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溶液的pH的计算(教学设计)
来源:安徽省明光中学官网 作者:webmaster 时间:2018-04-03 16:18:12 浏览次数:807

教案标题

溶液的pH的计算(1课时)

教师姓名

高波

教材版本

人教版

教学目标

知识

目标

 

1.了解单一溶液pH求算方法;

2.掌握溶液稀释规律。

3.掌握混合溶液pH值的计算

 

能力

目标

 

1.通过复习回顾pH的定义、计算方法为后面的学习打下基础;

2.通过不同类型溶液的pH值的计算来巩固提高学生的分析、解决计算问题的能力。

 

情感

态度

价值观

1.培养学生的归纳思维能力和知识的综合运用能力

2.通过pH值的教学,培养学生的计算能力,并对学生进行科学方法的指导

 

知识点

熟练掌握锋面系统、低压系统、高压系统的特点

重难点

 

1.溶液稀释规律

2.混合溶液的pH值计算

 

教学过程:

一、       回顾:溶液pH的定义表达式,求算简单pH,突出抓住c(H+)计算。

二、   知识讲解

溶液PH计算的整体思路是

    1、根据pH的定义pH=-lgc(H+),溶液PH计算的核心是确定溶液中的c(H+)相对大小。

    2、根据pH定义pH=-lgc(H+)的引申,溶液的pOH=-lgc(OH-),溶液pOH计算的核心是确定溶液中的c(OH-)相对大小,再根据pH+pOH=-lgKw得出pH

    3、在溶液pH的计算时,当两种溶液的浓度相差100及其以上,浓度相差悬殊,浓度较小的pH可以忽略不计。

一、单一溶液pH的计算

若该溶液是酸性溶液,必先确定c(H+),再进行pH的计算;若该溶液是碱性溶液,必先确定c(OH-),可根据c(H+)·c(OH-)=Kw换算成c(H+),再求pH,或由引用pH定义,由c(OH-)直接求pOH,再根据pH+pOH=-lgKw,换算出pH

等物质的量浓度的下列物质,求其pHpOH

物质

化学式

pH

强酸

HnA

pH=-lg(nc)

弱酸

HmB

pH=-lg(ncα)

强碱

A(OH)n

pOH=-lg(nc)

弱碱

B(OH)m

pOH=-lg(ncα)

1:求室温条件下 0.005mol/LH2SO4溶液的pH

:     CH2SO4 = 0.005mol/L

      ∴  [H+] = 0.005×2 = 0.01 mol/L

          pH = -lg[H+] = -lg0.01 = 2

 

2:求室温条件下 0.005mol/LBa(OH)2溶液的pH

  CBa(OH)2 = 0.005mol/L

     ∴  [OH-] = 0.005×2 = 0.01mol/L

         [H+] = Kw/[OH-] = 1014/0.01 = 1012mol/L

     ∴   PH = -lg[H+] = -lg1012 = 12

 

3:已知室温条件下,某溶液的pH = 4,求此溶液中H+OH-的浓度.

: PH =4 = -lg[H+] = 4                

[H+] = 104mol/L

      [OH-] = Kw/[H+] = 1014/104= 1010mol/L

425℃时,0.1mol/L某一元弱酸的电离度为1,求此溶液的pH值.

解:  [H+] = cα= 0.1mol/L ×1 = 10-3 mol/L

      pH = 3

 

525℃时,0.1mol/L某一元弱碱的电离度为1,求此溶液的PH值.

解:  [OH-] = cα= 0.1mol/L ×1 = 10-3 mol/L

      [H+] = Kw/[OH-] = 1014/103= 1011mol/L

pH = 11

二、溶液混合后pH的计算

(1) 两强酸混合,先求混合后的c(H+),再直接求pH值:

c(H+)==[c(H)1·V1c(H)2·V2]/(V1V2)

速算规律: pH相差2个单位以上的强酸等体积混合,混合后的pH= pH + 0.3

 

6pH=4的盐酸和pH=2的盐酸等体积混合后,溶液的pH为多少?

 

解析:由题意pH=4的盐酸,c(H+)1=1.0×10-4mol/LpH=2的盐酸,c(H+)2=1.0×10-2mol/Lc(H+)=1.0×10-4mol/L×V+1.0×10-2mol/L×V/2V=5.0×10-3mol/LpH=2.3

 

7pH=2的盐酸与pH4的盐酸按体积比23混合后溶液的pH值为多少?

