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各種溶液中ph值的計(jì)算方式

來(lái)源:上海闊思電子有限公司   2011年01月04日 10:17  

在各種溶液中ph值計(jì)算的整體思路是:根據(jù)PH的定義PH=-lgc(H+),溶液PH計(jì)算的核心是確定溶液中的c(H+)相對(duì)大小。

一、單一溶液中的PH值計(jì)算

       若該溶液是酸性溶液,必先確定c(H+),再進(jìn)行PH的計(jì)算。若該溶液是堿性溶液,必先確定c(OH-),可根據(jù)c(H+)·c(OH-)=Kw換算成c(H+),再求PH,或引用PH定義,由c(OH-)直接求POH,再根據(jù)PH+POH=PKw,換算出PH。

例1、求室溫下1.0×10-3mol/L的Ba(OH)2溶液的PH。

解析:由題意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。

或由題意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、溶液稀釋后的PH值的計(jì)算

1、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的稀釋

       在稀釋強(qiáng)酸或強(qiáng)堿時(shí),當(dāng)它們的濃度大于10-5mol/L時(shí),不考慮水的電離;當(dāng)它們的濃度小于10-5mol/L時(shí),應(yīng)考慮水的電離。

        如PH=6的鹽酸,稀釋100倍,稀釋后PH≈7(不能大于7);PH=8的氫氧化鈉溶液,稀釋100倍,稀釋后PH≈7(不能小于7);PH=3的鹽酸,稀釋100倍,稀釋后PH=5;PH=10的氫氧化鈉溶液,稀釋100倍,稀釋后PH=8。

         例2、室溫時(shí)將PH=5的硫酸溶液稀釋1000倍后,則c(H+):c(SO42-)是(  )

A.2:1           B.21:1          C.20:1          D.22:1

解析:PH=5時(shí),c(H+)酸=1×10-5mol/L,c(SO42-)=5×10-6mol/L,稀釋1000倍后,由硫酸電離出的c(H+)酸=1×10-8mol/L,c(SO42-)=5×10-9mol/L,考慮水的電離受硫酸的抑制,設(shè)水電離出的c(H+)為xmol/L,故水電離出的c(OH-)也為xmol/L,根據(jù)水的離子積在室溫時(shí)為一常量,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,故應(yīng)選B。

2、弱酸或弱堿的稀釋的ph值計(jì)算

       在稀釋弱酸或弱堿過(guò)程中有濃度的變化,又有電離平衡的移動(dòng),不能求得具體數(shù)值,只能確定其PH范圍。

如PH=3的醋酸溶液,稀釋100倍,稀釋后3<PH<5;PH=10的氨水,稀釋100倍,稀釋后8<PH<10;PH=3的酸溶液,稀釋100倍,稀釋后3<PH≤5;PH=10的堿溶液,稀釋100倍,稀釋后8≤PH<10。

例3、PH=11的氨水溶液和氫氧化鈉溶液,用蒸餾水稀釋100倍,二者的PH的關(guān)系是(   )

A.氨水的PH大于氫氧化鈉的PH

B.氨水的PH小于氫氧化鈉的PH

C.都比原來(lái)小

D.氨水比原來(lái)的大,氫氧化鈉比原來(lái)的小

解析:氨水為弱堿,氫氧化鈉為強(qiáng)堿,稀釋100倍之后,氨水的9<PH<11,而氫氧化鈉溶液的PH=9。故選A、C。

三、溶液混合后的PH的計(jì)算

兩種溶液混合后,首先應(yīng)考慮是否發(fā)生化學(xué)變化,其次考慮溶液總體積變化,一般來(lái)說(shuō)溶液的體積沒(méi)有加和性,但稀溶液混合時(shí),常不考慮混合后溶液的體積的變化,而取其體積之和(除非有特殊說(shuō)明)。

1、兩強(qiáng)酸混合后的PH的計(jì)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的鹽酸和PH=2的鹽酸等體積混合后,溶液的PHzui接近于()

