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电解质溶液溶液的pH
专题九电解质溶液溶液的pH
【考纲导向】
1.了解电解质、非电解质、强电解质和弱电解质的概念,理解弱电解质的电离平衡概念,掌握一定条件下弱电解质电离平衡的移动。
2.了解水的电离,理解温度变化、外加物质(酸、碱、盐)对水的电离平衡的影响。
掌握有关溶液pH与氢离子或氢氧根离子浓度的计算。
【考点聚焦】
知能图谱:
重点难点:
弱电解质的电离平衡的考点主要有:
(1)比较某些物质导电性的强弱。
(2)外界条件对弱电解质电离平衡的影响。
(3)依据电离平衡移动原理解释某些问题。
(4)同浓度或同pH的电解质溶液的强弱比较。
溶液酸碱性与pH计算的考点主要有:
(1)将已知pH的酸、碱按一定比例混合、分析混合后溶液酸碱性或计算溶液的pH。
(2)已知混合后溶液的pH,推断混合前的各种可能,或已知强酸、强碱各自的pH及混合后的pH,求混合时的体积比。
(3)弱电解质的电离度的变化与溶液pH的计算。
热点冷点:
(一)电解质
1.电解质与非电解质的区别
电解质
非电解质
定义
在水溶液里或熔融状态下能导电的化合物
在水溶液里和熔融状态下都不导电的化合物
化合物类型
离子化合物(强碱、盐),强极性共价化合物
非极性共价化合物、弱极性共价化合物、大多数有机物
能否直接电离
溶于水或熔融时,直接能电离
溶于水或熔融时,不能直接电离
通电时的现象
溶于水或熔融时能导电
溶于水或熔融时不能导电
实例
H2SO4、HF、CaO等
SO3、NH3、CH4等
2.强、弱电解质的区别
强电解质
弱电解质
相同点
都是电解质,在水溶液中都能电离,都能导电,与溶解度无关
不
同
点
化学键
离子键或共价键
共价键
电离程度
完全电离
部分电离
电离过程
不可逆过程
可逆过程,存在电离平衡
表示方法
电离方程式用“==”
电离方程式用“
”
水溶液中微粒存在形式
电离出的阴、阳离子,不存在电解质分子
既有电离出的阴、阳离子,又有电解质分子
实例
绝大多数盐:
NaCl、BaSO4等。
强酸:
H2SO4、HCl、HClO4等。
强碱:
Ba(OH)2、Ca(OH)2等。
弱酸:
H2CO3、CH3COOH等。
弱碱:
NH3·H2O、Cu(OH)2等。
极少数盐。
3.外界条件对电离平衡的影响
(1)浓度对电离平衡的影响
溶液稀释时,电离平衡向着有利于电离的方向移动,即加水可促进弱电解质的电离。
(2)温度对电离平衡的影响
电离过程是吸热的,温度升高电离平衡向电离方向移动,即升温促进弱电解质的电离。
(3)同离子效应:
弱电解质加到水中,若水中有与弱电解质相同的离子,则弱电解质的电离程度减小。
(4)离子反应效应:
若向弱电解质溶液中加入能与弱电解质的离子结合的离子,则弱电解质的电离程度将变大。
用、水解作用及同离子效应等,统统包括在酸碱反应的范围之内,都可以看做是质子传递的酸碱中和作用。
4.多元弱酸(碱)的电离
(1)多元弱酸(碱)的电离是分步进行的,每一步都有相应的电离常数。
(2)多元弱酸的酸性主要是由第一步电离所决定的。
在近似计算溶液中H+浓度时可视为一元弱酸。
(二)水的电离与溶液的pH
1.水的电离
(1)水的电离是吸热反应,常温时水的离子积Kw=10-14,100℃时,Kw=10-12。
(2)不能把10-7作为判断一切溶液酸、碱性的分界线,应比较c(H+)和c(OH-)的大小。
(3)已知水的c(H+)或c(OH-),并不能确定溶液的酸碱性。
(4)什么物质或条件可以打破水的电离平衡?
