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【转载】高中化学选修4的辅导十  

2014-01-23 11:02:12|  分类: 化学辅导 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文转载自jshlshzhzh《高中化学选修4的辅导十》

关于水的电离平衡和溶液的pH值(下)

      pH计算题的几点注意点:

1、可以记住:lg2=0.3  lg3=0.5  lg5=0.7

2、必须记住:碱溶液必须通过 pH→pOH→C(OH-)→C(OH-)→pOH→pH 的途径计算。

3、不同浓度的同种酸(或碱)混合时,如果pH相差≥2即氢离子(或氢氧根离子)浓度相差≥100倍时,较稀的一种就可以看作是水。

     pH计算的例题解析:(以下均为常温)

  1、计算下列各溶液的pH值以及该溶液中由水电离出的氢离子浓度:

①0.1mol/L的盐酸;

②0.1mol/L的氢氧化钠溶液

③0.1mol/L的醋酸(电离度=1%);

④0.002mol/L的氨水(电离度=5%)。

解:①0.1mol/L的盐酸中氢离子浓度=0.1mol/L.【如果认为溶液中的氢离子浓度=0.1+由水电离出的氢离子浓度,则只能白白地增加解题的麻烦程度,不会影响计算结果。因为从后面可以看出,由水电离出的氢离子浓度比起0.1来,实在是太小太小了,完全可以忽略不计!!!】所以pH=?lg0.1=1;在盐酸中,氢氧根离子全部是由水电离产生的,而且等于由水电离出的氢离子(水不可能只电离出氢氧根离子),由pH=1推出pOH=13再推出氢氧根离子浓度=10-13(次方。下同)mol/L再推出:在0.1mol/L的盐酸中,由水电离出的氢离子浓度=10-13mol/L

②0.1mol/L的氢氧化钠溶液中的氢氧根离子浓度=0.1mol/L【同上】所以pOH=1推出pH=13;在氢氧化钠溶液中,氢离子全部是由水电离生成的,由pH=13推出:

在0.1mol/L的氢氧化钠溶液中,由水电离出的氢离子浓度=10-13mol/L

③0.1mol/L的醋酸(电离度=1%)中,氢离子浓度=0.1mol/L×1%=0.001mol/L,所以pH=3;在醋酸中,氢氧根离子全部是由水电离产生的,而且等于由水电离出的氢离子,由pH=3推出pOH=11再推出氢氧根离子浓度

=10-11mol/L      再推出由水电离出的氢离子浓度=10-11mol/L。

由①和③可知,在酸的溶液【注意:不是酸性溶液!】中,如果已知“由水电离出的氢离子浓度”,实际上是告诉你溶液中的氢氧根离子浓度。

④0.002mol/L的氨水(电离度=5%)中,氢氧根离子浓度=0.002mol/L×5%=0.0001mol/L=10-4mol/L,所以,pOH=4推出pH=10;在氨水中,氢离子全部是由水电离产生的,所以,由水电离出的氢离子浓度=10-10mol/L。

由②和④可知,在碱的溶液【注意:不是碱性溶液!】中,如果已知“由水电离出的氢离子浓度”,实际上是告诉你溶液中的氢离子总浓度。

由③和④可知,只知道弱酸或弱碱的浓度,是不能够求出溶液的pH值的。弱酸溶液的pH,弱碱溶液的pOH都大于酸浓度或碱浓度的负对数值。这一特点可以用来证明该酸或碱是弱酸或弱碱。

本题中给出的都是一元酸碱,若是二元强酸,强碱,则必须由酸碱浓度变为氢离子或氢氧根离子浓度,才能进行pH计算!!!

2、将下列溶液分别加水,稀释至原体积的100倍,求稀释后溶液的pH值。

①pH=2的硫酸;

②pH=12的氢氧化钠溶液;

③pH=3的醋酸;

④pH=10的氨水。

解①pH=2的硫酸中,氢离子浓度=10-2mol/L.(注意:已知pH值时,不需要再考虑是二元酸。)因为硫酸是强酸,已经完全电离,所以稀释过程中,不会再产生氢离子,加水稀释至原体积的100倍,氢离子浓度将减小为原来的百分之一,即成为10-4mol/L,所以稀释后溶液的pH=4。

②pH=12的氢氧化钠溶液中,氢离子浓度=10-12mol/L,加水稀释至原体积的100倍,氢离子浓度将减小为原来的百分之一,即成为10-14mol/L,所以稀释后溶液的pH=14。注意,以上解法是错误的!!!怎么氢氧化钠溶液稀释后,碱性反而会增强呢???错误出在什么地方了?原来,在碱溶液稀释时,碱被稀释,氢氧根离子浓度变小!氢离子浓度是变大的!而上面的方法却是把氢离子浓度变小了!所以,正确的解法是:

pH=12的氢氧化钠溶液,pOH=2,氢氧根离子浓度=10-2mol/L,加水稀释至原体积的100倍,氢氧根离子浓度变为10-4mol/L,此时,pOH=4,推出pH=10 。

比较①和②,可以看出,强酸强碱溶液,加水稀释到原体积的10n倍时,pH值改变n个单位,向7靠拢(不能越过7!)。如pH=6的盐酸加水稀释到原体积的1000倍,pH值不可能变为9,而是约为7.