 

解析:由题意pH=2的盐酸,c(H+)1=1.0×10-2mol/LpH=4的盐酸,c(H+)2=1.0×10-4mol/L,c(H+)=1.0×10-2mol/L×2V+1.0×10-4mol/L×3V/5V=4.0×10-3mol/LpH=2.4

 

(2) 两强碱混合:先求混合后c(OH )混,再间接求pH值:

c(OH )==[c(OH)1·V1c(OH)2·V2]/(V1V2)

速算规律: pH相差2个单位以上的强碱等体积混合,混合后的pH= pH - 0.3

 

8室温下pH11pH13的两种强碱溶液等体积混合,则混合液的pH为多少?

 

解析:由题意pH=11的强碱,c(OH-)1=1.0×10-3mol/LpH=13的强碱,c(OH-)2=1.0×10-1mol/L,c(OH-)=1.0×10-3mol/L×V+1.0×10-1mol/L×V/2V=5.0×10-2mol/LpOH=1.3所以混合溶液的pH=14-1.3=12.7

 

9VmLpH=10NaOH溶液跟2VmLpH=11Ba(OH)2溶液混合,混合液的pH为多少?

 

解析:由题意pH=10NaOH溶液,c(OH-)1=1.0×10-4mol/LpH=11Ba(OH)2溶液,c(OH-)2=1.0×10-3mol/L,c(OH-)=1.0×10-4mol/L×V+1.0×10-3mol/L×2V/3V=7.0×10-4mol/LpOH=4-0.85=3.15所以混合溶液的pH=14-3.15=10.85

 

(3) 强酸与强碱溶液混合:根据n(H+)n(OH)的相对大小先判断酸、碱的过量情况。

l  强酸与强碱恰好完全反应,溶液呈中性,pH=-lgKω/2

l  若酸过量,溶液呈酸性,n(H+)n(OH-)c(H+)=[n(H+)n(OH-)]/V

l  若碱过量,溶液呈碱性,n(OH-)n(H+)c(OH-)=[n(OH-)n(H+)]/V,再求出c(H+)进而求出溶液的pH;或者由c(OH-)求出pOH,再根据pH+pOH=-lgKω求出溶液的pH即可。

 

1060ml0.5mol/LNaOH溶液和40ml0.4mol/L硫酸混合后,溶液的pH最接近于(  

解析:由题意知,酸碱中和反应后,酸过量,c(H+)=[n(H+)n(OH-)]/V=0.032mol0.03mol/0.1L=0.02mol/LpH=1.7

 

l  若未标明酸碱的强弱,混合后溶液PH不定,应分析讨论。

室温下,若强酸(pH1)和强碱(pH2)等体积混合:

pH1+pH2=14,则溶液呈中性,pH=7  

pH1+pH214,则溶液呈碱性,pH7

pH1+pH214,则溶液呈酸性,pH7

室温下,若酸(pH1)和碱(pH2)等体积混合:pH1+pH2=14

若为强酸与强碱(弱酸与弱碱),则恰好反应,pH=7

若为弱酸与强碱,则酸有剩余,pH7

若为强酸与弱碱,则碱有剩余,pH7

(室温下pH=a的酸与pOH=b的碱溶液等体积混合,且a+b=14,混合后溶液的酸碱性:谁弱显谁性、同强同弱显中性)

 

11在室温下等体积的酸和碱的溶液,混合后pH一定小于7的是(  

ApH=3的硝酸和pH=11的氢氧化钠溶液   BpH=3的盐酸和pH=11的氨水

CpH=3的硫酸和pH=11的氢氧化钠溶液   DpH=3的醋酸和pH=11的氢氧化钠溶液

 

解析:AC两选项为强酸与强碱的混合,且pH1+pH2=14,则溶液呈中性,pH=7B选项为强酸与弱碱的混合,且pH1+pH2=14,则溶液呈碱性,pH7D选项为弱酸与强碱的混合,且pH1+pH2=14,则溶液呈酸性,pH7。故应选D

 

(4) 两种溶液混合后体积的关系

室温下强酸和强碱两种溶液混合,若混合后溶液显中性,则根据酸碱反应的原理n(H+)=c(OH-)计算溶液的体积比。由cv=cv得出10-pHv=10pH-14v由此得出酸和碱的体积比:vv=10pH+pH-14

对任意温度下强酸和强碱反应,其pH之和(pH+pH)与体积比的关系如下表

物质

pH

VV

pH+pH

-lgKw

10pH+pH+lgKω1

pH+pH

-lgKw

10pH+pH+lgKω=1

pH+pH

-lgKw

10pH+pH+lgKω1

 