平衡向何方移动?
①酸、碱可以打破水的电离平衡,促使水的电离平衡逆向移动,造成c(H+)≠c(OH-),
下降。
溶液的pH表示的c(H+)为溶质酸的,通过水的离子积(Kw)的公式计算出水电离的c(OH-)w,c(H+)w=c(OH-)w。
碱溶液的pH表示的c(H+)则为水电离出的c(H+)w,因为碱本身不含有H+。
②水解盐可以打破水的电离平衡,促使水的电离平衡正向移动,
增大。
只有一种弱离子水解,则c(H+)≠c(OH-);若双水解,则可能相等,也可能不相等。
水解呈酸性的盐溶液的pH与酸溶液相同,水解呈碱性的盐溶液的pH与碱溶液相同。
③温度可以影响水的电离平衡。
温度升高,水的电离平衡向右移动,
增大,Kw增大,pH降低,但c(H+)=c(OH-)。
2.溶液的pH
定义:
pH=lg{c(H+)},通常的使用范围0~14,pH变化1个单位,则c(H+)变化10倍。
(1)pH─c(H+)─酸性─碱性─c(OH-)的关系;
(2)两溶液的pH相差n个单位,则c(H+)和c(OH-)相差10n倍
(3)酸、碱溶液稀释时,pH与c(H+)或c(OH-)的关系;
酸、碱溶液稀释后的pH计算:
若把已知pH的酸或碱溶液稀释n倍,
①强酸、强碱溶液的pH=原pH±lgn(酸为“+”,碱为“-”)
②弱酸、弱碱溶液的pH=原pH±lg
(酸为“+”,碱为“-”)
一般情况下,强酸溶液稀释10倍,溶液的pH增大1;而弱酸溶液稀释10倍后,其pH只增大0.5左右。
③当用水稀释溶液并求溶液的pH时,如强酸溶液的c(H+)远远大于纯水的c(H+),水的氢离子浓度可以忽略不计。
若溶液中的氢离子浓度接近于水电离的氢离子浓度(1×10-7mol/L)时,水的c(H+)则不可忽略不计。
当溶液稀释时,若“高度稀释”时,pH接近于7,酸略小于7,碱略大于7;无限稀释时,可看作pH等于7。
(4)两溶液混合的pH计算
①两种强酸溶液混合,先求混合液的c(H+),再求pH。
②两种强碱溶液混合,先求混合溶液的c(OH-),通过Kw求c(H+),再求pH。
强酸混合或强碱混合的问题,要分析相互稀释的关系。
③强酸与强碱溶液混合,首先判断是否过量,恰好中和时,pH=7;若非完全中和,则依酸碱反应的相对量,求过量酸或碱的浓度,再求c(H+)或c(OH-),若是c(OH-),则换算成c(H+),最后求pH。
求c(H+)或c(OH-)时,必须注意混合后溶液体积的变化。
④0.3规则及适用范围;
(5)溶液的酸碱性与pH大小,与溶液的c(H+)、c(OH-)大小有关,而c(H+)或c(OH-)的大小与溶液浓度、酸碱强弱、几元酸、碱有关;对于弱酸、弱碱,还与电离度有关;对于盐,还与弱离子的强弱有关。
相同浓度时,不同电解质的pH大小比较原则是:
①强酸弱碱盐>弱酸>一元强酸>二元强酸;
②强碱弱酸盐<弱碱<一元强碱<二元强碱;
③某多元弱酸正盐及对应酸式盐:
正盐>酸式盐;
④盐溶液的pH大小,视弱离子对应的酸或碱的强弱而定:
酸越弱,对应盐溶液的pH越大;碱越弱,对应盐溶液pH越小;
⑤苯酚>碳酸>乙酸>苯甲酸>甲酸;
⑥NaHSO4、KHSO4视为一元强酸。
(6)溶液pH的计算
对于碱溶液,以OH算pOH值最为简捷,pOH=lg{c(OH-)},pH+pOH=14。
若已知酸、碱溶液的pH,当两者完全反应时,酸、碱溶液的体积之比等于酸中c(H+)与碱中c(OH-)的反比。
一、电解质及其溶液
1.下列溶液一定碱性的是()A
A.溶液中c(OH-)>c(H+)
B.溶液中含有OH离子
C.滴加甲基橙后溶液显红色~3.1~4.4~
D.滴加甲基橙后溶液显黄色