③pH=3的醋酸和④pH=10的氨水,加水稀释至原体积的100倍时,由于稀释过程中,能够继续产生氢离子或氢氧根离子,所以它们的氢离子或氢氧根离子不会减小到原来的百分之一,pH值也就不会改变2,改变值比2要小,由于无法确定电离度,所以无法计算。但要知道:弱酸弱碱溶液,加水稀释到原体积的10n倍时,pH值改变小于n个单位,向7靠拢(不能越过7!)。这一特点可以用来证明该酸或碱是弱酸或弱碱。

3、将下列各组中的两种溶液等体积混合,求混合后溶液的pH值。

①pH=2的盐酸和水;

②pH=2的盐酸和pH=5的盐酸;

③pH=2的盐酸和pH=10的氢氧化钠溶液。

解①pH=2的盐酸中氢离子浓度为10-2mol/L,和水等体积混合后,氢离子浓度减小到原来的一半,成为5×10-3mol/L,所以,pH=?lg5×10-3=3?lg5=3?0.7=2.3

②pH=2的盐酸中氢离子浓度为10-2mol/L,pH=5的盐酸中氢离子浓度为10-5mol/L,混合后,溶液中的氢离子浓度=(10-2mol/L+10-5mol/L)/2≈10-2mol/L/2=5×10-3mol/L,所以,pH=?lg5×10-3=3?lg5=3?0.7=2.3

③pH=2的盐酸中氢离子浓度为10-2mol/L,pH=10的氢氧化钠溶液中氢氧根离子浓度为10-4mol/L,

混合后,溶液中的氢离子浓度

=(10-2mol/L-10-4mol/L)/2≈10-2mol/L/2=5×10-3mol/L,

所以,pH=?lg5×10-3=3?lg5=3?0.7=2.3

(你可以试试,上面两小题,不取近似值,能够求出什么结果。)

强酸强碱溶液,加水稀释到原体积的2倍时,pH值改变0.3个单位,向7靠拢(不能越过7!)。

4、如果下列各组溶液混合后,pH都等于7,求各组溶液中V(HCl)/ V(NaOH) 。

①pH=3的盐酸和pH=11的氢氧化钠溶液;

②pH=3的盐酸和pH=10的氢氧化钠溶液;

③pH=3的盐酸和pH=13的氢氧化钠溶液。

解:①pH=3的盐酸,氢离子浓度=10-3mol/L;pH=11的氢氧化钠溶液,pOH=3,氢氧根离子浓度=10-3mol/L;所以应该是等体积混合就恰好完全中和:

V(HCl)/ V(NaOH)=1:1

②pH=3的盐酸,氢离子浓度=10-3mol/L;pH=10的氢氧化钠溶液,pOH=4,氢氧根离子浓度=10-4mol/L;盐酸中的氢离子浓度是氢氧化钠溶液中的氢氧根离子浓度的10倍,所以应该是盐酸体积是氢氧化钠溶液体积的十分之一混合就恰好完全中和:V(HCl)/ V(NaOH)=1:10

③pH=3的盐酸,氢离子浓度=10-3mol/L;pH=13的氢氧化钠溶液,pOH=1,氢氧根离子浓度=10-1mol/L;盐酸中的氢离子浓度是氢氧化钠溶液中的氢氧根离子浓度的1/100,所以应该是盐酸体积是氢氧化钠溶液体积的100倍混合就恰好完全中和:V(HCl)/ V(NaOH)=100:1

看懂上面的计算原理后,注意观察条件与结论:

pH=a的强酸和pH=b的强碱溶液混合后如果有pH=7,

则V(酸)/ V(碱)与a、b有如下关系:

①若a+b=14,则V(酸)/ V(碱)=1 :1  ;

②若a+b<14,则是酸浓碱稀,

V(酸)/ V(碱)=1 :1 014?a?b ;

 ③若a+b>14,则是碱浓酸稀,

V(酸)/ V(碱)=1 0a+b?14 :1

      你也可以把它们统一成一个来记。(记的目的是这类题可以一眼看出答案。)

   5、pH=3的盐酸99mL和pH=11的氢氧化钠溶液101mL混合后,溶液的pH=?(看做体积守恒)

     解:pH=3的盐酸,氢离子浓度=10-3mol/L;pH=11的氢氧化钠溶液,pOH=3,氢氧根离子浓度=10-3mol/L;显然是碱过量,所以求混合后过量的氢氧根离子浓度:

C(OH-)=10-3mol/L(101mL?99mL)/ (101mL+99mL)

=10?5mol/L

pOH=5  pH=9

【体会一下上述“pH计算题的几点注意点”中的第二点】特别提醒:如果题目中的温度为100℃,则有pH+pOH=12,pH=6时为中性。

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