的NH3.H2O溶液等体积混合后的溶液pH约是多少？ （5）pH=2的H2SO4与pH=12的NH3.H2O溶液等体积混合后的溶液pH约是多少？ 溶液的稀释： 1.强酸的稀释 例1：取1mL pH＝3的硫酸溶液加水稀释到100mL，pH？ 加水稀释到103mL，pH？ 加水稀释到105mL，pH？ 5 6 接近7 当pH接近6时，再加水稀释，由水电离产生的H+不能再忽略。 证据推理 溶液的稀释： 2.强碱的稀释 例2：取1mLpH＝11的NaOH溶液加水稀释到100mL，pH？ 加水稀释到103mL，pH？ 加水稀释到105mL，pH？ 9 8 接近7 当pH接近8时，再加水稀释，由水电离产生的OH-不能再忽略。 证据推理 强酸或强碱每稀释10倍，pH值向7靠拢一个单位。 注意：pH=6或8时，不可忽略水的电离，只能接近7，酸碱溶液无限稀释，pH只能接近7：酸不能大于7；碱不能小于7 酸稀释 碱稀释 强酸pH=a,加水稀释10n倍后，pH=a+n; 强碱pH=b,加水稀释10n倍后，pH=b-n. 模型构建 25 3.弱酸的稀释 例3：将pH＝2的醋酸稀释10倍后，pH=3？ ⑴ pH＝a的弱酸稀释10n倍后，pH增 大量小于n，即a＜pH＜a＋n ⑵ pH相同的两种酸稀释相同倍数后， 谁的酸性强谁的pH变化大。 ⑶ 稀释到相同pH时,稀释的倍数： 醋酸 ＞ 盐酸 稀释102倍后，pH=4？ ＜3 ＜4 盐酸 醋酸 V水 3 2 pH 10倍 证据推理 1.下列各图中的曲线，能表示大量喝水时，人体胃液pH变化的是( ) B. C. D. A. A 4.弱碱的稀释 例4：将pH＝12的氨水稀释10倍后，pH=11？ ⑴ pH＝b的弱碱稀释10n倍后，pH减 小量小于n，即b－n＜pH＜b ⑵ pH相同的两种碱稀释相同倍数后， 谁的碱性强谁的pH变化大。 ⑶ 稀释到相同pH时,稀释的倍数： 氨水 ＞ NaOH 稀释102倍后，pH=10？ >11 >10 NaOH溶液 氨水 V水 12 11 pH 10倍 证据推理 〖思考〗pH=2的某酸溶液加水稀释100倍后pH的范围是 。 〖例6〗(1)pH=3的乙酸溶液加水稀释100倍后pH的范围是__________ (2)pH=10的氨水加水稀释100倍后pH的范围是 。 3<pH<5 8<pH<10 2< pH≤4 弱酸或弱碱每稀释10倍，pH值向7靠拢不到一个单位。 弱酸pH=a,加水稀释10n倍后，？？ 弱碱pH=b,加水稀释10n倍后，？？ 模型构建 pH＜a+n; pH＞b-n. 【例】有关常温下pH均为3的硫酸和醋酸溶液的说法正确的是 (　　) A．分别加水稀释100倍后，硫酸溶液的pH变化比醋酸溶液小 B．两种溶液中，由水电离出的c(H＋)＝1×10－11 mol·L－1 C．与pH＝11的NaOH溶液等体积混合后，都恰好中和D．分别加入足量锌片充分反应后，两溶液中产生的氢气的量一样多 B 2.常温下，浓度均为1mol/L的HX溶液、HY溶液，分别加水稀释，溶液pH随浓度变化如图，下列叙述正确的是( ) A.HX是强酸，溶液每稀释至原体积的10倍，pH始终增大1。 B.常温下HY的电离常数为 C.溶液中水的电离程度：a大于b。 D.消耗同浓度NaOH溶液的体积：a点大于b点。 B 3.下列叙述正确的是( 　　) A．95 ℃纯水的pH<7，说明加热可导致水呈酸性 B．pH＝3的醋酸溶液，稀释至10倍后pH＝4 C．0.2 mol·L－1的盐酸，与等体积水混合后pH＝1 D．pH＝3的醋酸溶液与pH＝11的氢氧化钠溶液等体积混合后pH＝7 C 【例】在下列性质中，可以证明CH3COOH是弱电解质的是( 　　) A．1 mol/L的醋酸中，c(H＋)＝1 mol/L B．CH3COOH与水以任意比互溶 C．10 mL 1 mol/L的醋酸恰好与10 mL 1 mol/L的NaOH溶液完全反应 D．在相同条件下，醋酸的导电性比盐酸弱 D 如何测定溶液的pH呢？ （1）酸碱指示剂法 pH 1 2 3.1 4.4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 甲基橙 红色 橙色 黄色 石蕊 红色 紫色 蓝色 酚酞 无色 浅红色 红色 （2）pH试纸法 （3）pH计(准确测量) 用法：用玻璃棒蘸溶液，点在pH试纸中央，半分钟后与比色卡比色,读数。 ★注意：①不能用水润湿; ②要放在玻璃片（或表面皿）上; ③不是将试纸伸到溶液中; ④广泛pH试纸只能读出整数. 科学精神 【例】用pH试纸测定某无色溶液的pH时，规范的操作是( 　　) A．将pH试纸放入溶液中观察其颜色变化，跟标准比色卡比较 B．将溶液倒在pH试纸上，观察颜色，跟标准比色卡比较 C．用干燥、洁净的玻璃棒蘸取溶液，滴在pH试纸上，试纸变色后跟标准比色卡比较 D．在试管内放入少量溶液，煮沸，把pH试纸放在管口，观察颜色，跟标准比色卡比较 C 人体各种体液都有一定的pH。血液的pH是诊断疾病的一个重要参数，当体内的酸碱平衡失调时，利用药物控制pH则是辅助治疗的重要手段之一。 血液 唾液 胃液 胆汁 尿液 pH 7.35～7.45 6.6～7.1 0.8～1.5 6.8～6.74 5.0～7.0 人体某些体液的正常pH范围 护发素是通过调节头发的pH使之达到适宜的酸碱度，使头发更具弹性,亮丽。 认识pH的测定和调控的意义 认识pH的测定和调控的意义 土壤的酸碱性直接影响植物的生长发育。例如浙江的“龙井茶”就只能产于微酸性的土壤中。如果酸性太强就无法正常生长。 小结二 溶液酸碱性和pH 溶液的酸碱性 溶液酸碱性表示法 pH = - lgc(H+) pOH = - lgc(OH-) c(H+)与pH、溶液酸碱性的关系 pH的测定 pH的应用 pH计算 pH ＝14－pOH 强酸、强碱 强酸与强酸混合 强碱与强碱混合 强酸强碱混合 酸碱稀释问题 强酸稀释 强碱稀释 弱酸、弱碱稀释 强酸与强碱混合溶液pH的计算方法 ①恰好完全反应，溶液呈中性，pH＝7。 ②酸过量： 先求c(H＋)余溶液＝eq \f(c(H＋)·V(酸)－c(OH－)·V(碱),V(酸)＋V(碱))，再求pH。 ③碱过量： 先求c(OH－)余溶液＝eq \f(c(OH－)·V(碱)－c(H＋)·V(酸),V(酸)＋V(碱))， 再求 ，然后算pH。 $$