“溶液的酸碱性和pH”只是规律浅析

◇　河北　郑彦东



“溶液的酸碱性和pH”只是规律浅析

◇河北郑彦东

溶液的酸碱性和pH计算是中学化学的重要知识点,又是高考的热点,回顾近年来的全国统一高考试题及自主命题的各省份试题,其考查的主要内容有: 1) 溶液中离子浓度间的关系; 2) 酸、碱、盐对水电离平衡的影响; 3) 酸、碱、盐或酸与碱溶液混合后pH的计算; 4) 稀释酸与碱溶液后pH的变化,溶液酸碱性的判断; 5) 弱电解质的电离平衡及电离平衡常数的应用等．命题思想主要是立足于水的电离,水的离子积,酸、碱、盐的电离和盐类的水解等基本理论基础之上通过变化的试题形式,从不同的角度多方位、高层次考查,因而对这部分知识掌握的关键是基础,还应注重变通思维,把知识点串成知识链,以知识链结成知识面,形成知识网络．

1　牢记常温下纯水中的4个数据,灵活应用

1) 纯水中氢离子和氢氧根离子浓度相等：

c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol·L-1.

2) 水的离子积等于氢离子和氢氧根离子浓度之积:

Kw=c(H+)×c(OH-)=1×10-14.

3) 水的pH等于水中氢离子浓度的负对数:

pH=-lgc(H+)=7.

4) 水的电离度a水=1.8×10-7%.

2　理解弱电解质溶液中粒子浓度关系

任何电解质溶液中都存在着阴、阳离子的浓度大小比较,离子的电荷守恒、物料守恒等,要求学生既要明白离子的来源,又要掌握离子浓度的变化情况．

现以H2S溶液、Na2S溶液为例作如下说明(浓度都是0.1 mol·L-1):

1) H2S溶液中存在以下粒子:H2O、H2S、HS-、H+、OH-、S2-．

a) 粒子浓度大小顺序:c(H2S)>c(H+)>c(HS-)>c(S2-)>c(OH-);

b) 电荷守恒:c(H+)=c(HS-)+2c(S2-)+c(OH-);

c) 物料守恒:c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)=0.1 mol·L-1.

2) Na2S溶液中存在以下粒子:H2O、H2S、Na+、S2-、HS-、H+、OH-.

a) 离子浓度大小顺序:c(Na+)>c(S2-)>c(OH-)>c(HS-)>c(H2S);

b) 电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HS-)+c(OH-)+2c(S2-);

c) 物料守恒:c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=

(1/2)c(Na+)=0.1 mol·L-1;

d) 质子守恒:c(OH-)=c(HS-)+c(H+)+2c(HS-).

3　熟练、灵活地计算溶液的pH(常温下)

这是如何把化学问题转变成数学问题的思维方式,既有酸或碱单一溶液的pH计算,又有酸和碱溶液混合后溶液pH的计算．

3.1酸或碱单一溶液pH的计算

1) 强酸溶液, 如果强酸HnA溶液的浓度为

amol·L-1,pH=-lgc(H+)=-lgna.

3.2强酸与强酸、强碱与强碱、强酸与强碱溶液混合pH的计算

1) 两强酸稀溶液混合. 设两强酸稀溶液的体积分别为V1、V2,氢离子浓度分别为c1、c2．

2) 两强碱稀溶液混合. 设强碱稀溶液的体积分别为V1、V2,氢氧根浓度分别为c1、c2,

3) 强酸与强碱稀溶液混合. a) 酸过量时设强酸、强碱溶液体积分别为V1、V2,酸溶液氢离子浓度为c1,碱溶液中氢氧根离子浓度为c2(以下b)同).

b) 碱过量时, pH=-lgc混(H+)=

4　强化酸碱溶液加水稀释后的pH变化

酸溶液加水稀释pH会增大,碱溶液稀释加水稀释pH会减小．具体归纳如下:

1) 强酸稀溶液加水稀释到原体积的10n倍,pH增大n个单位．(注:pH增大后不超过7,无限稀释接近7.)

2) 强碱稀溶液加水稀释到原体积的10n倍,pH减小n个单位．(注:pH减小后不超过7,无限稀释接近7.)

3) pH相同、体积相同的强酸和弱酸溶液,加水稀释相同的倍数,强酸溶液的pH增大,即加水稀释以后pH(强酸)>pH(弱酸).

pH相同、体积相同的强碱和弱碱溶液,加水稀释相同的倍数,强碱溶液的pH减小,即加水稀释以后 pH(强碱)

4) 图1是pH=2的盐酸(a曲线)和乙酸溶液(b曲线),以及pH=12的NaOH溶液(c曲线)和氨水(d曲线),都加水稀释到原溶液体积的103倍,pH的变化曲线图,要使稀释后溶液pH相等,弱酸或弱碱溶液中加水体积要多．

图1

5　掌握酸、碱溶液混合后pH与溶液体积关系

1) 酸与碱溶液等体积混合,且pH酸+pH碱=14.

a) 强酸与强碱溶液混合,pH=7,显中性;

b) 强酸与弱碱溶液混合,pH>7,显碱性;

c) 弱酸与强碱溶液混合,pH<7,显酸性;

d) 弱酸与弱碱溶液混合,谁更弱显谁性.

2) 等体积强酸(pH酸)与强碱溶液(pH碱)混合.

a) pH酸+pH碱=14,溶液显中性,pH混=7;

b) pH酸+pH碱<14,溶液显酸性,pH混<7;

c) pH酸+pH碱>14,溶液显碱性,pH混>7.

3) 强酸与强碱溶液混合后呈中性,两溶液体积与pH关系.

a) pH酸+pH碱=14,则V酸∶V碱=1∶1.

b) pH酸+pH碱>14,则

V酸∶V碱=10-(pH酸+pH碱-14)∶1;

pH酸+pH碱<14，则

V酸∶V碱=1∶1014-(pH酸+pH碱).

在掌握以上知识结构的基础上,强化训练,科学合理地做好习题,这样既可巩固所学知识又能掌握学习技巧,在学习中学会总结、推理、归纳,经常将那些“零零散散,边边碎碎”的知识积零为整,结串成网,以揭示知识间的内在联系,形成知识小结,这是提高学习效率的一条捷径,也是培养能力的一条通径．

河北省唐山市开滦第二中学)