高中化學魯科版選修4教學案:第3章 第1節(jié) 第2課時 溶液的酸堿性與pH Word版含解析
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1、 精品資料 第2課時 溶液的酸堿性與pH [課標要求] 1.了解溶液的酸堿性與溶液中[H+]和[OH-]的關系。 2.知道pH的定義,了解溶液的酸堿性與pH的關系。 3.能夠進行有關pH的簡單計算。 1.在水溶液中,[H+]=[OH-],溶液呈中性;[H+]>[OH-],溶液呈酸性; [H+]<[OH-],溶液呈堿性。 2.室溫下[H+]=10-7 mol·L-1,溶液呈中性;[H+]>10-7 mol·L-1,溶液呈酸性;[H+]<10-7 mol·L-1,溶液呈堿性。[H+]越大,溶液酸性越強,[OH-]越
2、大,溶液堿性越強。 3.溶液的pH=-lg[H+]。利用pH判斷溶液酸堿性時要注意溫度,室溫下,pH=7,溶液呈中性;pH<7,溶液呈酸性;pH>7,溶液呈堿性。 4.強酸或強堿稀釋10n倍,pH變化n個單位;弱酸或弱堿稀釋10n倍,pH變化小于n個單位;酸或堿無論怎樣稀釋,酸不會變?yōu)閴A,堿也不會變?yōu)樗帷? 1.溶液的酸堿性 任何水溶液中都既有H+也有OH-,溶液的酸堿性與它們的數值無關,由它們濃度的相對大小決定,溶液酸堿性的判斷標準是[H+]與[OH-]的相對大小。 2.溶液的酸堿性與溶液中[H+]和[OH-]的關系 (1)[H+]=[OH-],溶液呈中性。
3、(2)[H+]>[OH-],溶液呈酸性,且[H+]越大,酸性越強。 (3)[H+]<[OH-],溶液呈堿性,且[OH-]越大,堿性越強。 3.室溫時溶液酸堿性的判斷 (1)[H+]=1.0×10-7 mol·L-1,溶液呈中性。 (2)[H+]>1.0×10-7 mol·L-1,溶液呈酸性。 (3)[H+]<1.0×10-7mol·L-1,溶液呈堿性。 4.溶液的酸堿性與pH (1)pH的定義式 pH=-lg[H+]。 (2)pH與[H+]及溶液酸堿性的關系(室溫下) ①圖示: ②關系: a.中性溶液:[H+]=[OH-]=1.0×10-7 mol·L-1, p
4、H=7。 b.酸性溶液:[H+]>[OH-],[H+]>1.0×10-7 mol·L-1,pH<7,酸性越強,pH越小。 c.堿性溶液:[H+]<[OH-],[H+]<1.0×10-7mol·L-1,pH>7,堿性越強,pH越大。 (3)pH的測定方法 ①粗略測定:酸堿指示劑,pH試紙。 ②精確測定:酸度計。 [特別提醒] (1)一定溫度下的溶液中KW=[H+][OH-]是一定值,當[H+]增大時,[OH-]減小,反之亦然,此增彼減。 (2)[H+]=10-7mol·L-1溶液不一定呈中性,只有在常溫下,[H+]=10-7mol·L-1的溶液才呈中性,而在其他溫度下不呈中性。
5、 1.某溶液的pH=6,則該溶液一定顯酸性嗎?同樣,某溶液的pH=7,則該溶液一定顯中性嗎? 提示:pH=6的溶液不一定顯酸性,如100 ℃時蒸餾水的pH=6,但呈中性;pH=7的溶液不一定顯中性,如100 ℃時,pH=7的溶液呈堿性。 2.pH試紙使用前能否用蒸餾水濕潤?若用濕潤的pH試紙測量溶液的pH對結果有何影響? 提示:使用pH試紙不能用蒸餾水濕潤,濕潤后相當于稀釋了溶液。若是酸性溶液,則濕潤后測得pH偏大;若為堿性溶液,則濕潤后測得pH偏??;若為中性溶液,則無影響。 1.溶液酸堿性的判斷依據 2.溶液酸堿性的測定方法 (1)酸堿指示劑法 該法只能測其酸
