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【试剂课堂】溶液PH值的计算方法

分析化学

  • PH计算问题是近几年高考的热点问题,为帮助同学们全面的掌握这方面的问题,现对此进行归纳。溶液PH计算的整体思路是:根据PH的定义PH=-lgc(H+),溶液PH计算的核心是确定溶液中的c(H+)相对大小。
    一、单一溶液的PH的计算
    若该溶液是酸性溶液,必先确定c(H+),再进行PH的计算。若该溶液是碱性溶液,必先确定c(OH-),可根据c(H+)•c(OH-)=Kw换算成c(H+),再求PH,或引用PH定义,由c(OH-)直接求POH,再根据PH+POH=PKw,换算出PH。
    例1、求室温下1.0×10-3mol/L的Ba(OH)2溶液的PH。
    解析:由题意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。
    或由题意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、溶液稀释后的PH的计算
    1、强酸或强碱的稀释
    在稀释强酸或强碱时,当它们的浓度大于10-5mol/L时,不考虑水的电离;当它们的浓度小于10-5mol/L时,应考虑水的电离。
    如PH=6的盐酸,稀释100倍,稀释后PH≈7(不能大于7);PH=8的氢氧化钠溶液,稀释100倍,稀释后PH≈7(不能小于7);PH=3的盐酸,稀释100倍,稀释后PH=5;PH=10的氢氧化钠溶液,稀释100倍,稀释后PH=8。
    例2、室温时将PH=5的硫酸溶液稀释1000倍后,则c(H+):c(SO42-)是( )
    A. 2:1 B. 21:1 C. 20:1 D. 22:1
    解析:PH=5时,c(H+)酸=1×10-5mol/L,c(SO42-)=5×10-6mol/L,稀释1000倍后,由硫酸电离出的c(H+)酸=1×10-8mol/L,c(SO42-)=5×10-9mol/L,考虑水的电离受硫酸的抑制,设水电离出的c(H+)为xmol/L,故水电离出的c(OH-)也为xmol/L,根据水的离子积在室温时为一常量,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,故应选B。
    2、弱酸或弱碱的稀释
    在稀释弱酸或弱碱过程中有浓度的变化,又有电离平衡的移动,不能求得具体数值,只能确定其PH范围。
    如PH=3的醋酸溶液,稀释100倍,稀释后3<PH<5;PH=10的氨水,稀释100倍,稀释后8<PH<10;PH=3的酸溶液,稀释100倍,稀释后3<PH≤5;PH=10的碱溶液,稀释100倍,稀释后8≤PH<10。
    例3、PH=11的氨水溶液和氢氧化钠溶液,用蒸馏水稀释100倍,二者的PH的关系是( )
    A.氨水的PH大于氢氧化钠的PH
    B.氨水的PH小于氢氧化钠的PH
    C.都比原来小
    D.氨水比原来的大,氢氧化钠比原来的小
    解析:氨水为弱碱,氢氧化钠为强碱,稀释100倍之后,氨水的9<PH<11,而氢氧化钠溶液的PH=9。故选A、C。
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  • 工农兵

