湖北 汪 洋

高考新寵
——pH

湖北 汪 洋

pH是溶液中氫離子物質(zhì)的量濃度的負(fù)對(duì)數(shù)，即pH＝－lgc（H＋）。當(dāng)溶液中c（H＋）≤1mol·L－1時(shí)，直接用氫離子物質(zhì)的量濃度表示溶液的酸堿性不方便，而用pH表示。常溫下pH的范圍在0～14之間，pH＜7，溶液顯酸性；pH＝7，溶液呈中性；pH＞7，溶液顯堿性。在近幾年全國(guó)各地高考題中，以pH為中心，與其他知識(shí)結(jié)合的試題俯拾即是，現(xiàn)選取幾例，以饗讀者。

一、pH與溶度積

【例1】（2013新課標(biāo)卷Ⅱ·13）室溫時(shí)，M（OH）2（s）M2＋（aq）＋2OH－（aq），Ksp＝a；c（M2＋）＝b mol·L－1時(shí)，溶液的pH等于（ ）

【解析】因?yàn)镸（OH）2（sM2＋（aq）＋2OH－（aq）；椐據(jù)難溶物溶度積的定義有：Ksp＝c（M2＋）·c2（OH－）＝a；c2（OH－）＝，再結(jié)合水的離子積公式Kw＝c（H＋）·

【答案】C

【點(diǎn)撥】要搞清pH、溶度積、水的離子積的定義；水的離子積與溫度有關(guān)，溫度一定，水的離子積一定；難溶物質(zhì)的溶度積也與溫度有關(guān)，溫度一定，難溶物質(zhì)的溶度積一定。類似地，我們還可以計(jì)算出某離子開始沉淀及沉淀完全時(shí)的pH。

二、pH與電解質(zhì)溶液的稀釋

【例2】（雙選）（2014上海·21）室溫下，甲、乙兩燒杯均盛有5mL pH＝3的某一元酸溶液，向乙燒杯中加水稀釋至pH＝4。關(guān)于甲、乙兩燒杯中溶液的描述正確的是（ ）

A．溶液的體積：10V甲≤V乙

B．水電離出的OH－濃度：10c（OH－）甲≤c（OH－）乙

C．若分別用等濃度的NaOH溶液完全中和，所得溶液的pH：甲≤乙

D．若分別與5mL pH＝11的NaOH溶液反應(yīng)，所得溶液的pH：甲≤乙

【解析】若該一元酸是強(qiáng)酸，則10V甲＝V乙；若該一元酸是弱酸，稀釋時(shí)會(huì)繼續(xù)電離，加水稀釋至10V甲＝V乙時(shí)，pH＜4；而要加水稀釋至pH＝4，需要多加水，即10V甲＜V乙，A正確；室溫下，甲溶液中水電離出的OH－的濃度為10－11mol·L－1，乙溶液中水電離出的OH－濃度為10－10mol·L－1，即10c（OH－）甲＝c（OH－）乙，B錯(cuò)誤；稀釋不改變?nèi)苜|(zhì)的物質(zhì)的量，即兩溶液中酸的物質(zhì)的量相等，分別用等濃度的NaOH溶液完全中和，消耗NaOH溶液體積相等，若是強(qiáng)酸，所得溶液顯中性，pH：甲＝乙，若是弱酸，則生成強(qiáng)堿弱酸鹽，乙中溶液濃度較小，c（OH－）小，pH小，pH：甲＞乙，即pH：甲≥乙，C錯(cuò)誤；若分別與5mL pH＝11的NaOH溶液反應(yīng)，若是強(qiáng)酸，所得溶液顯中性，pH：甲＝乙，若是弱酸，則酸過(guò)量，溶液顯酸性，乙中濃度小酸性較弱，pH較大，即pH：甲≤乙，D正確。

【答案】AD

【點(diǎn)撥】對(duì)于強(qiáng)酸溶液（pH＝a），每稀釋10n倍，pH增大n個(gè)單位，即pH＝a＋n且pH＜7；對(duì)于弱酸溶液（pH＝a），每稀釋10n倍，pH的范圍是：a＜pH＜a＋n＜7，即對(duì)于pH相同的強(qiáng)酸和弱酸，稀釋相同的倍數(shù)，強(qiáng)酸的pH變化的程度大；對(duì)于強(qiáng)堿溶液（pH＝b），每稀釋10n倍，pH減小n個(gè)單位，即pH＝b－n且pH＞7；對(duì)于弱堿溶液（pH＝b），每稀釋10n倍，pH的范圍是：7＜b－n＜pH＜b，即對(duì)于pH相同的強(qiáng)堿溶液和弱堿溶液，稀釋相同的倍數(shù)，強(qiáng)堿的pH變化的程度大。在稀釋過(guò)程中，如果酸溶液中氫離子濃度、堿溶液中氫氧根離子濃度小于10－5mol·L－1時(shí)，要考慮水的電離。常溫下任何溶液的稀釋，溶液的pH都向7靠近。