6、堿性,即pH的大致范圍,不能測出具體數值,常見的酸堿指示劑的顏色范圍為: (2)pH試紙法 ①種類 a.廣泛pH試紙:其pH范圍是1~14(最常用)。 b.精密pH試紙:其pH范圍較窄,可判別0.2或0.3的pH差值。 c.專用pH試紙:用于酸性、中性和堿性溶液的專用pH試紙。 ②使用方法:把小片試紙放在表面皿或玻璃片上,用玻璃棒蘸取待測溶液點在干燥的pH試紙上,試紙變色后,與標準比色卡對比,即確定溶液的pH。 (3)pH計法 精確測定溶液的pH時使用pH計,測量時可以從pH計上直接讀出溶液的pH。 1.正誤判斷(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。 (1)[H+]=
7、10-6mol·L-1的溶液一定是酸性溶液( ) (2)水溶液中若[OH-]>[H+],一定是堿性溶液( ) (3)滴加紫色石蕊溶液后變紅的溶液一定顯酸性( ) (4)鹽的水溶液中若[H+]=[OH-],一定顯中性( ) 答案:(1)× (2)√ (3)√ (4)√ 2.下列溶液一定顯酸性的是( ) A.溶液中[OH-]>[H+] B.溶液中[H+]>[OH-] C.溶液中[H+]=10-6mol·L-1 D.非電解質溶于水得到的溶液 解析:選B 判斷溶液酸堿性的關鍵看[H+]和[OH-]的相對大小,若[H+]>[OH-],溶液呈酸性;[H+]<10-7mol·L
8、-1,僅適用于常溫時,若溫度不確定,就不能用來判斷溶液的酸堿性。而D項中,如NH3溶于水得NH3·H2O,其溶液顯堿性。 1.計算步驟 25 ℃(室溫下)溶液pH計算的: 解題步驟圖示如下: 2.單一溶液pH的計算 (1)強酸溶液,如HnA溶液,設溶質的物質的量濃度為 c mol·L-1,[H+]=nc mol·L-1,pH=-lg[H+]=-lg nc。 (2)強堿溶液,如B(OH)n溶液,設溶質的物質的量濃度為c mol·L-1,[H+]= mol· L-1,pH=-lg[H+]=14+lg nc。 3.混合溶液pH的計算 (1)兩強酸混合后pH的計
9、算 由[H+]混=先求出混合后的[H+]混,再根據公式pH=-lg[H+]求pH。 (2)兩強堿混合后pH的計算: 由[OH-]混=先求出混合后的[OH-]混,再通過KW求出混合后的 [H+],最后求pH。 (3)強酸與強堿溶液混合后pH的計算: 強酸與強堿混合的實質是中和反應,即H++OH-===H2O,中和后溶液的pH有以下三種情況: ①若恰好中和,pH=7。 ②若剩余酸,先求中和后的[H+],再求pH。 [H+]混=, ③若剩余堿,先求中和后的[OH-],再通過KW求出[H+],[H+]=,最后求pH。 [OH-]混= 4.溶液稀釋時pH的變化 (1)對于強酸溶
10、液,每稀釋10倍體積,pH增大1個單位;對于弱酸溶液,每稀釋10倍體積,pH增大不足1個單位。對于強堿溶液,每稀釋10倍體積,pH減小1個單位。對于弱堿溶液,每稀釋10倍體積,pH減小不足1個單位。無論稀釋多少倍,酸溶液的pH不能等于或大于7,堿溶液的pH不能等于或小于7,只能趨近于7。 (2)pH相同的強酸和弱酸稀釋相同倍數后,強酸的pH變化大,弱酸的pH變化小;pH相同的強堿和弱堿稀釋相同倍數后,強堿的pH變化大,弱堿的pH變化小。故利用pH變化大小可判斷酸、堿的強弱。 1.下列溶液的pH一定等于2的是( ) A.0.01 mol·L-1硫酸500 mL B.0.01 mol
11、·L-1鹽酸500 mL C.0.01 mol·L-1醋酸1 L D.pH=1的酸溶液稀釋10倍 解析:選B A中[H+]=2[H2SO4]=0.02 mol·L-1,pH=2-lg 2<2;B中[H+]=0.01 mol· L-1,則pH=2;C中CH3COOH部分電離,[H+]<0.01 mol·L-1,則pH>2;D中若為強酸,稀釋10倍pH增大1則pH=2,但若為弱酸,每稀釋10倍,pH增大不足1個單位,即其pH不一定為2。 2.常溫下,將pH=4和pH=2的兩種稀硫酸等體積混合后,下列結論正確的是( ) A.[H+]=1×10-3 mol·L-1 B.[OH-]=1×