    第1楼2009/11/22

    三、溶液混合后的PH的计算
    两种溶液混合后,首先应考虑是否发生化学变化,其次考虑溶液总体积变化,一般来说溶液的体积没有加和性,但稀溶液混合时,常不考虑混合后溶液的体积的变化,而取其体积之和(除非有特殊说明)。
    1、两强酸混合后的PH的计算
    先求混合后的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的盐酸和PH=2的盐酸等体积混合后,溶液的PH最接近于( )
    A.2.0 B. 2.3 C. 3.5 D. 3.7
    解析:由题意PH=4的盐酸,c(H+)1=1.0×10-4mol/L;PH=2的盐酸,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。故应选B。
    2、两强碱混合后的PH的计算
    先求混合后的c(OH-)混,再间接求PH。即:c(OH-)混=[ c(OH-)1×V1+ c(OH-)2×V2]/(V1+ V2)。
    知识拓展——0.3规则(近似规则)
    若两种强酸溶液或两种强碱溶液等体积混合,且其PH相差2个或2 个以上时,混合液的PH有如下近似规律:
    两强酸等体积混合时,混合液的PH=PH小+0.3;
    两强碱等体积混合时,混合液的PH=PH大-0.3。
    如上述例4若用0.3规则,就很方便,混合液的PH= PH小+0.3=2+0.3= 2.3。
    3、强酸与强碱溶液混合后的PH的计算
    根据n(H+)与n(OH-)的相对大小先判断酸、碱的过量情况。
    ⑴强酸与强碱恰好完全反应,溶液呈中性,PH=7。
    ⑵若酸过量,溶液呈酸性,n(H+)>n(OH-),c(H+)混=[ n(H+)-n(OH-)]/V总。
    ⑶若碱过量,溶液呈碱性,n(OH-)>n(H+),c(OH-)混=[ n(OH-)-n(H+)]/V总,再求出c(H+)混。
    例5、60ml0.5mol/LNaOH溶液和40ml0.4mol/L硫酸混合后,溶液的PH最接近于( )
    A. 0.5 B. 1.7 C. 2 D. 13.2
    解析:由题意知,酸碱中和反应后,酸过量,c(H+)混=[ n(H+)-n(OH-)]/V总=(0.032mol-0.03mol)/0.1L=0.02mol/L,PH=1.7,故应选B。
    ⑷若未标明酸碱的强弱,混合后溶液PH不定,应分析讨论。
    ①若强酸(PH1)和强碱(PH2)等体积混合,PH1+ PH2=14,则溶液呈中性,PH=7;PH1+ PH2>14,则溶液呈碱性,PH>7;PH1+ PH2<14,则溶液呈酸性,PH<7。
    ②若酸(PH1)和碱(PH2)等体积混合,PH1+ PH2=14,若为强酸与强碱,则恰好反应,PH=7;若为弱酸与强碱,则酸有剩余,PH<7;若为强酸与弱碱,则碱有剩余,PH>7。
    例6、在室温下等体积的酸和碱的溶液,混合后PH一定小于7的是( )
    A.PH=3的硝酸和PH=11的氢氧化钠溶液
    B.PH=3的盐酸和PH=11的氨水
    C.PH=3的硫酸和PH=11的氢氧化钠溶液
    D.PH=3的醋酸和PH=11的氢氧化钠溶液
    解析:A、C两选项为强酸与强碱的混合,且PH1+ PH2=14,则溶液呈中性,PH=7。B选项为强酸与弱碱的混合,且PH1+ PH2=14,则溶液呈碱性,PH>7。D选项为弱酸与强碱的混合,且PH1+ PH2=14,则溶液呈酸性,PH<7。故应选D。
    注意:在相关计算过程中,应遵守“酸按酸,碱按碱,同强混合在之间,异强混合看过量”。

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  • ImFarmer

    第2楼2009/11/24

    例6的答案不对吧,D反应生成强碱弱酸盐,是碱性。PH大于7

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  • 蜗牛

    第3楼2009/11/24

    和楼上说的有同感,觉得对的是C

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  • 在沙漠里哭泣的鱼

    第4楼2009/11/24

    就是,例6答案是c吧,硫酸是二价酸,而且是强酸强碱,很容易判断的

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  • ImFarmer

    第5楼2009/11/24

    我觉得答案是B,生成强酸弱碱盐,水解后显酸性。PH小于7

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  • 工农兵

    第7楼2009/11/25

    有分歧了大家相互求助下。看到底结果如何!

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  • 工农兵

    第8楼2009/11/25

    ②若酸(PH1)和碱(PH2)等体积混合,PH1+ PH2=14,若为强酸与强碱,则恰好反应,PH=7;若为弱酸与强碱,则酸有剩余,PH<7;若为强酸与弱碱,则碱有剩余,PH>7。

    这句话正确吗?答案取自于这句话。

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  • ImFarmer

    第9楼2009/11/25

    这句话的道理在哪了?

    工农兵(gongnongbing) 发表:②若酸(PH1)和碱(PH2)等体积混合,PH1+ PH2=14,若为强酸与强碱,则恰好反应,PH=7;若为弱酸与强碱,则酸有剩余,PH<7;若为强酸与弱碱,则碱有剩余,PH>7。

    这句话正确吗?答案取自于这句话。

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