聚焦pH的五大考點

張志遠　賴陸鋒　肖承云

在溶液的c（H+）很小時，可用pH來表示溶液的酸度，計算公式為：pH=-lgc（H+），取值范圍為0-14。pH越大，c（H+）越小，c（OH-）越大，酸性越弱，堿性越強。pH越小，c（H+）越大，c（OH-）越小，酸性越強，堿性越弱。在每年的高考中，對于pH的考查主要有以下幾個考點。

一、電解質溶液與pH關系

1. 酸和堿的電離程度和溶液pH的關系。

對于相同物質的量濃度但電離程度不同的酸溶液，在水溶液中電離程度越弱的酸pH越大，所以pH相同的強酸和弱酸，弱酸的物質的量濃度大于強酸。同理，相同物質的量濃度時，在水溶液中電離程度越弱的堿pH越小，所以pH相同的強堿和弱堿，弱堿的物質的量濃度大于強堿。

【例1】常溫下，下列敘述正確的是（ ）

A. 中和pH與體積均相等的鹽酸和醋酸溶液，消耗NaOH的物質的量相等

B. pH=a的醋酸溶液加水稀釋1倍后，溶液的pH=b，則a﹥b

C. 某物質的溶液pH﹤7，則該物質一定是酸或強酸弱堿鹽

D. 0.1mol/L一元酸HA溶液的pH=3，則NaA溶液存在A-+H2O■HA+OH-

解析：pH與體積均相等的鹽酸和醋酸溶液，醋酸的物質的量濃度大于鹽酸濃度，所以消耗NaOH的物質的量醋酸大于鹽酸，A錯誤。pH=a的醋酸溶液稀釋，pH升高，B錯誤；某物質的溶液pH﹤7，該物質還有可能是強酸酸式鹽，如NaHSO4溶液，C錯誤；若HA為強酸，則0.1mol/L一元酸HA溶液的pH=1，而pH=3，則HA為弱酸，NaA在水溶液中存在水解平衡，D正確。

答案：D

2. 水的電離和溶液pH。

水是一種極弱的電解質，可以發生微弱的電離，其電離方程式為：2H2O■H3O+ + OH-，簡寫為：H2O■H+ + OH-。常溫下，純水中c（H+）= c（OH-）=10-7 mol·L-1，酸和堿以及強酸酸式鹽抑制水的電離，所以水電離出的c（H+）= c（OH-）<10-7 mol·L-1。而對于弱酸鹽或者弱堿鹽促進水的電離，此時水電離出的c（H+）= c（OH-）>10-7 mol·L-1。

【例2】（2011·四川）25℃時，在等體積的 ① pH=0的H2SO4溶液、②0.05mol/L的Ba（OH）2溶液，③pH=10的Na2S溶液，④pH=5的NH4NO3溶液中，發生電離的水的物質的量之比是（ ）

A. 1 ∶ 10 ∶ 1010 ∶ 109 B. 1 ∶ 5 ∶ 5×109 ∶ 5×108

C. 1 ∶ 20 ∶ 1010 ∶ 109 D. 1 ∶ 10 ∶ 104 ∶ 109

解析：本題考查酸、堿、鹽對水電離的影響及Kw與溶液中c（H+）、c（OH-）之間的換算. ①pH=0的H2SO4溶液中c（H+）=1 mol/L，c（OH-）=10-14 mol/L，H2SO4溶液抑制H2O的電離，則由H2O電離出的c（H+）=10-14 mol/L；②0.05mol/L的Ba（OH）2溶液中c（OH-）=0.1 mol/L，c（H+）=10-13 mol/L，Ba（OH）2溶液抑制H2O的電離，則由H2O電離出的c（H+）=10-13 mol/L；③pH=10的Na2S溶液促進H2O的電離，由H2O電離出的c（H+）=10-4 mol/L；④pH=5的NH4NO3溶液促進H2O的電離，由H2O電離出的c（H+）=10-5mol/L.4種溶液中電離的H2O的物質的量等于H2O電離產生的H+的物質的量，其比為：10-14 ∶ 10-13 ∶ 10-4 ∶ 10-5=1 ∶ 10 ∶ 1010 ∶ 109。

