有关酸溶液稀释pH变化曲线考题分析

摘 要：有关酸溶液稀释pH变化曲线考题在近几年高考试题中时有出现，选取几则有关考题典例，对其归类分析探讨，以提高学生解决这一类问题的能力.

关键词：酸溶液；pH；曲线；分析

作者简介：袁春华（1978-），男，江苏海门人，本科，中学高级教师，研究方向：高中化学教学.

弱酸溶液中存在电离平衡，加水稀释促进了弱酸的电离，c（H+）减小的程度比同浓度的强酸小，因此相同pH的弱酸和强酸稀释后，强酸的pH变化大，弱酸的pH变化小.根据酸溶液稀释的pH变化曲线，可以判断酸的相对强弱、比较酸的浓度大小、计算弱酸的电离常数、判断酸中和酸所用NaOH的量、判断酸溶液中水的电离程度大小等.

一、判断酸的相对强弱

强酸溶液稀释后pH变化大，弱酸溶液稀释后pH变化小；由于强酸溶液中不存在电离平衡，强酸溶液每稀释10倍pH减小1个单位，而弱酸pH减小不到1个单位.

案例1 pH=2的两酸溶液HA、HB各1mL，分别加水稀释到1000mL，其pH与溶液体积（V）的关系如图所示，下列说法不正确的是

A.HA、HB两种酸溶液的物质的量浓度一定相等

B.稀释后，HA酸溶液的酸性比HB酸溶液弱

C.若a=5，则HA是强酸，HB是弱酸

D.若2

分析 pH相同的两种酸溶液，由于弱酸溶液中存在电离平衡，溶液稀释后强酸溶液中c（H+）变化大于弱酸溶液中c（H+）的变化，即强酸的pH变化大于弱酸的pH变化.

解析 pH=2的两酸溶液HA、HB稀释后，酸HA的pH变化大于酸HB，因此酸性：HA>HB.pH相同的两种酸溶液，弱酸的浓度大，A错误；稀释后，酸HA溶液的c（H+）小，因此HA溶液的酸性比酸HB溶液弱，B正确；pH=2的两酸溶液HA、HB稀释到1000倍，酸HA的pH变化3个单位，a=5，则HA是强酸，HB是弱酸，C正确；若2

二、根据曲线中的点计算酸的电离常数

知道了酸的浓度，根据酸稀释过程中某一点的c（H+）的数值，利用电离常数表达式，就可以计算弱酸的电离常数.

案例2 T℃时，浓度均为1mol/L的两种弱酸HA、HB中不断加水稀释，并用pH传感器测定溶液pH.所得溶液pH的两倍（2pH）与溶液浓度的对数（lgc）的关系如图所示.下列叙述错误的是

已知：①HA的电离平衡常数：

Ka=c（H+）×c（A-）c（HA）-c（A-）≈c2（H+）c（HA）

② pKa=-lgKa

A 酸性：HA>HB

B a点对应的溶液中：c（HA）=01mol/L，c（H+）=001mol/L

C T℃时，弱酸HB的pKa≈5

D 弱酸的Ka随溶液浓度的降低而增大

分析 弱酸HA的电离平衡：HAH++A-，电离常数Ka=cH+·cA-cHA，计算中要作近似处理，由于弱酸电离程度很小，因此c（HA）-c（A-）≈c（HA）.

解析 从图中得到，浓度相等的时候，HB溶液的pH更高，所以说明HB的酸性更弱， A正确；a点溶液的纵坐标为4，即溶液的pH为2（注意纵坐标为pH的2倍），所以c（H+）=001mol/L，a点溶液的横坐标为-1，即lgc（HA）=-1，所以c（HA）=01mol/L，B正确；从图中得到，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正确；Ka是电离平衡常数，其数值只与温度相关，温度不变，Ka的值不变，D错误.

点评 本题关键是要理解题目中坐标的含义，纵坐标的数值是pH的两倍，横坐标是溶液浓度的对数，要通过横坐标计算溶液的浓度.

三、判断中和pH相同的两种酸所用NaOH的量

pH相同的两种酸溶液，弱酸的浓度大，中和等体积pH相同的两种酸溶液，弱酸消耗NaOH的量多.

案例3 常温下，将pH均为3，体积均为V0的HA和HB溶液，分别加水稀释至体积V，pH随1gVV0的变化如右图所示.下列说法正确的是

A 稀释相同倍数时：c（A-）>c（B-）

B a、b两点消耗NaOH的量：b>a

C 溶液中离子总物质的量：b>c>a

D 溶液中离子总浓度：a>b>c

分析 浓度相同的两种酸，pH大小不同，或根据酸稀释过程中溶液的pH变化，判断出酸的相对强弱.弱酸电离程度小，pH相同的两种酸，弱酸的浓度大，pH相同体积相同的两种酸溶液弱酸中和NaOH的量多.

解析 根据图像当lgVV0=2时，HA溶液的pH=5，HB溶液的3HB，溶液中c（A-）a，溶液中离子总物质的量：b>a>c，C错误；c点pH大于a点，c点溶液中c（A-）c，b、c点溶液的pH相等，b、c點两溶液中的电荷守恒分别为c（H+）=c（B-）+c（OH-）、c（H+）=c（A-）+c（OH-），溶液中离子总浓度：b=c，溶液中离子总浓度：a>b=c，D错误.

四、判断酸溶液稀释过程中水和电离程度大小

酸在水溶液中电离出H+，抑制了水的电离.比较酸溶液中水的电离程度大小，就要比较溶液中c（H+），c（H+）越大水的电离程度越小，反之水的电离程度越大.

案例4 室温时，1mol/L的HA和1mol/L的HB两种酸溶液，起始时的体积均为V0，分别向两溶液中加水进行稀释，所得曲线如图所示.下列说法错误的是

A M点溶液中c（A-）等于N点溶液中c（B-）

B HA的电离常数约为10-4

C 浓度均为01mol/L的NaA和HA混合溶液的pH<7

D 水的电离程度M>N>P

解析 由图中信息可知，1mol/L的HA和1mol/L的HB两种酸溶液的pH分别为2和0，所以HA是弱酸、HB是强酸，HB已完全电离.两溶液浓度和体积均相等，两溶液中所含一元酸的物质的量相等.M点溶液和N点溶液的pH都等于3，由电荷守恒可知，M点溶液中c（A-）等于N点溶液中c（B-），A正确；1mol/L的HA溶液的pH为2，c（A-）=c（H+）=001mol/L，c（HA） ≈1mol/L，则HA的电离常数约为10-4，B正确；浓度均为01mol/L的NaA和HA混合溶液中，c（HA） ≈c（A-），根据电离常数的表达式可知，c（H+）=Ka（HA）= 10-4mol/L，所以該溶液的pH<7，C正确；M、N两点的溶液的pH相同，c（H+）相同，水的电离程度相同，P点pH比M点小，P点c（H+）比M点大，对水的电离抑制程度大，因此水的电离程度：M=N>P，D不正确.

总之，酸溶液稀释pH变化是高考常考内容，关键是要理解弱酸在稀释过程中促进了弱酸的电离，同pH的强酸和弱酸相比，弱酸的浓度大，稀释后pH变化小.

参考文献：

[1]张军，廖传珠，张秀球等.2017年高考化学复习试题精粹[J].中学化学教学参考，2017（Z1）：63-135.

[2]柴勇聚焦电离平衡和水解平衡的考查角度[J].试题与研究，2016（32）：8-12.

[3]王琰，崔建军，姚维明2016年高考理科综合模拟试题（三）[J].山西教育（招考），2016（Z2）：118-133.