《化学反应原理》——22、溶液的酸碱性与pH(下)

第三章 水溶液中的离子反应与平衡

第二节 水的电离和溶液的pH

22溶液的酸碱性与pH(下)

二、溶液的酸碱性与pH

3、pH的有关计算

（1）单一溶液的计算

酸性溶液：先计算出溶液中的氢离子浓度，再取其负常用对数。如果是弱酸，则结合弱酸的电离常数和电离平衡中三段式的关系，计算出氢离子浓度，再计算pH。

碱性溶液：先计算出溶液中的氢氧根离子浓度，再用该温度下的水的离子积常数换算出氢离子浓度，再取其负常用对数。如果是弱碱，则结合弱碱的电离常数和电离平衡的三段式的关系计算出氢氧根离子浓度，再换算出氢离子浓度，然后计算pH。  

（2）强酸、强碱的混合计算

强酸与强酸的混合计算：

将强酸中的氢离子的量相加，再除以溶液的总体积（一般可作近似处理，将体积相加）得到氢离子的浓度，再取其负常用对数。

例：常温下，将pH＝2的盐酸与pH＝4的硫酸，按1∶10的体积比混合(溶液体积变化忽略不计)。混合后溶液的pH为________。

解析：

pH＝2的盐酸中c(H＋)＝10－2 mol·L－1

pH＝4的硫酸中c(H＋)＝10－4 mol·L－1  

将两种酸分别取1L、10L，则混合后溶液中

强碱与强碱的混合计算：

将强碱中的氢氧根离子相加，除以溶液的总体积，计算出氢氧根离子浓度，再用水的离子积换算出氢离子浓度，然后计算pH。

例：常温下，将pH＝10和pH＝12的两种NaOH溶液等体积混合，溶液的pH为________。

解析：

pH＝10的NaOH中c(OH－)＝10－4 mol·L－1

pH＝12的NaOH中c(OH－)＝10－2 mol·L－1

将两种NaOH溶液各取1L，则混合后溶液中 

强酸与强碱混合计算：

酸提供的氢离子与碱提供的氢氧根离子按等物质的量中和：

H＋＋OH－＝H2O

如果酸提供的氢离子和碱提供的氢氧根离子的物质的量相等，则混合后溶液显中性，常温下pH＝7。

如果酸过量，则用酸提供的氢离子减去碱提供的氢氧根离子，用过剩的氢离子的物质的量除以溶液的总体积，计算出氢离子的浓度，然后计算pH。

例：常温下，0.015 mol·/ L的硫酸与0.01 mol·/ L的NaOH溶液等体积混合(体积变化忽略不计)后溶液的pH是____。

解析：

混合后硫酸过量，设硫酸和NaOH溶液的体积均为V L。  

pH＝－lg 0.01＝2

如果是碱过量，则用碱提供的氢氧根离子减去酸提供的氢离子，用过剩的氢氧根离子除以溶液的总体积得到氢氧根离子浓度，再用该温度下水的离子积换算出氢离子浓度，然后计算pH。

例：常温下，将pH＝3的盐酸与pH＝12的氢氧化钠溶液按体积比为9∶1混合(体积变化忽略不计)后的pH＝_______。

解析：

设盐酸取9L，NaOH溶液取1L，NaOH过量溶液显碱性，则混合溶液中  

从上面的计算过程还可得出如下经验规律：

常温下，将pH＝a的强酸和pH＝b的强碱等体积混合，如果a＋b＝14，则刚好中和显中性，pH＝7；如果a＋b<14，则酸过量显酸性，pH<7；如果a＋b>14，则酸过量显酸性，pH>7。

常温下，将pH＝a的强酸和pH＝b的强碱等体积混合，刚好显中性。如果将强酸换成弱酸，则混合后弱酸过量显酸性；如果将强碱换成弱碱，则混合后弱碱过量显碱性。

（3）溶液稀释的计算

依稀释定律，强酸、强碱稀释前后，氢离子、氢氧根离子的量不变。

例：pH＝3的稀盐酸加水稀释100倍，稀释后的pH为多少。

pH＝12的NaOH溶液加水稀释100倍，稀释后的pH为多少。

解析：

设取1 mL盐酸，稀释至100 mL

1×10－3 mol·L－1×1 mL＝c(H＋)×100 mL

c(H＋)＝1×10－5 mol·L－1

pH＝－lg 10－5＝5  

设取1 mLNaOH溶液，稀释至100 mL

小结：

强酸稀释10n倍，pH(后)＝pH(前)＋n；

弱酸稀释10n倍，pH(后) < pH(前)＋n。

强碱稀释10n倍，pH(后)＝pH(前)－n；

弱碱稀释10n倍，pH(后) > pH(前)－n。

例：常温下，将pH＝5的稀盐酸加水稀释1 000倍，则稀释后的pH为多少；将pH＝9的NaOH溶液加水稀释1 000倍，则稀释后的pH为多少。

酸加水稀释不可能成为碱，碱加水稀释不可能成为酸。如果是无限稀释，则稀释后的pH近似为7，酸的pH会略小于7，碱的pH会略大于7。  

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