把握规律 巧妙计算

2015-03-23 03:11李梦玲
教育界·中旬 2015年1期
关键词:酸碱性溶液

李梦玲

【摘 要】酸碱性是由溶液中c(H+)或c(OH-)相对大小决定的。为了方便表示溶液的酸碱性提出了pH,它的定义为氢离子浓度的负对数,即pH= - lgc(H+)。pH计算是近几年高考的热点问题,为帮助同学们更好地掌握关于pH的计算问题,现对此进行归纳。

【关键词】酸碱性     溶液     溶液混合

整体思路:

1.溶液pH计算的核心是确定溶液中的c(H+)大小;

2.对溶液pH的定义进行引申,溶液的pOH= - lgc(OH-),则溶液pOH计算的核心是确定溶液中的c(OH-)大小,再根据pH+pOH= - lgKw得出pH。

一、单一溶液

若溶液是酸性溶液,必先确定c(H+),再进行pH的计算。若溶液是碱性溶液,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的定义,由c(OH-)直接计算pOH,再根据pH+pOH=PKw,换算出pH

例1.求室温下0.5×10-3mol/L的Ba(OH)2溶液的pH。

解析:由题意c(OH-)=1×10-3mol/L,则c(H+)= Kw/ c(OH-)=1×10-11mol/L,pH=-lgc(H+)=-lg1×10-11=11。

或由题意c(OH-)=1×10-3mol/L,pOH=-lgc(OH-)=-lg1×10-3=3,pH+pOH=pKw,pH+3=14,pH=11。

二、溶液混合

两溶液混合时,首先考虑是否发生化学反应,其次考虑溶液总体积变化,但通常是稀溶液混合,所以不考虑混合后溶液密度的变化,即其体积为两溶液体积之和(除非有特殊说明)。

1.两强酸混合

先计算混合后的c(H+)混=[ c(H+)1×V1+ c(H+)2×V2]/(V1+ V2),再直接求pH

例2.pH=4的硫酸和pH=2的硫酸等体积混合后,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的硫酸,c(H+)1=1.0×10-4mol/L;pH=2的硫酸,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

先计算混合后的c(OH-)混=[ c(OH-)1×V1+ c(OH-)2×V2]/(V1+ V2),再计算c(H+)= Kw/ c(OH-)混,可计算出pH;或直接计算pOH=-lgc(OH-)混,然后再利用pH+pOH=pKw计算出pH

技巧归纳——0.3规则

若两强酸溶液或两强碱溶液等体积混合,且其pH相差2或2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,就可直接计算出混合液的pH= pH小+0.3=2+0.3= 2.3

3.强酸与强碱溶液混合

先根据n(H+)与n(OH-)的相对大小判断酸、碱的过量情况。

⑴强酸与强碱恰好完全反应,n(H+)与n(OH-)相等时溶液呈中性,pH=7;

⑵若酸过量, n(H+)>n(OH-),溶液呈酸性,c(H+)混=[ n(H+)-n(OH-)]/V总;

⑶若碱过量, n(OH-)>n(H+),溶液呈碱性,c(OH-)混=[ n(OH-)-n(H+)]/V总。

例3.用0.1mol/LNaOH溶液滴定0.1mol/L盐酸,如达到滴定的终点时不慎多加了1滴NaOH溶液(1滴溶液的体积约为0.05mL)。继续加水至50mL,所得溶液的pH是( )。

A. 4     B. 7.2     C. 10     D. 11.3

解析:据题意知碱过量,c(OH-)=0.05×0.1/50=1×10-4mol/L,c(H+)=1×10-10mol/L,pH=10 故应选C

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。

②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,则碱过量, pH>7;pH1+ pH2<14,则酸过量, pH<7。

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: 有题目可知酸碱等体积混合且两溶液的pH1+ pH2=14。A、C两选项为强酸与强碱的混合,则溶液呈中性,pH=7。B选项为强酸与弱碱的混合,则碱过量,pH>7。D选项为弱酸与强碱的混合,则酸过量,pH<7。故应选D

三、溶液稀释

解题关键:据稀释前后n(H+)或n(OH-)不变,求出稀释后酸的c(H+)或碱的c(OH-)。注意:当酸、碱溶液的H+离子浓度接近水电离出的H+离子浓度1×10-7mol/L时,水电离出的H+离子浓度就不能忽略不计。

常用规律:

1.若为pH=a的酸:

(1)强酸,稀释10n倍后,则pH=a+n;

(2)弱酸,稀释10n倍后,则a

(3)若酸的溶液无限稀释,则无论酸的强弱,pH一律接近于7。

2.若为pH=b的碱:

(1)强碱,稀释10n倍后,则pH= b-n;

(2)弱碱,稀释10n倍后,则b-n

(3)若碱的溶液无限稀释,则无论碱的强弱,pH一律接近于7。

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