三、pH與酸堿中和滴定圖象

【例3】（2015山東·13）室溫下向10mL 0．1mol·L－1NaOH溶液中加入0．1mol·L－1的一元酸HA溶液pH的變化曲線如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（ ）

A．a(chǎn)點(diǎn)所示溶液中c（Na＋）＞c（A－）＞c（H＋）＞c（HA）

B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)所示溶液中水的電離程度相同

C．pH＝7時(shí)，c（Na＋）＝c（A－）＋c（HA）

D．b點(diǎn)所示溶液中c（A－）＞c（HA）

【解析】a點(diǎn)HA溶液體積是10mL，與NaOH恰好完全反應(yīng)，溶液的pH為8．7，呈堿性，說(shuō)明HA為弱酸，NaA發(fā)生水解反應(yīng)，A－＋H2OHA＋OH－，c（Na＋）＞c（A－）＞c（HA）＞c（H＋），A錯(cuò)誤；a點(diǎn)NaA發(fā)生水解反應(yīng)，促進(jìn)了水的電離，b點(diǎn)HA與NaA等物質(zhì)的量，溶液顯酸性，抑制水的電離，所以a點(diǎn)水的電離程度大于b點(diǎn)水的電離程度，B錯(cuò)誤；根據(jù)電荷守恒，c（H＋）＋c（Na＋）＝c（OH－）＋c（A－），pH＝7，則c（H＋）＝c（OH－），則c（Na＋）＝c（A－），C錯(cuò)誤；b點(diǎn)HA過(guò)量且HA與NaA等物質(zhì)的量，溶液呈酸性，HA的電離程度大于NaA的水解程度，所以c（A－）＞c（HA），D正確。

【答案】D

【點(diǎn)撥】從酸堿中和滴定圖象中提取信息時(shí)一定要搞清酸堿恰好反應(yīng)的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的體積與pH，恰好反應(yīng)時(shí)，室溫下的溶液pH不一定等于7；室溫下的溶液pH等于7時(shí)不一定恰好反應(yīng)。記住“有弱才水解，越弱越水解，誰(shuí)強(qiáng)顯誰(shuí)性，弱弱具體定”。根據(jù)生成的鹽的陰陽(yáng)離子具體分析水解情況；能靈活運(yùn)用物料守恒、電荷守恒，質(zhì)子守恒進(jìn)行離子濃度的比較。

四、pH與pOH

【例4】（2013山東·13）某溫度下，向一定體積0．1mol·L－1醋酸溶液中逐滴加入等濃度的NaOH溶液，溶液中pOH［pOH＝－lg（OH－）］與pH的變化關(guān)系如圖所示，則（ ）

A．M點(diǎn)所示溶液導(dǎo)電能力強(qiáng)于Q點(diǎn)

B．N點(diǎn)所示溶液c（CH3COO－）＞c（Na＋）

C．M點(diǎn)和N點(diǎn)所示溶液中水的電離程度相同

D．Q點(diǎn)消耗NaOH溶液的體積等于醋酸溶液的體積

【解析】Q點(diǎn)的pOH＝pH，溶液為中性，因此M點(diǎn)溶液為酸性，N點(diǎn)溶液為堿性。由于醋酸是弱酸，電離程度很小，離子濃度也較小，M點(diǎn)溶液的導(dǎo)電能力最弱，A錯(cuò)誤；N點(diǎn)所示溶液為堿性，根據(jù)溶液電荷守恒c（Na＋）＋c（H＋）＝c（CHCOO－）＋c（OH－），易得出：c（Na＋）＞c（CH3COO－），B錯(cuò)誤；由于M點(diǎn)的c（H＋）等于N點(diǎn)的c（OH－），對(duì)水的電離抑制能力相同，所以M點(diǎn)和N點(diǎn)水電離程度相同，C正確；Q點(diǎn)的pOH＝pH，溶液為中性，而兩者等濃度、等體積混合后恰好完全反應(yīng)生成醋酸鈉，水解顯堿性。則所加NaOH溶液體積略小于醋酸溶液的體積時(shí)，Q點(diǎn)的pOH＝pH，D錯(cuò)誤。