12、10-12 mol·L-1 C.pH=2.3 D.pH=3 解析:選C 假設混合前酸溶液的體積均為1 L,[H+]混= mol·L-1=5.05×10-3 mol·L-1,pH混=-lg(5.05×10-3)≈2.3,[OH-]混= mol·L-1≈2×10-12mol·L-1,只有C項正確。 3.室溫下,將0.1 mol·L-1的鹽酸和0.06 mol·L-1的Ba(OH)2溶液以等體積混合后,該混合溶液的pH是( ) A.1.7 B.12.3 C.12 D.2 解析:選C 酸堿反應時堿過量,則[OH-]==0.01 mol·L-1,[H+]==10-1
13、2 mol·L-1,pH=-lg [H+]=12。 [三級訓練·節(jié)節(jié)過關] 1.下列說法正確的是( ) A.強堿的水溶液中不存在H+ B.pH=0的溶液是酸性最強的溶液 C.在溫度不變時,水溶液中[H+]和[OH-]不能同時增大 D.某溫度下,純水中[H+]=2×10-7mol·L-1,其呈酸性 解析:選C 任何物質的水溶液中都存在H2O的電離平衡,既有H+也有OH-;pH=0的溶液[H+]=1 mol·L-1,不是最強的酸性溶液;溫度不變,KW不變,[H+]和[OH-]不能同時增大;純水中[H+
14、]=[OH-],呈中性。 2.下列溶液一定呈中性的是( ) A.pH=7的溶液 B.[H+]=[OH-]的溶液 C.由強酸、強堿等物質的量反應得到的溶液 D.非電解質溶于水得到的溶液 解析:選B 溶液呈中性的根本標志是[H+]=[OH-]。當pH=7時,只說明[H+]=1.0× 10-7mol·L-1,當溫度升高時,中性溶液中的[H+]>1.0×10-7mol·L-1,即pH<7,故A錯誤。等物質的量的強酸與強堿,由于它們所含的H+和OH-的物質的量未知,因此無法判斷它們混合后溶液的酸堿性,故C錯誤。非電解質只是它本身不能直接電離產生離子,當它溶于水時可能與水反應生成能電離的物
15、質,使溶液顯酸性或堿性,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,故D錯誤。 3.常溫下,pH=13的強堿溶液與pH=2的強酸溶液混合,所得混合液的pH=11,則強堿與強酸的體積比是( ) A.11∶1 B.9∶1 C.1∶11 D.1∶9 解析:選D 可根據溶液混合反應后剩余的OH-的濃度列式求解,以下標1表示酸,下標2表示堿,則混合前堿中[OH-]2=0.1 mol·L-1,酸中[H+]1=0.01 mol·L-1,則[OH-]余=1.0×10-3mol·L-1=。解得V2∶V1=1∶9。 4.常溫下,下列關于溶液的
16、稀釋說法正確的是( ) A.將pH=3的醋酸溶液稀釋100倍,溶液pH=5 B.將pH=4的H2SO4溶液加水稀釋100倍,溶液中由水電離產生的[H+]=1×10-4mol· L-1 C.將1 L 0.1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液稀釋為2 L,pH=13 D.將pH=8的NaOH溶液稀釋100倍,其pH=6 解析:選C A項,pH=3的醋酸溶液在稀釋過程中電離平衡正向移動,稀釋100倍后,3<溶液pH<5,錯誤。B項,pH=4的H2SO4(aq)加水稀釋100倍后,pH=6,則[OH-]=10-8mol·L-1,即[OH-]水=[H+]水=10-8mol·L-1,錯誤;
