怎样理解“由水电离出的氢离子浓度=10的-a次方摩尔每升”

怎样理解“由水电离出的氢离子浓度=10的-a次方摩尔每升” –a 怎样理解“由水电离出的氢离子浓度=10 mol/L” –a “由水电离出的氢离子浓度=10 mol/L”这句话能够推出什么，是令许多同学困惑的问题。我认为，主要原因是这是一个逆向思维的问题。由于思维所需要的知识不清楚，所以导致了思维混乱。为了解决这一难题，本文拟做以下尝试。 为了能够解决本文题目提出的问题，你必须能够真正地看懂以下例题。 例一:求常温下0.1mol/L的盐酸溶液中，由水电离出的氢离子浓度以及溶液的pH值。 我们知道，盐酸是强酸，在溶液中是完全电离的。也就是说，由HCl电离出的氢离子浓度,0.1mol/L，设由水电离出的氢离子浓度, x mol/L，那么由水电离出的氢氧根离子浓度也, x mol/L，根据水的离子积常数有: -142-14Kw,(0.1，x)x , 10 展开得: x，0.1x,10,0解此一元二次方程， -13得x,10 mol/L 。如果你自己动手解一下，就会发现很麻烦。实际上，因为x比起0.1来，完全可以忽略不计，所以，Kw,(0.1，x)x,0.1×x -14-13, 10 x,10 mol/L 要简便的多。 +溶液的pH值,,lgc(H),,lg(0.1，x),,lg 0.1, 1 -13答案: 常温下0.1mol/L的盐酸溶液中，由水电离出的氢离子浓度,10 mol/L ,溶液的pH值,1 。 实际上，不仅是盐酸，就是硫酸、醋酸等等，只要由酸电离出的氢离 -13子浓度,0.1mol/L，就有由水电离出的氢离子浓度,10 mol/L ,溶液的pH值,1 。 结论1:在酸的溶液中【注意～不是酸性溶液～】，由水电离出的氢离子 1 -a 浓度,由水电离出的氢氧根离子浓度,如果它,10mol/L(a,7)，溶液的pH值,14,a 。(你得花点儿时间，对照上面的例题，好好理解一下这几句话的含义。) 例二:求常温下0.1mol/L的氢氧化钠溶液中，由水电离出的氢离子浓度以及溶液的pH值。 我们知道，氢氧化钠是强碱，在溶液中是完全电离的。也就是说，由NaOH电离出的氢氧根离子浓度,0.1mol/L，设由水电离出的氢氧根离子浓度, x mol/L，那么由水电离出的氢离子浓度也, x mol/L，根据水的 -142-14离子积常数有:Kw,x(0.1，x), 10 展开得: x，0.1x,10,0解 -13此一元二次方程，得x,10 mol/L 。如果你自己动手解一下，就会发现很麻烦。实际上，因为x比起0.1来，完全可以忽略不计，所以，Kw,x -14-13(0.1，x),0.1 x, 10 x,10 mol/L 要简便的多。 +-13溶液的pH值,,lgc(H),,lg x ,,lg10, 13 答案: 常温下0.1mol/L的氢氧化钠溶液中，由水电离出的氢离子浓度 -13,10 mol/L ,溶液的pH值,13。 实际上，不仅是氢氧化钠，就是氢氧化钡、氨水等等，只要由碱电离 -13出的氢氧根离子浓度,0.1mol/L，就有由水电离出的氢离子浓度,10 mol/L ,溶液的pH值,13 。 结论2:在碱的溶液中【注意～不是碱性溶液～】，由水电离出的氢离子 -a 浓度,由水电离出的氢氧根离子浓度,如果它,10mol/L(a,7)，溶液的pH值, a 。(你得花点儿时间，对照上面的例题，好好理解一下这几句话的含义。再和结论1对照比较一下。) 2 -5例三:求常温下0.1mol/L的醋酸钠溶液(已知Ka,1.8×10)()CH3COOH 中，由水电离出的氢离子浓度以及溶液的pH值。 我们知道，醋酸钠完全电离，是不会电离出氢离子、氢氧根离子的， 所以，此溶液中的氢离子和氢氧根离子全部是由水电离出的～ 对于此题的解法，中学阶段不做要求，所以，我们详细写一下: 设醋酸根离子水解生成的氢氧根离子浓度为xmol/L。 ,,在醋酸钠溶液中:CHCOO，HOCHCOOH，OH 323 起始浓度: 0.1 【常数】 0 0 转变浓度: x x x 平衡浓度: 0.1,x?0.1 x x , c(CHCOOH)×c(OH) 3 水解平衡常数Kh, , c(CHCOO) 3 把分子、分母都乘以此条件下溶液中的氢离子浓度: ,+ c(CHCOOH)×c(OH)×c(H) 3 水解平衡常数Kh, ,+ c(CHCOO)×c(H) 3 仔细看看，上式中红色部分是Kw，黑色部分是Ka的倒数。()CH3COOH 所以:醋酸根离子水解的水解平衡常数 -14-5-10 2Kh,kw/ Ka,10/(1.8×10),5.6×10 , x/0.1【上式】 ()CH3COOH -6解之: x,7.5×10 所以，溶液中的氢离子浓度,由水电离出的氢 -6-9离子浓度,kw/(7.5×10),1.3×10 -9 pH,,lg(1.3×10),9,lg1.3?9 答案:常温下0.1mol/L的醋酸钠溶液中，由水电离出的氢离子 3 -9浓度?1×10mol/L，溶液的pH值?9 。 结论3:在水解显碱性的盐的溶液中，氢离子和氢氧根离子全部是由水电离出的，由水电离出的氢离子浓度,由水电离出的氢氧 -a 根离子浓度,如果由水电离出的氢离子浓度,10mol/L(a,7)，溶液的pH值, a 。 例四:求常温下0.1mol/L的氯化铵溶液(已知Kb,1.8()NH3?H2O -5×10)中，由水电离出的氢离子浓度以及溶液的pH值。 我们知道，氯化铵完全电离，是不会电离出氢离子、氢氧根离子的，所以，此溶液中的氢离子和氢氧根离子全部是由水电离出的～ 同上，在氯化铵溶液中，存在如下平衡: ，， NH ， HO NH?HO ， H 4232 起始浓度: 0.1 【常数】 0 0 转变浓度: x x x 平衡浓度: 0.1,x?0.1 x x 如上所述，铵根离子水解的水解平衡常数 -14-5-10 2Kh,kw/ Kb,10/(1.8×10),5.6×10 , x/0.1【上式】 ()NH3?H2O -6解之: x,7.5×10 所以，溶液中的氢离子浓度,由水电离出的氢 -6-6离子浓度,7.5×10 mol/L pH,,lg(7.5×10),6,lg7.5?5 结论4:在水解显酸性的盐的溶液中，氢离子和氢氧根离子全部是由水电离出的，由水电离出的氢离子浓度,由水电离出的氢氧 -a 根离子浓度,如果由水电离出的氢离子浓度,10mol/L(a,7)，溶液的pH值, a 。 (你注意到那个(a,7)与前面3个例题不同 4 了吗,这个非常重要。) 如果你感觉自己真的懂了，那么你应该能够做对下面的这个题目: –a 某溶液中由水电离出的氢离子浓度=10 mol/L，那么，?当a=12时;?当a=3时;此溶液中的溶质可能为下列选项中的( )，相应的pH是( )。 A(CuSO B(KOH C(HSO D(NaCO 42423 答案在下页。 5 答案:?当a=12时;此溶液中的溶质可能为下列选项中的(B、C、D)，相应的pH是(12、2、12)。【注意对应关系】 ?当a=3时;此溶液中的溶质可能为下列选项中的( A )，相应的pH是( 3 )。 怎么样,做对了没有,如果没有，建议你再从头重新看本文。 –a 结论:已知条件是:“由水电离出的氢离子浓度=10 mol/L”，要推出溶液的pH值时，首先看a是大于7还是小于7。如果是a,7， –7 也就是说由水电离出的氢离子浓度,10 mol/L，则pH的可能性有2种:1、pH,a 【此时溶液显碱性，溶质可能是碱或者水解显碱性的盐。】;2、pH,14,a 【此时溶液显酸性，溶质是酸。】。如果是a –7 ,7，也就是说由水电离出的氢离子浓度,10 mol/L，则pH的可能性只有1种: pH,a 【此时溶液显酸性，溶质是水解显酸性的盐。】。 附注:在本文讨论的范围中，像NaHSO、NaHSO、NaHPO这4324 样能够电离出氢离子并且不水解或者水解弱于电离的酸式盐，应该按照酸对待; 像 NaHCO 、NaHPO 、NaHS这样能够电离出氢324 离子但是水解强于电离的酸式盐，应该按照水解显碱性的盐对待。如果不理解这个附注，可以不管它。 6