『壹』 化學 怎麼計算物質的PH值
pH值計算的基本方法,是根據pH值的定義來計算。
答:
即
當然計算pH值時一定要注意以下幾點。
1:酸性溶液中,一定要根據進行計算,若是在鹼性溶液中,應先求出的濃度,然後根據常溫下水的離子積常數再求出的濃度。
2:當酸提供的很小時,不能忽略水電離出的,同樣當鹼提供的很小時,不能忽略水電離出的。
3:注意無論酸稀釋多少倍,常溫下值總是,而無論鹼稀釋多少倍,常溫下pH值總是
4:當相加、減的兩個量相差100倍以上時,小的可以忽略
溶液PH計算的整體思路是:根據PH的定義PH=-lgc(H+),溶液PH計算的核心是確定溶液中的c(H+)相對大小。
一、單一溶液的PH的計算
若該溶液是酸性溶液,必先確定c(H+),再進行PH的計算。若該溶液是鹼性溶液,必先確定c(OH-),可根據c(H+)·c(OH-)=Kw換算成c(H+),再求PH,或引用PH定義,由c(OH-)直接求POH,再根據PH+POH=PKw,換算出PH。
例1、求室溫下1.0×10-3mol/L的Ba(OH)2溶液的PH。
解析:由題意c(OH-)=2.0×10-3mol/L,c(H+)·c(OH-)=Kw,c(H+)= Kw/
c(OH-)=5.0×10-12mol/L,PH=-lgc(H+)=-lg5.0×10-12=11.3。
或由題意c(OH-)=2.0×10-3mol/L,POH=-lgc(OH-)=-lg2.0×10-3=2.7,PH+POH=PKw,PH+2.7=14,PH=11.3。
二、溶液稀釋後的PH的計算
1、強酸或強鹼的稀釋
在稀釋強酸或強鹼時,當它們的濃度大於10-5mol/L時,不考慮水的電離;當它們的濃度小於10-5mol/L時,應考慮水的電離。
如PH=6的鹽酸,稀釋100倍,稀釋後PH≈7(不能大於7);PH=8的氫氧化鈉溶液,稀釋100倍,稀釋後PH≈7(不能小於7);PH=3的鹽酸,稀釋100倍,稀釋後PH=5;PH=10的氫氧化鈉溶液,稀釋100倍,稀釋後PH=8。
例2、室溫時將PH=5的硫酸溶液稀釋1000倍後,則c(H+):c(SO42-)是( )
A. 2:1 B. 21:1 C. 20:1 D. 22:1
解析:PH=5時,c(H+)酸=1×10-5mol/L,c(SO42-)=5×10-6mol/L,稀釋1000倍後,由硫酸電離出的c(H+)酸=1×10-8mol/L,c(SO42-)=5×10-9mol/L,考慮水的電離受硫酸的抑制,設水電離出的c(H+)為xmol/L,故水電離出的c(OH-)也為xmol/L,根據水的離子積在室溫時為一常量,得方程(x+10-8)·x=10-14,解得x=9.5×10-8,故c(H+):c(SO42-)=[c(H+)酸+c(H+)水]:
c(SO42-)=10.5×10-8 mol/L: 5×10-9mol/L=21:1,故應選B。
2、弱酸或弱鹼的稀釋
在稀釋弱酸或弱鹼過程中有濃度的變化,又有電離平衡的移動,不能求得具體數值,只能確定其PH范圍。
如PH=3的醋酸溶液,稀釋100倍,稀釋後3<PH<5;PH=10的氨水,稀釋100倍,稀釋後8<PH<10;PH=3的酸溶液,稀釋100倍,稀釋後3<PH≤5;PH=10的鹼溶液,稀釋100倍,稀釋後8≤PH<10。
例3、PH=11的氨水溶液和氫氧化鈉溶液,用蒸餾水稀釋100倍,二者的PH的關系是( )
A.氨水的PH大於氫氧化鈉的PH
B.氨水的PH小於氫氧化鈉的PH
C.都比原來小
D.氨水比原來的大,氫氧化鈉比原來的小
