pH 是表示溶液酸堿度常用的方法之一,pH的計(jì)算能有效地考查考生的判斷、推理、運(yùn)算等思維能力,對(duì)pH的理解和計(jì)算是考?贾R(shí)點(diǎn)。
一、考查對(duì)pH概念的理解
例1、在重水D2O 中存在著:D2O D+ +OD- 電離平衡,因此對(duì)重水PD=-lg[D+]。已知在某溫度下D2O達(dá)到電離平衡時(shí),[D+].[OD- ]=1.6×10- 15mol2.L-2;則純凈的重水在此溫度下的PD= 。若用0.01mol的DCl溶液溶解于重水中配制成100 mL溶液,則該溶液的PD= ,用0.41g
NaOD溶解與重水中得到1000 mL溶液,則該溶液的PD= 。(已知lg2=0.3)
解析:[D+].[OD- ]=1.6×10-15mol2.L-2,又因?yàn)榧冎厮?span>[D+]=[OD- ],則[D+]=4×10-8mol/L,
PD= -lg4×10-8=8—2lg2=7.4 ;[D+]=[DCl]=0.01mol/0.1L=0.1mol/L,PD=1 ;
0.41 g NaO D的物質(zhì)的量為0.41 g/41 g.mol-1=0.01mol,[OD- ]=[NaOD]=0.01 mol/1L=0.01 mol/L
[D+]=1.6×10-15mol2.L-2/[OD- ]=1.6×10-13mol/L,PD=-lg1.6×10-13=-lg16×10-14=14-4lg2=12.8
答案:7.4 ;1 ;12.8
二、考查強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液的稀釋
例2、稀釋下列溶液時(shí),pH值怎樣變化?
(1)10 mL pH=4的鹽酸,稀釋10倍到100 mL時(shí),pH=?
(2)pH=6的稀鹽酸稀釋至1000倍,pH=?
解析:當(dāng)溶液中酸或堿電離出的氫離子或氫氧根離子濃度較大時(shí)(>10-6mol/L),對(duì)水的電離平衡影響明顯,水電離產(chǎn)生的氫離子或氫氧根離
子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于酸或堿電離出的氫離子或氫氧根離子濃度,水電離產(chǎn)生的氫離子或氫氧根離子濃度可以忽略;當(dāng)溶液中酸或堿電離出的氫離子
或氫氧根離子濃度較小時(shí)(<10-7mol/L),對(duì)水的電離影響很弱,水電離產(chǎn)生的氫離子或氫氧根離子濃度甚至大于酸或堿電離出的氫離子或氫
氧根離子濃度,水的電離不能省略。
(1)pH=4,即[H+]=1×10-4mol/L,稀釋10倍,即[H+]=1×10-5mol/L,所以pH=5。
(2)當(dāng)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液的H+離子濃度接近水電離出的H+離子濃度(1×10-7mol/L)時(shí),水電離出的H+離子濃度就不能忽略不計(jì)。
所以pH=6的稀鹽酸,稀釋1000倍時(shí):
[H+]=(1×10-6+999×10-7)/1000=1.009×10-7 mol/L, pH=6.99,由此可知溶液接近中性而不會(huì)是pH=9。
三、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的混合溶液的pH計(jì)算
1.兩種強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的混合
例3、求強(qiáng)酸間混合或強(qiáng)堿間混合后溶液的pH值。
(1)pH=5和pH=3的強(qiáng)酸溶液按體積比為1:9混合后溶液的pH值。
(2)pH=12和pH=10的強(qiáng)堿溶液按體積比為9:1混合后溶液的pH值。
解析:當(dāng)兩種強(qiáng)酸混合時(shí),酸電離出的氫離子濃度大,抑制水的電離,溶液中的氫離子幾乎都來(lái)源于酸,水電離的氫離子可以省略;當(dāng)兩種強(qiáng)
堿混合,堿電離出的氫氧根離子濃度大抑制水的電離,溶液中的氫氧根離子幾乎都來(lái)源于堿,水電離的氫氧根離子可以省略,由于兩種強(qiáng)堿混
合后水的電離平衡移動(dòng),混合后水電離的氫離子數(shù)和沒(méi)有混合時(shí)相差較大,所以計(jì)算混合后溶液的氫離子濃度,不能用混合前兩堿溶液中的氫
離子計(jì)算,但是溶液中的氫氧根離子數(shù)幾乎不變,應(yīng)該先求出氫氧根離子濃度,再根據(jù)Kw計(jì)算出氫離子濃度求pH。
(1)強(qiáng)酸溶液的混合,
[H+]=(1×10-5+9×10-3)/10=9.01×10-4(mol/L), ∴ pH=3.1
(2)堿溶液的混合, [OH-]=(9×10-2+1×10-4)/10=9.01×10-3(mol/L)
[H+]=Kw /[OH-]=(1×10-14)/( 9.01×10-3)=1/9×10-11(mol/L),∴ pH=11.9
3.強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的混合
例4、(1)0.1 mol/L鹽酸和0.06 mol/L Ba(OH)2溶液按等體積混合溶液的pH值等于多少?
(2)用pH=4和pH=11的強(qiáng)酸和強(qiáng)堿混合,使pH=10,求兩溶液的體積比?
解析:強(qiáng)酸強(qiáng)堿混合,實(shí)際發(fā)生中和反應(yīng),根據(jù)方程式判斷出剩余的酸或堿的量,然后求出氫離子或氫氧根離子濃度,求pH。
(1)根據(jù)鹽酸和Ba(OH)2間反應(yīng)的物質(zhì)的量之比可知:0.1 mol HCl與0.05 mol Ba(OH)2完全中和。所以剩余0.01 mol Ba(OH)2,即余下0.02 mol OH- 此時(shí)溶液中[OH-]=0.02/2=0.01(mol/L),pOH=2, ∴ pH=12。
或[H+]=Kw w/[OH-]=1×10-14/0.01=1×10-2(mol/L), ∴ pH=12
(2) pH=4, [H+]=1×10-4mol/L,設(shè)其體積為V1。
pH=11,[OH-]=1×10-3mol/L,設(shè)其體積為V2。 混合后pH=10,[OH-]=1×10-4mol/L,
可以預(yù)見(jiàn)堿多酸少,符合題意,故可得下式:(V2×10-3-V1×10-4)/(V1+V2)=10-4 得:
2V1=9V2 即V1/V2=9/2
總結(jié):溶液PH計(jì)算的基本題型和思路如下