17、C項,1 L 0.1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液稀釋為2 L后,[OH-]=0.1 mol·L-1則[H+]=10-13mol·L-1,故pH=13,正確;D項中,NaOH溶液是堿溶液,無論怎樣稀釋,在常溫下pH不可能為6,只能無限接近于7,可巧記為“酸為酸,堿為堿,無限稀釋性不變”。 5.有100 mL pH=12的NaOH溶液,欲使它的pH降為11。 (1)如果加入蒸餾水,應加入________mL。 (2)如果加入pH=10的NaOH溶液,應加入________mL。 (3)如果加入0.008 mol·L-1的鹽酸,應加入________mL。 解析:pH=12的NaO
18、H溶液中[OH-]=10-2 mol·L-1,當pH=11時,[OH-]=10-3 mol· L-1。 (1)若加入水,溶液體積應為1 000 mL,則加入水的體積為900 mL。 (2)設需加NaOH溶液的體積為x, =10-3 mol·L-1,x=1 L=1 000 mL。 (3)設需加鹽酸的體積為y =10-3 mol·L-1,y=0.1 L=100 mL。 答案:(1)900 (2)1 000 (3)100 1.溶液的酸堿性取決于( ) A.溶液pH的大小 B.溶液中[H+]與[OH-]的相對大小 C.溶液中[H+] D.酸與堿是否恰好完全反應
19、解析:選B 溶液的酸堿性取決于[H+]與[OH-]的相對大小,當[H+]>[OH-]時,溶液顯酸性,當[H+]=[OH-]時,溶液顯中性,當[H+]<[OH-]時,溶液顯堿性。 2.313 K時,水的離子積KW=2.9×10-14 mol2·L-2,則在313 K時,[H+]=10-7 mol· L-1的溶液( ) A.呈酸性 B.呈中性 C.呈堿性 D.無法判斷 解析:選C 由KW=[H+][OH-]可得:[OH-]== =2.9×10-7 mol·L-1,[H+]<[OH-],溶液呈堿性。 3.下列溶液一定顯酸性的是( ) A.溶液中[OH-]>[H+]
20、B.滴加紫色石蕊溶液后變紅色的溶液 C.溶液中[H+]=10-6 mol·L-1 D.pH>7的溶液 解析:選B 判斷溶液酸堿性的關鍵看[H+]和[OH-]的相對大小,若[H+]>[OH-],溶液呈酸性;而pH<7或[H+]>10-7 mol·L-1,僅適用于常溫時,若溫度不確定,就不能用來判斷溶液的酸堿性。而B項中可使紫色石蕊溶液變紅的溶液一定顯酸性。 4.25 ℃時的下列溶液中,堿性最強的是( ) A.pH=11的溶液 B.[OH-]=0.12 mol·L-1的溶液 C.1 L含有4 g NaOH的溶液 D.[H+]=1×10-10 mol·L-1的溶液 解析:選B 常
21、溫下,可以根據pH或[H+]比較溶液的酸堿性,也可以根據[OH-]的大小來比較。在此為了計算方便,可求出A、C、D三個選項中溶液的[OH-],依次為1×10-3 mol·L-1、0.1 mol·L-1、1×10-4 mol·L-1,然后再與B項溶液中的[OH-]相比,就會發(fā)現(xiàn)B項溶液中的[OH-]最大,堿性最強。 5.100 ℃時,水中的H+的物質的量濃度為1×10-6mol·L-1,若把0.01 mol NaOH固體溶于100 ℃水中配成1 L溶液,則溶液的pH為( ) A.4 B.10 C.2 D.12 解析:選B 100 ℃時,水中[H+]=1×10-6mol·L-1,
22、則[OH-]=1×10-6 mol·L-1,可求知KW=[H+][OH-]=1×10-12 mol2·L-2,當把0.01 mol NaOH固體溶于水配成1 L溶液時,[OH-]=0.01 mol·L-1,[H+]= mol·L-1=1×10-10 mol·L-1,所以溶液pH=10。 6.在100 ℃時,水的離子積等于1.0×10-12,若該溫度下某溶液中的[H+]=1×10-7 mol· L-1,則該溶液( ) A.呈堿性 B.呈酸性 C.呈中性 D.[H+]=[OH-] 解析:選A 100 ℃時,該溶液中[H+]=1×10-7 mol·L-1,[OH-]=1×