【答案】C

【點(diǎn)撥】pH是溶液中氫離子物質(zhì)的量濃度的負(fù)對(duì)數(shù)，pOH是溶液中氫氧根離子物質(zhì)的量濃度的負(fù)對(duì)數(shù)；由于Kw＝c（H＋）·c（OH－），因此：pOH＋pH＝－lgKw，室溫下，同一溶液的pOH＋pH＝14；無(wú)論什么溫度下，當(dāng)c（H＋）＝c（OH－）或pOH＝pH時(shí)，就是中性溶液。

五、pH與pM

【例5】（2013江蘇·14）一定溫度下，三種碳酸鹽MCO3（M：Mg2＋、Ca2＋、Mn2＋）的沉淀溶解平衡曲線如下圖所示。已知：pM＝－lgc（M），p（CO2－3）＝－lg c（CO2－3）。下列說(shuō)法正確的是（ ）

【解析】pH越大，c（H＋）越??；同理pM、p數(shù)值越大，對(duì)應(yīng)的實(shí)際濃度越小。而MgCO3、CaCO3、MnCO3是同類型的難溶物，因此MgCO3、CaCO3、MnCO3的Ksp依次減小，A錯(cuò)誤；a點(diǎn)在斜線上，表示MnCO3溶液是飽和溶液，a點(diǎn)又在角平分線上，故c（Mn2＋）＝，B正確；b點(diǎn)在斜線上，表示CaCO3溶液是飽和溶液，但b點(diǎn)位于斜線與角平分線交點(diǎn)下方，b點(diǎn)pM＜p（），圖中數(shù)值越大，實(shí)際濃度越小，故c（Ca2＋）＞c（），C錯(cuò)誤；c點(diǎn)在曲線上方，可表示MgCO3的不飽和溶液，c點(diǎn)位于斜線與角平分線上方，p（）＜pM，且圖線中數(shù)值越大，實(shí)際濃度越小，故c（Mg2＋）＜c（），D正確。

【答案】BD

【點(diǎn)撥】能根據(jù)pH定義認(rèn)識(shí)pM、p；根據(jù)pH越大，c（H＋）越小的關(guān)系認(rèn)識(shí)到當(dāng)p＜pM時(shí)，；當(dāng)＝pM時(shí)，；當(dāng)時(shí)，；三條實(shí)線中，每條實(shí)線上的點(diǎn)都表示飽和溶液，實(shí)線上方的點(diǎn)都表示不飽和溶液，實(shí)線下方的點(diǎn)都表示過(guò)飽和溶液。

六、pH與弱電解質(zhì)平衡體系中各微粒濃度變化

【例6】（2015浙江·12）40℃時(shí)，在氨－水體系中不斷通入CO2，各種離子的變化趨勢(shì)如下圖所示。下列說(shuō)法不正確的是（ ）

C．隨著CO2的通入不斷增大

D．在溶液中pH不斷降低的過(guò)程中，有含NH2COO－的中間產(chǎn)物生成

【解析】過(guò)pH＝9．0的點(diǎn)作橫軸的垂線與圖中五條曲線有五個(gè)不同的交點(diǎn)，從圖中可以看出：c（NH＋4）＞c（HCO－3）＞c（NH2COO－）＞c（CO2－3），A正確；根據(jù)溶液中各離子的電荷守恒，得出：c（NH＋4）＋c（H＋）＝2c（CO2－3）＋c（HCO－3）＋c（NH2COO－）＋c（OH－），B正確；隨著CO2的通入，溫度一定，氨水的電離平衡常數(shù)Kb不變，而從圖中可以看出，是不斷增大的，因此不斷減小，C錯(cuò)誤；在溶液中pH不斷降低的過(guò)程中，有含NH2COO－的中間產(chǎn)物生成，D正確。

【答案】C

【點(diǎn)撥】學(xué)生要能夠從圖中獲取解題的有用信息，圖中所含幾種粒子及粒子濃度的變化趨勢(shì)特別是橫軸與縱軸表示的意義及數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，pH相同時(shí)，各微粒的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)越大，該微粒的物質(zhì)的量濃度越大。

（作者單位：湖北省隨州市曾都區(qū)第一高級(jí)中學(xué)）