答案：A

【例3】常溫下，由水電離生成的c（H+）=10-12 mol·L-1的某溶液中，一定不能大量共存的離子組是（ ）

A. Na+、Fe3+、NO3-、SO42-

B. K+、AlO2-、CO32-、Cl-

C. Na+、K+、Cl-、HSO3-

D. Na+、CH3COO-、C6H5O-、OH-

解析：常溫下，由水電離生成的c（H+）=10-12 mol·L-1<10-7 mol·L-1，水的電離受到抑制，該溶液有可能為酸溶液或者堿溶液。A選項中在堿溶液中Fe3+與OH-不可大量共存；B選項中的AlO2-和CO32-在酸性溶液中不能與H+大量共存；C選項中的HSO3-既不能跟H+也不能跟OH-大量共存；D選項中的CH3COO-、C6H5O-和OH-在酸性溶液中不能與H+大量共存。

答案：C

3. 混合溶液的酸堿性的判斷

溶液酸堿性判斷依據是溶液中c（H+）和c（OH-）相對大小的比較： 當c（H+）>c（OH-）時，溶液呈酸性； 當c（H+）=c（OH-）時，溶液呈中性； 當c（H+）（1）強酸與強堿混合：當a+b=14，若混合后pH=7；若大于14，混合后pH>7；若小于14，混合后pH<7。

（2）當a+b=14，混合后看酸堿的強弱，強酸與強堿混合后pH=7；強酸和弱堿混合后pH>7；弱酸和強堿混合后pH<7。

【例4】室溫時，下列混合溶液的pH一定小于7的是

A. pH=3的鹽酸和pH=11的氨水等體積混合

B. pH=3的鹽酸和pH=11的氫氧化鋇溶液等體積混合

C. pH=3的醋酸和pH=11的氫氧化鋇溶液等體積混合

D. pH=3的硫酸和pH=11的氨水等體積混合

解析：醋酸為弱酸，氫氧化鋇為強堿，所以pH=3的醋酸和pH=11的氫氧化鋇溶液等體積混合溶液呈酸性，即pH<7。

答案：C

二、pH大小的比較

在相同溫度和相同的濃度下，酸性越強的溶液，pH值越小，其對應的鹽溶液中弱酸根離子水解程度越弱，所以該鹽溶液堿性越弱；同理，相同條件下，堿性越強的溶液，pH值越大，其對應的鹽溶液中弱堿根離子水解程度越弱，所以該鹽溶液酸性越弱。

【例5】（2009·全國）現有等濃度的下列溶液：①醋酸，②苯酚，③苯酚鈉，④碳酸，⑤碳酸鈉，⑥碳酸氫鈉。按溶液pH由小到大排列正確的是

A. ④①②⑤⑥③ B. ④①②⑥⑤③

C. ①④②⑥③⑤ D. ①④②③⑥⑤

解析：①②④均屬于酸，其中醋酸酸性最強，碳酸次之，苯酚酸性最弱。③⑤⑥均屬于強堿弱酸鹽，根據越弱越水解的原理知，因酸性：H2CO3>苯酚>HCO3-，所以對應的鹽，其堿性為：碳酸鈉>苯酚鈉>碳酸氫鈉，pH順序相反，故C項正確.

