有關酸溶液稀釋pH變化曲線考題分析

摘 要：有關酸溶液稀釋pH變化曲線考題在近幾年高考試題中時有出現(xiàn)，選取幾則有關考題典例，對其歸類分析探討，以提高學生解決這一類問題的能力.

關鍵詞：酸溶液；pH；曲線；分析

作者簡介：袁春華（1978-），男，江蘇海門人，本科，中學高級教師，研究方向：高中化學教學.

弱酸溶液中存在電離平衡，加水稀釋促進了弱酸的電離，c（H+）減小的程度比同濃度的強酸小，因此相同pH的弱酸和強酸稀釋后，強酸的pH變化大，弱酸的pH變化小.根據(jù)酸溶液稀釋的pH變化曲線，可以判斷酸的相對強弱、比較酸的濃度大小、計算弱酸的電離常數(shù)、判斷酸中和酸所用NaOH的量、判斷酸溶液中水的電離程度大小等.

一、判斷酸的相對強弱

強酸溶液稀釋后pH變化大，弱酸溶液稀釋后pH變化小；由于強酸溶液中不存在電離平衡，強酸溶液每稀釋10倍pH減小1個單位，而弱酸pH減小不到1個單位.

案例1 pH=2的兩酸溶液HA、HB各1mL，分別加水稀釋到1000mL，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.HA、HB兩種酸溶液的物質(zhì)的量濃度一定相等

B.稀釋后，HA酸溶液的酸性比HB酸溶液弱

C.若a=5，則HA是強酸，HB是弱酸

D.若2

分析 pH相同的兩種酸溶液，由于弱酸溶液中存在電離平衡，溶液稀釋后強酸溶液中c（H+）變化大于弱酸溶液中c（H+）的變化，即強酸的pH變化大于弱酸的pH變化.

解析 pH=2的兩酸溶液HA、HB稀釋后，酸HA的pH變化大于酸HB，因此酸性：HA>HB.pH相同的兩種酸溶液，弱酸的濃度大，A錯誤；稀釋后，酸HA溶液的c（H+）小，因此HA溶液的酸性比酸HB溶液弱，B正確；pH=2的兩酸溶液HA、HB稀釋到1000倍，酸HA的pH變化3個單位，a=5，則HA是強酸，HB是弱酸，C正確；若2

二、根據(jù)曲線中的點計算酸的電離常數(shù)

知道了酸的濃度，根據(jù)酸稀釋過程中某一點的c（H+）的數(shù)值，利用電離常數(shù)表達式，就可以計算弱酸的電離常數(shù).

案例2 T℃時，濃度均為1mol/L的兩種弱酸HA、HB中不斷加水稀釋，并用pH傳感器測定溶液pH.所得溶液pH的兩倍（2pH）與溶液濃度的對數(shù)（lgc）的關系如圖所示.下列敘述錯誤的是

已知：①HA的電離平衡常數(shù)：

Ka=c（H+）×c（A-）c（HA）-c（A-）≈c2（H+）c（HA）

② pKa=-lgKa

A 酸性：HA>HB

B a點對應的溶液中：c（HA）=01mol/L，c（H+）=001mol/L

C T℃時，弱酸HB的pKa≈5

D 弱酸的Ka隨溶液濃度的降低而增大

分析 弱酸HA的電離平衡：HAH++A-，電離常數(shù)Ka=cH+·cA-cHA，計算中要作近似處理，由于弱酸電離程度很小，因此c（HA）-c（A-）≈c（HA）.

解析 從圖中得到，濃度相等的時候，HB溶液的pH更高，所以說明HB的酸性更弱， A正確；a點溶液的縱坐標為4，即溶液的pH為2（注意縱坐標為pH的2倍），所以c（H+）=001mol/L，a點溶液的橫坐標為-1，即lgc（HA）=-1，所以c（HA）=01mol/L，B正確；從圖中得到，1mol/L的HB溶液的pH=25，即c（H+）=10-25mol/L，所以

Ka≈c2（H+）c（HA）=（10-5）1=10-5，所以pKa≈5，C正確；Ka是電離平衡常數(shù)，其數(shù)值只與溫度相關，溫度不變，Ka的值不變，D錯誤.