2.酸碱质子理论的要点是:
凡能给出质子(即H+)的分子或离子都是酸;凡能接受质子的分子或离子都是碱。
按此观点,下列微粒既属于酸又属于碱的是:
①H2O②CO32-③Al3+④CH3COOH⑤NH4+⑥HCO3-()B
A.②③ B.①⑥ C.④⑥ D.⑤⑥
3.下列物质的水溶液能导电,但属于非电解质的是()D
A.CH3COOHB.Cl2C.NH4HCO3D.SO2
4.在电解质溶液的导电性装置(如图所示)中,若向某一电解质溶液中逐滴加入另一溶液时,则灯泡由亮变暗,至熄灭后又逐渐变亮的是()
A.盐酸中逐滴加入食盐溶液
B.氢硫酸中逐滴加入氢氧化钠溶液
C.硫酸中逐滴加入氢氧化钡溶液
D.醋酸中逐滴加入氨水
二、弱电解质的电离平衡
5.石蕊是一种有机弱酸,它是由地衣制得的蓝色色素。
如果用HIn表示石蕊分子,HIn在水中发生下列反应:
HIn
H++In-(紫色
蓝色)
(1)当向某紫色溶液中加入10滴(1滴约0.05mL,下同),2mol·L-1NaOH溶液时,现象是_______________________________________,这是因为________________________________________________________。
(2)向上述
(1)溶液中再滴加5滴2mol·L-1的硫酸溶液,现象是___________________________________________________。
这是因为____________________________________________。
(3)向上述
(2)所得溶液中再滴加5滴2mol·L-1硫酸溶液,现象是____________________________________________________________。
这是因为____________________________________________。
5.
(1)加NaOH溶液时,由于NaOH溶液中的OH-与HIn电离出来的H+发生H++OH-=H2O,使原溶液中c(H+)减小,平衡向正方向移动,c(In-)增大,所以溶液由紫色变为蓝色。
(2)再向
(1)溶液中加入5滴2mol·L-1的硫酸时,由于硫酸电离出来的H+的物质的量与先前所加NaOH溶液中OH-的物质的量相等,两者恰好中和。
故
(1)所得平衡向左移动,由蓝色变回紫色。
(注意:
只是因溶液体积增大,c(In-)减小,紫色略浅了。
)
(3)在
(2)所得溶液中再滴人5滴2mol·L-1的硫酸时,由于溶液中c(H+)增大,石蕊的电离平衡向左移动,故溶液由紫色变为红色。
6.在CH3COOH
CH3COO-+H+的电离平衡中,要使电离平衡右移,且氢离子浓度增大,应采取的措施是()
A.加NaOH(s)B.加浓盐酸C.加水D.加热
7.一定温度下,用水稀释0.1mol·L-1乙酸溶液,溶液中随着水量的增加而增加的是()
A.c(H+)B.c(H+)·c(OH-)
C.c(OH-)D.c(CH3COOH)/c(H+)
8.在一定温度下,冰醋酸加水稀释的过程中,溶液的导电能力如下图所示,请回答:
(1)“0”点导电能力为0的理由____________________________________;
(2)a、b、c三点溶液的pH由小到大的顺序为_____________________;
(3)若使c点溶液中c(CH3COO-)增大,溶液的pH也增大,可采取的措施是:
①__________________,②__________________,③__________________。
8.