23、10-5 mol·L-1,[H+]<[OH-],該溶液呈堿性。 7.取濃度相同的NaOH和HCl溶液,以3∶2體積比相混合,所得溶液的pH等于12,則原溶液的濃度為( ) A.0.01 mol·L-1 B.0.017 mol·L-1 C.0.05 mol·L-1 D.0.50 mol·L-1 解析:選C 設NaOH、HCl溶液的濃度均為c,以3∶2體積比相混合后溶液的[OH-]=0.01 mol·L-1,故NaOH過量,反應后[OH-]=(3c-2c)/5=0.01 mol·L-1,解得c=0.05 mol· L-1。 8.將pH=8的NaOH溶液與pH=10的NaOH溶液等
24、體積混合后,溶液的pH最接近于(lg 2=0.3)( ) A.8.3 B.8.7 C.9.3 D.9.7 解析:選D 對于強堿溶液混合要首先求混合溶液中的[OH-],再由KW求混合溶液中的[H+],最后求出pH。[OH-]混=,本題中[OH-]1=1.0×10-6 mol· L-1,[OH-]2=1.0×10-4 mol·L-1,V1=V2,則[OH-]混=(10-6+10-4)mol·L-1=5.05×10-5 mol· L-1。 所以[H+]混== mol·L-1≈2×10-10 mol·L-1,pH=10-lg 2=9.7。 9.某溫度下純水的pH=6。請據此回答
25、下列問題: (1)pH=7的溶液呈________(填“酸性”“中性”或“堿性”)。 (2)該溫度下0.1 mol·L-1的鹽酸的pH=________。 (3)0.05 mol·L-1的Ba(OH)2溶液的pH=________。 解析:(1)純水中的[H+]=[OH-],pH=6,[H+]=[OH-]=1×10-6 mol·L-1,KW=1× 10-6 mol·L-1×1×10-6 mol·L-1=1×10-12 mol2·L-2,pH=7的溶液中[H+]=1×10-7mol·L-1,[OH-]==1×10-5mol·L-1,[OH-]>[H+],溶液呈堿性。(2)0.1 mol
26、·L-1的鹽酸中,[H+]=0.1 mol·L-1,pH=-lg[H+]=1。(3)0.05 mol·L-1的Ba(OH)2溶液中,[OH-]=0.05 mol·L-1×2=0.1 mol·L-1,[H+]=10-11mol·L-1,pH=-lg[H+]=11。 答案:(1)堿性 (2)1 (3)11 10.(1)常溫下0.01 mol·L-1 HCl溶液: ①由水電離出的[H+]=________。 ②pH=________。 ③加水稀釋100倍,pH=________。 (2)常溫下0.01 mol·L-1 NaOH溶液: ①pH=________。 ②加水稀釋100倍,p
27、H=________。 解析:(1)①0.01 mol·L-1 HCl溶液中的OH-只來源于水的電離,且[OH-]水=[H+]水,H+來源于水和HCl的電離,由于水的電離程度很小,計算時水電離的H+可忽略,[H+]=0.01 mol·L-1,[OH-]=[OH-]水=[H+]水==10-12 mol·L-1。 ②pH=-lg10-2=2。 ③加水稀釋100倍,[H+]變?yōu)樵瓉淼?,即[H+]=10-4 mol·L-1,pH=4。 (2)①0.01 mol·L-1的NaOH溶液中的OH-來源于水和NaOH的電離,由于水的電離程度很小,計算時可忽略,即[OH-]=10-2 mol·L-1,所