點評 本題關鍵是要理解題目中坐標的含義，縱坐標的數(shù)值是pH的兩倍，橫坐標是溶液濃度的對數(shù)，要通過橫坐標計算溶液的濃度.

三、判斷中和pH相同的兩種酸所用NaOH的量

pH相同的兩種酸溶液，弱酸的濃度大，中和等體積pH相同的兩種酸溶液，弱酸消耗NaOH的量多.

案例3 常溫下，將pH均為3，體積均為V0的HA和HB溶液，分別加水稀釋至體積V，pH隨1gVV0的變化如右圖所示.下列說法正確的是

A 稀釋相同倍數(shù)時：c（A-）>c（B-）

B a、b兩點消耗NaOH的量：b>a

C 溶液中離子總物質(zhì)的量：b>c>a

D 溶液中離子總濃度：a>b>c

分析 濃度相同的兩種酸，pH大小不同，或根據(jù)酸稀釋過程中溶液的pH變化，判斷出酸的相對強弱.弱酸電離程度小，pH相同的兩種酸，弱酸的濃度大，pH相同體積相同的兩種酸溶液弱酸中和NaOH的量多.

解析 根據(jù)圖像當lgVV0=2時，HA溶液的pH=5，HB溶液的3HB，溶液中c（A-）a，溶液中離子總物質(zhì)的量：b>a>c，C錯誤；c點pH大于a點，c點溶液中c（A-）c，b、c點溶液的pH相等，b、c點兩溶液中的電荷守恒分別為c（H+）=c（B-）+c（OH-）、c（H+）=c（A-）+c（OH-），溶液中離子總濃度：b=c，溶液中離子總濃度：a>b=c，D錯誤.

四、判斷酸溶液稀釋過程中水和電離程度大小

酸在水溶液中電離出H+，抑制了水的電離.比較酸溶液中水的電離程度大小，就要比較溶液中c（H+），c（H+）越大水的電離程度越小，反之水的電離程度越大.

案例4 室溫時，1mol/L的HA和1mol/L的HB兩種酸溶液，起始時的體積均為V0，分別向兩溶液中加水進行稀釋，所得曲線如圖所示.下列說法錯誤的是

A M點溶液中c（A-）等于N點溶液中c（B-）

B HA的電離常數(shù)約為10-4

C 濃度均為01mol/L的NaA和HA混合溶液的pH<7

D 水的電離程度M>N>P

解析 由圖中信息可知，1mol/L的HA和1mol/L的HB兩種酸溶液的pH分別為2和0，所以HA是弱酸、HB是強酸，HB已完全電離.兩溶液濃度和體積均相等，兩溶液中所含一元酸的物質(zhì)的量相等.M點溶液和N點溶液的pH都等于3，由電荷守恒可知，M點溶液中c（A-）等于N點溶液中c（B-），A正確；1mol/L的HA溶液的pH為2，c（A-）=c（H+）=001mol/L，c（HA） ≈1mol/L，則HA的電離常數(shù)約為10-4，B正確；濃度均為01mol/L的NaA和HA混合溶液中，c（HA） ≈c（A-），根據(jù)電離常數(shù)的表達式可知，c（H+）=Ka（HA）= 10-4mol/L，所以該溶液的pH<7，C正確；M、N兩點的溶液的pH相同，c（H+）相同，水的電離程度相同，P點pH比M點小，P點c（H+）比M點大，對水的電離抑制程度大，因此水的電離程度：M=N>P，D不正確.

總之，酸溶液稀釋pH變化是高考常考內(nèi)容，關鍵是要理解弱酸在稀釋過程中促進了弱酸的電離，同pH的強酸和弱酸相比，弱酸的濃度大，稀釋后pH變化小.

參考文獻：

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