(1)冰醋酸未电离,无自由移动的离子。
(2)b<a<c(3)①加NaOH固体②加CH3COONa固体③加活泼金属
9.有A、B、C三种电解质溶液分别装在三个烧杯中,插有石墨电极,并按如图所示,在电路中连接密闭开关K后,测得各支路电流强度IⅠ=IⅡ(其中IⅡ略小)。
若撤去B,测得IA
IC。
若撤去C,并将A、B两溶液混合,混合溶液的电流强度与先前通过A的大小关系为IAB
IA,已知A、B、C分别选自下列溶液:
0.1mol·L-1盐酸、0.1mol·L-1醋酸、0.1mol·L-1NaCl溶液、0.1mol·L-1硫酸、0.1mol·L-1氢氧化钠溶液、0.1mol·L-1氨水,且25℃时,A溶液pH<7,回答下列问题:
(1)指出A、B、C是(或可能是)什么溶液(写溶质化学式)__________________________________________。
(2)A、B、C三溶液的电阻的大小关系为____________________,由此可见电解质溶液中的电阻大小应与______________________________有关。
(3)若向C溶液中滴入酚酞呈红色,则C是_______________________,将A、B、C分别以等体积两两混合,结果哪种组合的混合液中水的电离度最大?
(用AB、BC、AC等字母回答)______。
用离子方程式解释其原因_____________________________________。
9.
(1)A.0.1mol·L-1醋酸B.0.1mol·L-1氨水C.可能是HCl,NaCl,NaOH,H2SO4
(2)A=B>C溶液中自由移动的离子浓度(3)0.1mol·L-1NaOH溶液AB
NH4++Ac-+H2O
NH3·H2O+HAc
三、水的电离与溶液的pH
10.常温下,纯水中存在电离平衡:
H2O
H++OH-,请填空:
改变条件
水的电离平衡移动
Kw
c(H+)总
c(OH-)总
水电离出的c(H+)
升温到100℃
通氯化氢
10-2mol/L
加氢氧化钠固体
10-4mol/L
加氯化钠固体
10-7mol/L
10.答案:
改变条件
水的电离
平衡移动
Kw
c(H+)总
c(OH-)总
水电离出的c(H+)
升温到100℃
正向
增大
增大
增大
增大
通氯化氢
逆向
不变
10-12mol/L
10-12mol/L
加氢氧化钠固体
逆向
不变
10-10mol/L
10-10mol/L
加氯化钠固体
不动
不变
10-7mol/L
10-7mol/L
11.在-50℃时液氨中存在着下列平衡:
2NH3(液)
NH4++NH2-,两种离子的平衡浓度均为1.0×10-15mol·L-1。
以下有关-50℃时离子积的叙述中正确的是( )BC
A.离子积为1.0×10-15
B.离子积为1.0×10-30
C.向液氨中加入氨基钠(NaNH2),液氨的离子积不变
D.向液氨中加入NH4Cl,c(NH4+)增大,离子积的数值也随之增大
12.室温下,在pH=12的某溶液中,由水电离生成的c(OH-)为()
A.1.0×10-7mol·L-1B.1.0×10-6mol·L-1
C.1.0×10-2mol·L-1D.1.0×10-12mol·L-1
13.25℃时,pH=11的NaOH溶液和NaCN溶液,水的电离程度大小的比较正确的是()
A.相等B.前者比后者大10倍
C.后者是前者的1011倍D.后者是前者的108倍
14.室温下,把1mL0.1mol/L的H2SO4加水稀释成2L溶液,在此溶液中由水电离产生的H+,其浓度接近于()
A.1×10-4mol/LB.1×10-8mol/L
C.1×10-11mol/LD.1×10-10mol/L
15.将pH为5的硫酸溶液稀释500倍,稀释后溶液中c(SO42-):
c(H+)约为()
A、1:
1 B、1:
2 C、1:
10 D、10:
1
16.弱酸HY溶液的pH=3.0,将其与等体积水混合后的pH范围是()
A.3.0~3.3B.3.3~3.5C.3.5~4.0D.3.7~4.3
17.pH=13的强碱溶液和pH=2的强酸溶液混合,所得溶液的pH=11,则强碱溶液和强酸溶液的体积之比为()
A.11:
1B.9:
1C.1:
11D.1:
9
18.等量的苛性钠溶液分别用pH为2和3的醋酸溶液中和,设消耗醋酸溶液的体积依次为Va和Vb,则两者关系正确的是( )
A.Va>10Vb B.Vb=10Va
C.Vb<10Va D.Vb>10Va
四、综合应用
19.取pH均等于2的硫酸和醋酸各100mL分别稀释2倍后,再分别加入0.03g锌粉,在相同条件下充分反应,有关叙述正确的是()
A.醋酸与锌反应放出氢气多
B.硫酸和醋酸分别与锌反应放出的氢气一样多
C.醋酸与锌反应速率大
D.硫酸和醋酸分别与锌反应的速率一样大
20.将体积均为10mL、pH均为3的盐酸和醋酸,加入水稀释至amL和bmL,测得稀释后溶液的pH均为5,则稀释后溶液的体积()C
A.a=b=100mLB.a=b=1000mL
C.a<bD.a>b
21.有①、②、③三瓶体积相等,浓度都是1mol·L-1的盐酸溶液,将①加热蒸发至体积一半;向②中加入少量的CH3COONa固体(加入后仍显酸性);③不作任何改变.以酚酞作指示剂,用NaOH溶液滴定上述三种溶液,所耗NaOH溶液的体积为()
A.①=②>③B.③>②>①C.③=②>①D.①=②=③
22.用0.01mol/LH2SO4滴定0.01mol/LNaOH溶液,中和后加水至100mL。
若滴定时终点判断有误差:
①多加了1滴H2SO4;②少加了1滴H2SO4(设1滴为0.05mL)。
则①和②c(H+)之比为()
A.10B.50C.5×103D.104
23.在25℃时向VmLpH=a的盐酸中,滴加pH=b的NaOH(aq)10VmL时,溶液中Cl-的物质的量恰好等于Na+的物质的量,则a+b的值是()
A.13B.14C.15D.不能确定
23.A解析:
根据电荷守恒,反应后的溶液中有:
c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-)
由于c(Na+)=c(Cl-),所以:
c(OH-)=c(H+),即酸所提供的n(H+)等于碱所提供的n(OH-):
10-amol·L-1×VmL=10b-14mol·L-1×10VmL,解得:
a+b=13。
24.将pH=1的盐酸平均分成2份,1份加适量水,另1份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH溶液后,pH都升高了1,则加入的水与NaOH溶液的体积比为()
A.9B.10C.11D.12
24.C将pH=1的盐酸加适量水,pH升高了1,说明所加的水是原溶液的9倍;另1份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH溶液后,pH升高了1,则可列式10-1×1-
10-1·x=10-2(1+x),解得x=9/11,则加入的水与NaOH溶液的体积比为9∶9/11=11∶1。
25.某温度下重水中存在如下电离平衡:
D2O
D++OD-,K(D2O)=1.0×10-12,若pD=-lg{c(D+)},则该温度下有关分析正确的是()
A.0.1molNaOD溶于重水形成1L溶液,其pD=13
B.将pD=4的DCl的重水溶液,用重水稀释100倍,其pOD=6
C.向30mL0.5mol·L-1NaOD的重水溶液中加入20mL0.5mol·L-1DCl的重水溶液,所得溶液的pD=11
D.pD=10的NaOD重水溶液中,由重水电离出的c(OD-)≈1×10-10mol·L-1