28、以[H+]==1.0×10-12 mol·L-1,pH=12; ②加水稀釋100倍,[OH-]=10-4 mol·L-1,所以[H+]==1.0×10-10 mol·L-1,pH=10。 答案:(1)①1.0×10-12 mol·L-1?、??、? (2)①12?、?0 1.將純水加熱至較高溫度,下列敘述正確的是( ) A.水的離子積變大、pH變小、呈酸性 B.水的離子積不變、pH不變、呈中性 C.水的離子積變小、pH變大、呈堿性 D.水的離子積變大、pH變小、呈中性 解析:選D 將純水加熱,平衡H2OH++OH-向右移動,[H+]、[OH-]均變大,但仍然相等,所
29、以KW變大、pH變小,仍然呈中性。 2.用pH試紙測定溶液pH的正確操作是( ) A.將一小塊試紙放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量待測液點在試紙上,再與標準比色卡對照 B.將一小塊試紙用蒸餾水潤濕后放在表面皿上,用玻璃棒蘸取少量待測液點在試紙上,再與標準比色卡對照 C.將一小塊試紙在待測液中蘸一下,取出后放在表面皿上,與標準比色卡對照 D.將一小塊試紙先用蒸餾水潤濕,再在待測液中蘸一下,取出后與標準比色卡對照 解析:選A pH試紙在使用前不能用蒸餾水潤濕,也不能直接放到待測液中去測定,故B、C、D項均錯。 3.25 ℃時,某稀溶液中由水電離產生的[H+]=10-13 mol·L-
30、1,下列有關該溶液的敘述正確的是( ) A.該溶液一定呈酸性 B.該溶液一定呈堿性 C.該溶液的pH可能約為1 D.該溶液的pH可能約為12 解析:選C 根據水的離子積常數,可知由水電離出的[H+]水=[OH-]水=10-13 mol·L-1,這是由于在酸性或堿性溶液中,水的電離受到抑制。若溶液呈酸性,則溶液中OH-只來自水的電離,[H+]水=[OH-]水=[OH-]總=10-13 mol·L-1,由KW=[H+]總[OH-]總得[H+]總=10-14/ 10-13=10-1 mol·L-1,pH=1;若溶液呈堿性,則溶液中H+只來自水的電離,[H+]總=[H+]水=10-13
31、mol·L-1,pH=13。
4.如下圖表示水中[H+]和[OH-]的關系,下列判斷錯誤的是( )
A.兩條曲線間任意點均有[H+][OH-]=KW
B.M區(qū)域內任意點均有[H+]<[OH-]
C.圖中T1 32、000 mL,其pH與溶液體積(V)的關系如圖所示,下列說法不正確的是( )
A.A、B兩種酸溶液的物質的量濃度一定相等
B.稀釋后,A溶液的酸性比B溶液的弱
C.若a=4,則A是強酸,B是弱酸
D.若1c(A),A項錯誤;稀釋后,A溶液的pH大于B溶液的pH,故A溶液的[H+]小于B溶液的[H+],A溶液的酸性較弱,B項正確;若是pH=1的強酸溶液稀釋1 000倍,則pH=4,弱酸中因存在弱酸的電離平衡 33、,加水稀釋,電離平衡右移,故1 34、能呈酸性、中性或弱堿性,故B項錯誤;未指明溫度,pH=6的溶液不一定呈酸性,故C項錯誤;[H+]>[OH-]的任意水溶液一定呈酸性,故D項正確。
8.有一學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行檢測。
(1)該學生的操作是________(填“正確的”或“錯誤的”),其理由是________________________________________________________________________。
(2)若用此法分別測定[H+]相等的鹽酸和醋酸溶液的pH,誤差較大的是________,其理由是_________ 35、_______________________________________________________________。
(3)用濕潤的pH試紙測定下列溶液的pH,測定結果不變的是________。
A.HCl溶液 B.NaOH溶液
C.Na2SO4溶液 D.氨水
(4)能否用pH試紙測定新制氯水的pH?為什么?
