溶液中pH值的计算

溶液中有关pH的计算 1. 强酸、强碱溶液中pH值的计算． 例1：求室温条件下 0.005mol/L的H2SO4溶液的pH值 解: ∵ C（H2SO4） = 0.005mol/L ∴ [H+] = 0.005×2 = 0.01 mol/L pH = -lg[H+] = -lg0.01 = 2 例2：求室温条件下 0.005mol/L的Ba(OH)2溶液的pH值 解: ∵ C（Ba(OH)2） = 0.005mol/L ∴ [OH-] = 0.005×2 = 0.01mol/L [H+] = Kw/[OH-] = 10－14/0.01 = 10－12mol/L ∴ PH = -lg[H+] = -lg10－12 = 12 例3：已知室温条件下,某溶液的pH = 4,求此溶液中H+和OH-的浓度． 解: ∵PH =4 = -lg[H+] = 4 ∴[H+] = 10－4mol/L [OH-] = Kw/[H+] = 10－14/10－4= 10－10mol/L 2. 弱酸、弱碱溶液pH值的计算. 例4：25℃时,0.1mol/L某一元弱酸的电离度为1％,求此溶液的pH值． 解： [H+] = cα= 0.1mol/L ×1％ = 10-3 mol/L pH = 3 例5：25℃时,0.1mol/L某一元弱碱的电离度为1％,求此溶液的PH值． 解： [OH-] = cα= 0.1mol/L ×1％ = 10-3 mol/L [H+] = Kw/[OH-] = 10－14/10－3= 10－11mol/L pH = 11 说明：pH=—lg{c(H+)}，pOH=—lg{c(OH-)}且25℃时pH + pOH = 14. 例6:将pH = 3 的醋酸溶液加水稀释100倍后,所得溶液的pH值为 ( ) A. = 5 B. > 5 C. < 3 D. 3< pH < 5 分析: ∵ pH = 3 ∴ [H+] = 10-3mol/L 假设溶液体积为1L ∴ n(H+) = 10-3×1 = 10-3 mol/L 若稀释前后电离平衡不发生移动,溶液中H＋的物质的量不变,则 [H+]后 = 10-3 / 100 = 10-5 mol/L ∴ pH后 = 5 实际上加水稀释时,电离平衡将向电离方向移动,即 ∴ n(H+)后 > 10-3mol/L ∴ [H+]后 > 10-5mol/L ∴ pH后 < 5 又∵溶液稀释时, H+浓度是下降的,即[H+]后 < 10－３ mol/L ∴ pH后 > 3 ∴ D选项正确 例7: pH = 10 的氨水溶液加水稀释100倍后,所得溶液的pH值为 ( ) A. = 8 B. > 8 C. < 8 D. 8< pH < 10 分析: ∵ pH = 10 ∴ [H+] = 10-10mol/L ∴ [OH-] = 10-4mol/L 假设溶液体积为1L ∴ nOH- = 10-4×1 = 10-4 mol/L 若稀释前后电离平衡不发生移动,溶液中OH-的物质的量不变,则 ∴ [OH-]后 = 10-4 / 100 = 10-6mol/L ∴ [H+]后 = 10-8ol/L ∴ pH后 = 8 实际上加水稀释时,电离平衡将向电离方向移动,即 nOH-后 > 10-4mol/L ∴ [OH-]后 > 10-6mol/L ∴ [H+]后 < 10-8mol/L ∴ pH后 > 8 又∵溶液稀释时,OH－浓度是下降的,即[OH-]后 < 10-4 mol/L, [H+] > 10-10mol/L ∴ pH后 < 10 ∴ D选项正确 规律: 1.强酸溶液每稀释10倍,溶液的PH值增大1个单位,强碱溶液每稀释10倍,溶液的PH值减小1个单位。 2.弱酸溶液每稀释10倍,溶液的PH值增大不到1个单位,弱碱溶液每稀释10倍,溶液的PH值减小不到1个单位。 3.使酸溶液PH值增大1个单位,强酸溶液只需要稀释10倍,弱酸溶液必须稀释10倍以上。 4.使碱溶液PH值减小1个单位,强碱溶液只需要稀释10倍,弱碱溶液必须稀释10倍以上。 3.关于溶液混和或加水稀释时的pH计算． 说明：有关这类计算的对象一般是稀溶液，所以可用各组分体积之和代替混和液总体积，即V总=V1+V2+……。常忽略密度改变引起的微小体积误差。 (1).强酸溶液混和或强酸加水稀释. 例8：取0.05mL0.1mol/L的盐酸，加水至500mL，求稀释后溶液的pH. 解：∵盐酸完全电离，c(HCl)=[H+]= =1×10-5mol/L ∴pH=5. [讨论]：若将上述稀释后溶液取出1体积，再用水稀释1000倍，溶液的pH是多少？ [分析]：问题？[H+]= =10-8mol/L pH=8 [解释]：水是弱电解质也电离出H+，此时纯水中的[H+]=10-7mol/L已接近 10-5mol/L，就不可忽略不计。 [H+]= ≈1.1×10-7mol/L pH=7-lg1.1≈7 [小结]：酸性溶液无论用水怎么加以稀释，pH只会趋近于7，而不可能大于7。 练习：pH分别为3和4的盐酸，各取10mL混和，所得溶液的pH=3.5，对不对？ [H+]= ≈5.5×10-4mol/L pH=3.26 [讨论]：取pH=4的CH3COOH溶液10mL，加水稀释到100mL，求稀释后CH3COOH溶液的pH。 醋酸是弱电解质，稀释时溶液体积增大10倍，只是醋酸的浓度减小10倍，而[H+]并没有减小10倍。又醋酸的电离常数较小，[H+]= 。 = = = =3.162 [H+]2= = =3.162×10‑5mol/L pH=5-lg3,162≈4.5 (2).强碱溶液混和或强碱加水稀释. 例9：pH为13和11的NaOH溶液，分别以1∶2的体积混和，则混和液的pH是多少？ 解一：[H+]= =6.7×10-12mol/L pH=11.17 解二：[OH-]= =3.4×10-2mol/L [H+]=10-14/3.4×10-2≈2.94-13×10mol/L pH=12.53 [讨论]：哪种计算正确？ [分析]：不管溶液如何变化，[H+]和[OH-]的乘积总等于10-14。当混和时，n(OH-)增加，n(H+)也增加，此时[H+]和[OH-]的乘积大于Kw（6.7×10-12×3.4×10-2=22.78×10-14）,所以H+和OH-就要发生作用，水的电离平衡就要向左移动，消耗掉一部分H+和OH-，由于n(OH-)﹥﹥n(H+),OH-消耗量可忽略不计，而此时H+的消耗量就不能忽略不计。所以解一错误。） [小结]：碱性溶液的pH计算，应先计算[OH-]，再换算为[H+]后求pH，不能直接先计算[H+]。 练习：100mL纯水中加入1滴(1/20mL)0.4mol/LnaOH溶液，pH将发生怎样的改变？ 解：[OH-]= ≈2×10-4mol/L [H+]=10-14/2×10-4=5×10-11mol/L pH=10.3 答：pH由纯水的7突变为10.3 [小结]：可见一滴强酸或强碱的浓溶液会引起中性水溶液的pH的突变。 (3).碱溶液混和. 例10:pH=6的一元强酸和pH=8的一元强碱溶液以4∶1的体积比混和，混和液的pH是多少？ 解：pH=6 即[H+]=10-6mol/L ；pH=8 即[OH-]=10-6mol/L 因为H+和OH-等物质的量中和，反应后剩余n(H+)=4L×10-6mol/L－1L×10-6mol/L=3×10-6mol [H+]=3×10-6mol÷(4+1)L=6×10-7mol/L pH=6.22 练习：pH=6的一元强酸和pH=8的一元强碱溶液以1∶4的体积比混和，混和液的pH是多少？ 解：pH=6 即[H+]=10-6mol/L ；pH=8 即[OH-]=10-6mol/L 中和后，剩余[OH-]= =6×10-7mol/L [H+]=10-14/6×10-7=1.67×10-8mol/L pH=7.78 [小结]：酸碱混和应先判断是否恰好反应，若有过量，则由过量物质决定计算方式。 [讨论]：中和pH=3的盐酸和醋酸各100mL，需要0.1mol/LnaOH溶液的体积是否一样？(CH3COOH：K=1.75×10-5) 解：⑴.中和盐酸需NaOH的体积为 V1=10-3mol/L×0.1L÷0.1mol/L=10-3L=1mL ⑵.pH=3的醋酸的浓度为 c=[H+]2/K=（10-3）2/1。75×10-5=0.057mol/L V2=0.057mol/L×0.1L÷0.1mol/L=0.057L=57mL _1089886002.unknown _1089886793.unknown _1089887021.unknown _1089887675.unknown _1089892742.unknown _1089894075.unknown _1089887939.unknown _1089887108.unknown _1089886834.unknown _1089886688.unknown _1089886744.unknown _1089886627.unknown _1089884943.unknown _1089885485.unknown _1089884677.unknown