25.CD①A中,c(OD-)=0.1mol·L-1,则c(D+)=
=1×10-11mol·L-1
pD=-lg{c(D+)}=-lg10-11=11
②B中,纯D2O中的pD=6,其c(D+)=1×10-6mol-1,将pD=4的DCl稀释100倍,
c(D+)=
≈2×10-6mol·L-1
pD≈lg2×10-6=5.7
pOD=12-5.7=6.3
③C中n(NaOD)=0.03L×0.5mol·L-1=0.015mol,n(DCl)=0.02L×0.5mol·L-1=0.010mol,
n(NaOD)>n(DCl),NaOD过量,反应后的溶液中c(OD-)=
=0.1mol·L-1
pOD=-lg{c(OD-)}=-lg0.1=1,
pD=12-1=11
④D中,pD=10,则c(OD-)=
=1×10-2mol·L-1
则由重水电离出的c(D+)=
=1×10-10mol·L-1
由重水电离出的c(OD-)=c(D+)=1×10-10mol·L-1。
26.用实验确定某酸HA是弱电解质。
两同学的方案是:
甲:
①称取一定质量的HA配制0.lmol/L的溶液100mL;
②用pH试纸测出该溶液的pH,即可证明HA是弱电解质。
乙:
①用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸,分别配制pH=l的两种酸溶液各100mL;
②分别取这两种溶液各10mL,加水稀释为100mL;
③各取相同体积的两种稀释液装入两个试管,同时加入纯度相同的锌粒,观察现象,即可证明HA是弱电解质。
(1)在两个方案的第①步中,都要用到的定量仪器是。
(2)甲方案中,说明HA是弱电解质的理由是测得溶液的pH1(选填>、<、=)
乙方案中,说明HA是弱电解质的现象是(多选扣分)
(a)装HCl溶液的试管中放出H2的速率快;
(b)装HA溶液的试管中放出H2的速率快;
(c)两个试管中产生气体速率一样快。
(3)请你评价:
乙方案中难以实现之处和不妥之处
、
26.
(1)100mL容量瓶
(2)>b
(3)配制pH=l的HA溶液难以实现
不妥之处在于加入的锌粒难以做到表面积相同
(4)配制NaA溶液,测其pH>7即证明HA是弱电解质
27.有人曾建议用AG表示溶液的酸度(aciditygrade),AG的定义为AG=lg([H+]/[OH-])。
请回答下列问题:
(1)在25℃时,若溶液呈中性,则AG=。
(2)在25℃时,若溶液的pH=12,则AG=。
(3)在25℃时,溶液的pH与AG的换算公式为AG=(要化简)。
(4)在25℃时,将AG=-12的NaOH溶液aL与AG=12的H2SO4溶液bL混合,若所得混合液的AG=10,则a∶b=。
27.
(1)0
(2)-10(3)2(7-pH)(4)9∶11
28.现有下列两组溶液
(Ⅰ)组:
0.1mol/L的醋酸和盐酸;
(Ⅱ)组:
pH=11的氨水和氢氧化钠溶液.
(1)若将它们加水稀释相同的倍数,试比较(Ⅰ)组和(Ⅱ)组溶液pH的大小:
(Ⅰ)组;
(Ⅱ)组.
(2)若将它们稀释成相同的pH,试比较(Ⅰ)组和(Ⅱ)组溶液稀释倍数大小:
(Ⅰ)组____;
(Ⅱ)组___.
(3)现有两瓶pH相同醋酸和盐酸,试用最简便的实验将其区别开来.
28.
(1)(Ⅰ)组:
CH3COOH>HCl,(Ⅱ)组NH3·H2O>NaOH
(2)(Ⅰ)组:
HCl>CH3COOH(Ⅱ)组:
NH3·H2O>NaOH.
(3)取等体积的pH相同醋酸和盐酸,加入等体积的蒸馏水,分别测其pH,pH较大者为盐酸.
29.向50 mL 0.018 mol·L-1的AgNO3溶液中加入50mL0.02mol·
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