A.2.0           B. 2.3          C. 3.5          D.3.7

解析:由題意PH=4的鹽酸,c(H+)1=1.0×10-4mol/L;PH=2的鹽酸,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。故應(yīng)選B。

2、兩強(qiáng)堿混合后的PH的計(jì)算

先求混合后的c(OH-)混,再間接求PH。即:c(OH-)混=[ c(OH-)1×V1+c(OH-)2×V2]/(V1+ V2)。

知識(shí)拓展——0.3規(guī)則(近似規(guī)則)

若兩種強(qiáng)酸溶液或兩種強(qiáng)堿溶液等體積混合,且其PH相差2個(gè)或2個(gè)以上時(shí),混合液的PH有如下近似規(guī)律:

兩強(qiáng)酸等體積混合時(shí),混合液的PH=PH小+0.3;

兩強(qiáng)堿等體積混合時(shí),混合液的PH=PH大-0.3。

如上述例4若用0.3規(guī)則,就很方便,混合液的PH=PH小+0.3=2+0.3= 2.3。

3、強(qiáng)酸與強(qiáng)堿溶液混合后的PH的計(jì)算

根據(jù)n(H+)與n(OH-)的相對(duì)大小先判斷酸、堿的過(guò)量情況。

⑴強(qiáng)酸與強(qiáng)堿恰好*反應(yīng),溶液呈中性,PH=7。

⑵若酸過(guò)量,溶液呈酸性,n(H+)>n(OH-),c(H+)混=[n(H+)-n(OH-)]/V總。

⑶若堿過(guò)量,溶液呈堿性,n(OH-)>n(H+),c(OH-)混=[n(OH-)-n(H+)]/V總,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PHzui接近于(  )

A.0.5            B. 1.7          C.2           D. 13.2

解析:由題意知,酸堿中和反應(yīng)后,酸過(guò)量,c(H+)混=[n(H+)-n(OH-)]/V總=(0.032mol-0.03mol)/0.1L=0.02mol/L,PH=1.7,故應(yīng)選B。

⑷若未標(biāo)明酸堿的強(qiáng)弱,混合后溶液PH不定,應(yīng)分析討論。

①若強(qiáng)酸(PH1)和強(qiáng)堿(PH2)等體積混合,PH1+PH2=14,則溶液呈中性,PH=7;PH1+ PH2>14,則溶液呈堿性,PH>7;PH1+PH2<14,則溶液呈酸性,PH<7。

②若酸(PH1)和堿(PH2)等體積混合,PH1+PH2=14,若為強(qiáng)酸與強(qiáng)堿,則恰好反應(yīng),PH=7;若為弱酸與強(qiáng)堿,則酸有剩余,PH<7;若為強(qiáng)酸與弱堿,則堿有剩余,PH>7。

例6、在室溫下等體積的酸和堿的溶液,混合后PH一定小于7的是(  )

A.PH=3的硝酸和PH=11的氫氧化鈉溶液

B.PH=3的鹽酸和PH=11的氨水

C.PH=3的硫酸和PH=11的氫氧化鈉溶液

D.PH=3的醋酸和PH=11的氫氧化鈉溶液

解析:A、C兩選項(xiàng)為強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的混合,且PH1+PH2=14,則溶液呈中性,PH=7。B選項(xiàng)為強(qiáng)酸與弱堿的混合,且PH1+PH2=14,則溶液呈堿性,PH>7。D選項(xiàng)為弱酸與強(qiáng)堿的混合,且PH1+PH2=14,則溶液呈酸性,PH<7。故應(yīng)選D。

注意:在相關(guān)計(jì)算過(guò)程中,應(yīng)遵守“酸按酸,堿按堿,無(wú)限稀釋7為限。兩強(qiáng)相混強(qiáng)點(diǎn)3,酸是加,堿是減。異強(qiáng)混合看過(guò)量剩誰(shuí)余誰(shuí)按誰(shuí)算。兩強(qiáng)等混值為7,ph之和為14”。

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