解析:氨水為弱鹼,氫氧化鈉為強鹼,稀釋100倍之後,氨水的9<PH<11,而氫氧化鈉溶液的PH=9。故選A、C。
三、溶液混合後的PH的計算
兩種溶液混合後,首先應考慮是否發生化學變化,其次考慮溶液總體積變化,一般來說溶液的體積沒有加和性,但稀溶液混合時,常不考慮混合後溶液的體積的變化,而取其體積之和(除非有特殊說明)。
1、兩強酸混合後的PH的計算
先求混合後的c(H+)混,再直接求PH。即:c(H+)混=[ c(H+)1×V1+ c(H+)2×V2]/(V1+ V2)。
例4、PH=4的鹽酸和PH=2的鹽酸等體積混合後,溶液的PH最接近於( )
A.2.0 B. 2.3 C. 3.5 D. 3.7
解析:由題意PH=4的鹽酸,c(H+)1=1.0×10-4mol/L;PH=2的鹽酸,c(H+)2=1.0×10-2mol/L。c(H+)混=(1.0×10-4mol/L×V
+1.0×10-2mol/L×V)/2V=5.0×10-3mol/L,PH= 2.3。故應選B。
2、兩強鹼混合後的PH的計算
先求混合後的c(OH-)混,再間接求PH。即:c(OH-)混=[ c(OH-)1×V1+ c(OH-)2×V2]/(V1+
V2)。
知識拓展——0.3規則(近似規則)
若兩種強酸溶液或兩種強鹼溶液等體積混合,且其PH相差2個或2 個以上時,混合液的PH有如下近似規律:
兩強酸等體積混合時,混合液的PH=PH小+0.3;
兩強鹼等體積混合時,混合液的PH=PH大-0.3。
如上述例4若用0.3規則,就很方便,混合液的PH= PH小+0.3=2+0.3= 2.3。
3、強酸與強鹼溶液混合後的PH的計算
根據n(H+)與n(OH-)的相對大小先判斷酸、鹼的過量情況。
⑴強酸與強鹼恰好完全反應,溶液呈中性,PH=7。
⑵若酸過量,溶液呈酸性,n(H+)>n(OH-),c(H+)混=[ n(H+)-n(OH-)]/V總。
⑶若鹼過量,溶液呈鹼性,n(OH-)>n(H+),c(OH-)混=[ n(OH-)-n(H+)]/V總,再求出c(H+)混。
例5、60ml0.5mol/LNaOH溶液和40ml0.4mol/L硫酸混合後,溶液的PH最接近於( )
A. 0.5 B. 1.7 C. 2 D. 13.2
解析:由題意知,酸鹼中和反應後,酸過量,c(H+)混=[
n(H+)-n(OH-)]/V總=(0.032mol-0.03mol)/0.1L=0.02mol/L,PH=1.7,故應選B。
⑷若未標明酸鹼的強弱,混合後溶液PH不定,應分析討論。
①若強酸(PH1)和強鹼(PH2)等體積混合,PH1+ PH2=14,則溶液呈中性,PH=7;PH1+
PH2>14,則溶液呈鹼性,PH>7;PH1+ PH2<14,則溶液呈酸性,PH<7。
②若酸(PH1)和鹼(PH2)等體積混合,PH1+
PH2=14,若為強酸與強鹼,則恰好反應,PH=7;若為弱酸與強鹼,則酸有剩餘,PH<7;若為強酸與弱鹼,則鹼有剩餘,PH>7。
例6、在室溫下等體積的酸和鹼的溶液,混合後PH一定小於7的是( )
A.PH=3的硝酸和PH=11的氫氧化鈉溶液
B.PH=3的鹽酸和PH=11的氨水
C.PH=3的硫酸和PH=11的氫氧化鈉溶液
D.PH=3的醋酸和PH=11的氫氧化鈉溶液
解析:A、C兩選項為強酸與強鹼的混合,且PH1+ PH2=14,則溶液呈中性,PH=7。B選項為強酸與弱鹼的混合,且PH1+
PH2=14,則溶液呈鹼性,PH>7。D選項為弱酸與強鹼的混合,且PH1+ PH2=14,則溶液呈酸性,PH<7。故應選D。
注意:在相關計算過程中,應遵守「酸按酸,鹼按鹼,同強混合在之間,異強混合看過量」。