(5)有兩瓶pH=2的酸溶液,一瓶是強酸,一瓶是弱酸,現(xiàn)只有石蕊溶液、酚酞溶液、pH試紙和蒸餾水,簡述如何用最簡便的實驗方法來判斷哪瓶是強酸。
解析:(1)若用蒸餾水潤濕試紙,則會導致溶液被稀釋,有可能測得的pH出現(xiàn)誤差。(2)若用此法測定[H 36、+]相等的鹽酸和醋酸溶液的pH,在稀釋過程中,醋酸繼續(xù)電離產生氫離子,使得溶液中的氫離子的濃度比鹽酸溶液中氫離子濃度大,則誤差較小。
答案:(1)錯誤的 溶液被稀釋可能出現(xiàn)誤差 (2)鹽酸 稀釋相同倍數,鹽酸的pH變化較大 (3)C (4)不能,因為新制的氯水中含有HClO,HClO會將試紙漂白。
(5)各取等體積酸溶液,用蒸餾水分別稀釋1 000倍,然后用pH試紙分別測定,pH變化大的是強酸。
9.已知水在25 ℃和100 ℃時,其電離平衡曲線如圖所示:
(1)100 ℃時水的電離平衡曲線應為________(填“A”或“B”),理由是______________________ 37、__________________________________________________。
(2)25 ℃時,將pH=9的NaOH溶液與pH=4的H2SO4溶液混合,若所得混合溶液的pH=7,則NaOH溶液與H2SO4溶液的體積之比為________。
(3)100 ℃時,若100體積pH1=a的某強酸溶液與1體積pH2=b的某強堿溶液混合后溶液呈中性,則混合前,該強酸的pH與強堿的pH之間應滿足的關系式為______________。
(4)曲線B對應溫度下,pH=2的某HA溶液和pH=10的NaOH溶液等體積混合后,混合溶液的pH=5。原因是_______________ 38、_____________________________________。
解析:(1)當溫度升高時,促進水的電離,水的離子積也增大,水中氫離子濃度、氫氧根離子濃度都增大,水的pH減小,但溶液仍呈中性。結合圖像中A、B曲線變化情況及氫離子濃度、氫氧根離子濃度可以判斷100 ℃時水的電離平衡曲線為B,理由為水的電離是吸熱過程,升高溫度,水的電離程度增大,[H+]、[OH-]均增大。(2)25 ℃時所得混合溶液的pH=7,溶液呈中性,即酸堿恰好中和,即[H+]=[OH-],V(NaOH)×10-5 mol·L-1=V(H2SO4)×
10-4 mol·L-1,得V(NaOH)∶V(H2SO4 39、)=10∶1。(3)要注意100 ℃時,水的離子積為10-12 mol2·L-2,即[H+][OH-]=10-12 mol2·L-2。根據100 ℃時混合后溶液呈中性知,100×10-a=1×10b-12,即10-a+2=10b-12,得以下關系:a+b=14或pH1+pH2=14。(4)在曲線B對應溫度下,因pH1+pH2=2+10=12,可得酸、堿兩溶液中[H+]=[OH-],如果是強酸、強堿,兩溶液等體積混合后溶液呈中性;現(xiàn)pH=5,即等體積混合后溶液顯酸性,說明酸過量,所以HA是弱酸。
答案:(1)B 水的電離是吸熱過程,溫度升高時,電離程度大,[H+]、[OH-]都增大 (2)10∶1 (3)a+b=14或pH1+pH2=14 (4)HA為弱酸,HA中和NaOH后,混合溶液中還剩余較多的HA分子,可繼續(xù)電離出H+,使溶液pH=5
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