1225℃时,有pH=a的盐酸和pH=bNaOH溶液,取VaL盐酸溶液与NaOH中和,需VbLNaOH溶液,问:(1)若a + b =14, =       (填数字)

2)若a + b =13, =         (填数字)

3)若a + b >14, =     (填表达式),且Va    Vb(填“>”“<”或“=)

解析:设而这恰好中和,则根据酸碱反应的原理n(H+)=c(OH-)计算溶液的体积比。

由cv=cv得出10-ava=10b-14vb由此得出酸和碱的体积比:vavb=10a+b-14

分别将(1-3)题干代入,即得答案:(11; (2;(310a+b-14

 

三、溶液稀释后pH的计算及pH变化曲线

pH=a的强酸与弱酸和pH=b的强碱与弱碱溶液,稀释10-n(相同倍数),溶液的PH及其变化情况如何如下表

物质

pH

稀释后溶液的pH

强酸

a

pH=a+n

弱酸

a

apHa+n

强碱

b

pH=b-n

弱碱

b

b-npHb

1、强酸或强碱的稀释

在稀释强酸或强碱时,当它们的浓度大于10-5mol/L时,不考虑水的电离;当它们的浓度小于10-5mol/L时,应考虑水的电离。

pH=6的盐酸,稀释100倍,稀释后pH≈7(不能大于7);pH=8的氢氧化钠溶液,稀释100倍,稀释后pH≈7(不能小于7);pH=3的盐酸,稀释100倍,稀释后pH=5pH=10的氢氧化钠溶液,稀释100倍,稀释后pH=8

 

13室温时将pH=5H2SO4溶液稀释1000倍后,则c(H+):c(SO42-)是多少?

 

解析:pH=5时,c(H+)=1×10-5mol/Lc(SO42-)=5×10-6mol/L,稀释1000倍后,由硫酸电离出的c(H+)=1×10-8mol/Lc(SO42-)=5×10-9mol/L,考虑水的电离受硫酸的抑制,设水电离出的c(H+)xmol/L,故水电离出的c(OH-)也为xmol/L,根据水的离子积在室温时为一常量,得方程(x+10-8)·x=10-14,解得x=9.5×10-8,故c(H+):c(SO42-)=[c(H+)+c(H+)]:c(SO42-)=10.5×10-8 mol/L:5×10-9mol/L=21:1

 

2、弱酸或弱碱的稀释

 

在稀释弱酸或弱碱过程中有浓度的变化,又有电离平衡的移动,不能求得具体数值,只能确定其pH范围。

 

pH=3的醋酸溶液,稀释100倍,稀释后3pH5pH=10的氨水,稀释100倍,稀释后8pH10pH=3的酸溶液,稀释100倍,稀释后3pH≤5pH=10的碱溶液,稀释100倍,稀释后8≤pH10

 

14pH=11的氨水溶液和氢氧化钠溶液,用蒸馏水稀释100倍,二者的PH的关系是(   

A.氨水的pH大于氢氧化钠的pH      B.氨水的pH小于氢氧化钠的pH

C.都比原来小                       D.氨水比原来的大,氢氧化钠比原来的小

 

解析:氨水为弱碱,氢氧化钠为强碱,稀释100倍之后,氨水的9pH11,而氢氧化钠溶液的pH=9。故选AC

 

结论

1、溶液pH的计算类型题有很多相似之处,都是先求溶液的c(H+)c(OH-),通过直接或间接的方法求出溶液的pH

2、在相关计算过程中,应遵守酸按酸,碱按碱,同强混合在之间,异强混合看过量,无限稀释7为限

3、在混合溶液pH计算时,当两种溶液的浓度差在100倍或100倍以上时,浓度较小的可以忽略不计。

 

3、溶液稀释后pH变化曲线

pH分别相同的强酸与弱酸或强碱与弱碱溶液稀释相同的倍数(10n),对应溶液pH变化曲线如下图所示。现以pH=2的酸和pH=12的碱为例予以展示:横坐标表示加入水的体积;纵坐标表示溶液的pH

如图可知,pH分别相同的强酸与弱酸或强碱与弱碱溶液稀释相同的倍数,弱酸溶液中c(H+)减小的程度比强酸溶液减小的程度要小,弱酸溶液pH增大的程度要比强酸溶液pH增大的程度要小;弱碱溶液c(OH-)减小的程度比强碱溶液减小的程度要小,弱碱溶液pH减小的程度就要比强碱溶液pH减小的程度小。