答案：C

三、pH值的測定方法

測定溶液pH通常用pH試紙和pH計。其中用pH試紙測定溶液pH的具體操作為：測定時，將pH試紙放在表面皿上，用干凈的玻璃棒蘸取被測溶液并滴在pH試紙上，半分鐘后把試紙顯示的顏色與標準比色卡對照，讀出溶液的pH范圍。pH試紙測定pH值時的注意事項：

⑴不能直接把pH試紙浸入待測的溶液中，以免帶入雜質，同時還可能溶解pH試紙上的一部分指示劑，致使比色時產生較大誤差。

⑵不能先用水將pH試紙潤濕再進行測定。因為將待測溶液滴到用水潤濕后的pH試紙上，其溶質質量分數將變小。

⑶要更精確地測定溶液的pH用pH計。

【例6】某化學興趣小組按以下步驟探究某一溫度下氯化鈉飽和溶液的酸堿度。

猜想或假設：溶液的pH可能為：

①pH<7；②_______________；③_______________。

設計實驗：要測定該溶液的酸堿度，除有正確的操作步驟外，還不能采用下列物質中的____________________來進行實驗。

①pH試紙；②紫色石蕊試液；③酚酞試液

組內同學進行了如下實驗：

甲同學：取pH試紙放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取氯化鈉溶液滴在pH試紙上，把試紙顯示的顏色與標準比色卡比較，測得pH=7。

乙同學：取pH試紙放在玻璃片上，先用蒸餾水將pH試紙潤濕，然后用玻璃棒蘸取氯化鈉溶液沾在pH試紙上，把試紙顯示的顏色與標準比色卡比較，測得pH=7。

丙同學：將pH試紙直接浸入氯化鈉溶液中，把試紙顯示的顏色與標準比色卡比較，測得pH=7。

評價：三位同學中操作規范的是______同學。指出其余同學操作上的錯誤。

________________________________________________。

結論和分析：丙同學得出“凡是鹽溶液的pH都等于7”，你認為該結論是否正確？___________，請舉例說明。

解析：測定溶液的酸堿度一般不用酚酞試液，因酚酞試液遇酸呈無色，在中性溶液中也呈無色，用pH試紙測量時，應用玻璃棒蘸取溶液滴在pH試紙上，不能先將pH試紙濕潤，更不能將pH試紙伸到待測溶液中。

答案：pH=7；pH>7。②③ 甲；乙：pH試紙不能潤濕；丙：pH試紙不能直接放入待測溶液中；不正確；碳酸鈉為強堿弱酸鹽，其水溶液呈堿性，即pH大于7。

四、pH在物質分離和提純中的應用

通過加入試劑來調節溶液的pH，使溶液中某組分沉淀而分離的方法。一般加入相應的難溶或微溶物來調節。如向含有FeCl3雜質的CuCl2溶液加入氧化銅或者氫氧化銅固體，調節至相應pH使Fe3+轉化為氫氧化鐵沉淀而除去。

【例7】（2015·全國新課標Ⅱ卷26題改編）用廢電池的鋅皮制作七水合硫酸鋅，需去除少量雜質鐵，其方法是：加入新硫酸和雙氧水溶解，鐵變為 ，加堿調節pH為 ，鐵剛好完全沉淀（離子濃度小于1×10-5mol/L時，即可認為該離子沉淀完全）。繼續加堿調節pH為 ，鋅開始沉淀（假定Zn2+濃度為0.1mol/L）。若上述過程不加雙氧水的后果是 ，原因是 。有關數據下圖所示：

（二）強酸（強堿）加水稀釋后的pH計算

【例10】常溫下，將pH=2的硫酸溶液，稀釋100倍，則稀釋后溶液的pH為？

解析：pH=2的硫酸溶液，稀釋100倍后，pH=2+2=4

答案：4

【例11】常溫下，將pH=12的NaOH溶液，稀釋1000倍，則稀釋后溶液的pH為？

解析：pH=12的NaOH溶液，稀釋1000倍，pH =12-3=9

解題規律：

①強酸pH=a，加水稀釋10n倍，則pH=a+n

②弱酸pH=a，加水稀釋10n倍，則a③強堿pH=b，加水稀釋10n倍，則pH=b-n

④強堿pH=b，加水稀釋10n倍，則b-n