例析溶液pH的计算


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溶液pH的计算是中学化学中的重要内容,为了更好的学习这一部分内容,下面将其常见考点总结如下。

1.单一溶液型

(1)强酸溶液的解题思路:c→c(H+)→pH。如HnA,设物质的量浓度为c mol·L-1,c(H+)=nc mol·L-1,pH=-lg{c(H+)}=-lgnc。

(2)强碱溶液的解题思路:c→c(OH-)→c(H+)→pH。如B(OH)m,设物质的量浓度为c mol·L-1,c(H+)=10-14/mc mol·L-1,pH=-lg{c(H+)}=14+lgmc。

例1 在25℃时,某溶液中,由水电离出来的c(H+)=1×10-12mol·L-1,则该溶液的pH可能是( )。

A. 12 B. 7 C. 6 D. 2

解析 这种类型题一般可以直接利用pH定义式进行计算。25℃时纯水中电离出来的c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol·L-1,显然水的电离被抑制,而抑制水电离的原因是溶液中的c(H+)或c(OH-)增大。若c(H+)增大,根据水的离子积则有c(H+)=1×10-2mol·L-1,pH=2。若c(OH-)增大,同理则得c(OH-)=1×10-2mol·L-1,c(H+)=1×10-12mol·L-1,pH=12。答案:A、D。

2.溶液稀释型

(1)pH=a的酸

①强酸,稀释10n倍,pH=a+n;

②弱酸,稀释10n倍,a

③无限稀释,不论酸的强弱,pH均趋近于7(当pH接近6的时候,再加水稀释,不能再忽略由水电离提供的H+)。

(2)pH=b的碱

①强碱,稀释10n倍,pH=b-n;

②弱碱,稀释10n倍,b>pH>b-n;

③无限稀释,不论碱的强弱,pH均趋向于7(当pH接近8的时候,再加水稀释,不能再忽略由水电离提供的OH-)。

(3)同体积同pH的强酸和弱酸,同倍稀释,强酸的pH变化大,弱酸的pH变化小。

图1例2 常温下pH=1的两种一元酸溶液A和B,分别加水1000倍稀释,其pH与所加水的体积变化如图1所示,则下列结论中正确的是( )。

A.A酸比B酸的电离程度小

B.B酸比A酸容易电离

C.B是弱酸,A是强酸

D. pH=1时,B酸的物质的量浓度比A酸大

解析 如果一元酸是强酸,pH=1时,c(H+)=1×10-1mol·L-1,加水稀释103倍后,此时,c(H+)=1×10-4mol·L-1,pH=4。如果是一元弱酸,则1

3.溶液混合型

(1)同性混合

①两强酸混合由c(H+)混=c(H+)1V1+c(H+)2V2V1+V2,先求出混合后的c(H+)混,再根据pH=-lgc(H+)混求得pH。注意:若两强酸等体积混合,则pH=pH小+0.3。如pH=3和pH=5的两种盐酸等体积混合后,pH=3.3。

②两强碱混合由c(OH-)混=c(OH-)1V1+c(OH-)2V2V1+V2求出混合后的c(OH-)混,再通过Kw求出c(H+),最后求pH。注意:若两强碱等体积混合,则pH=pH大-0.3。如pH=9和pH=11的两种烧碱溶液等体积混合后,pH=10.7。

(2)异性混合:

Ⅰ. 等物质的量浓度的一元酸、碱等体积混合规律:

①若为强酸与强碱混合,则pH=7;

②碱强酸弱,则pH>7,反之,则pH<7;

注意:①若有a、b、d,必有相应的混合对象c;②若有a、b、c,必有相应的中和结果d;③若有b、c、d,必有相应的混合前条件a。

(2)强酸强碱溶液pH之和的规律:强酸与强碱混合,且混合后溶液呈中性,则必有c(H+)酸·V酸=c(OH-)碱·V碱,故有c(H+)酸c(OH-)碱=V碱V酸。由碱中c(OH-)碱=10-14c(H+)碱,代入上式得:c(H+)酸·c(H+)碱=10-14·V碱V酸,两边取负对数得:pH酸+pH碱=14-lgV碱V酸。

例3 用0.10 mol·L-1 NaOH溶液滴定0.10 mol·L-1盐酸,如到达滴定终点时不慎多滴加了1滴NaOH溶液(1滴溶液的体积约为0.050 mL),继续加水至50 mL,所得溶液的pH是( )。

A. 4 B. 7.2 C. 10 D. 11.3

解析 滴定结束后,NaOH过量,先求中和后剩余的c(OH-)余=

c(OH-)·V(OH-)-c(H+)·V(H+)V(OH-)+V(H+),再通过Kw求出c(H+)=Kw/c(OH-)余,最后求出pH=-lgc(H+)。本题为碱过量,c(OH-)=0.050 mL×0.10 mol·L-1/50 mL=1×10-4 mol·L-1,c(H+)=1×10-10mol·L-1,pH=10。答案:C。

例4 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的氢氧化钾溶液

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的氢氧化钡溶液

解析 A中HNO3+KOHKNO3+H2O,二者完全反应溶液呈中性;B中NH3·H2O是弱电解质,HCl+NH3·H2ONH4Cl+H2O,NH3·H2O大大过量,溶液呈碱性,pH>7;C中H2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2O,二者完全反应溶液呈中性;D中CH3COOH是弱电解质,二者反应后CH3COOH大大过量溶液呈酸性,pH<7。答案:D。

例5 (1)室温下将pH=8的NaOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合后,溶液的pH=

(收稿日期:2015-01-13)