魏省瑜

作者简介：

魏省瑜，中学高级教师，中国化学会会员，陕西省化学会教育专业委员，陕西省中学化学教学研究会理事，陕西省中小学教材审定委员会化学科委员，从事中学化学教学14年。探索总结了“六步学导式结构教学法”，曾在专业杂志上发表论文12篇，出书6本，1995年获省直机关首届“十佳青年”称号，同年获“陕西省优秀青年和新长征突击手”称号。

混和溶液pH值的计算，考查知识点较多，本文作一系统归纳分析。

一、酸或碱和稀释

分析：强酸、强碱与水混和，其pH值由公式：

 

例1          pH = 2的醋酸稀释一倍后，其溶液pH值为多少？

解：pH = 2

∴[H⁺]_混

 

 

 

 

 

 

 

∴pH

 

 

 

 

 

 

二、强酸与弱酸或强碱与弱碱的混和

分析：因弱酸存在电离平衡，混和溶液pH值应根据强酸中H⁺对弱酸的同离子效应来计算。强碱与弱碱混和与上述分析相似。

例2  0.2mol/L盐酸和0.2mol/L醋酸以1:3的体积比混和后，其pH为多少？

（K_a = 1.75×10^-5）

解：混和后盐酸浓度为

 

CH₃COOH　====　CH₃COO^- + H⁺ 平衡浓度：0.15 - x    x

                                                 X + 0.05

 

      ∴pH = -1g [H⁺]_总

           = -1g0.05

           = 1.31

强酸与强酸或强碱与强碱的混和，pH值的计算较为简单，这里不再赘述。

三、酸与碱的混和

1、强酸与弱碱的混和

分析：有三种情况。①强酸过量，则混和溶液的pH值由剩余强酸决定；②弱碱过量，则为剩余弱碱与生成盐构成缓冲溶液的pH值；③恰好反应完，即为生成盐溶液的pH值。

例3  0.4mol/L盐酸和0.2mol/L氨水等体积混和后溶液pH值为多少？

（K_b = 1.77×10^-5）

解：从反应

 NH₃·H₂O+HC1

=NH₄C1+H₂O

可知盐酸过剩，其剩余盐酸浓度为

（0.4 - 0.2）/ 2 = 0.1 (mol / L)

∵盐酸存在抑制了

∴混和后[H⁺]_总 = 0.1mol / L

 pH = -1g0.1 = 1

    若此题的盐酸与氨水浓度互换，则变为：剩余氨水为（0.4 - 0.2）/ 2 = 0.1 (mol / L)，生成NH₄C1浓度为0.2 / 2 = 0.1 (mol / L)，则混和液pH值为构成NH₃·H₂O— NH₄C1缓冲溶液为pH值：

平衡浓度：0.1- x    0.1 + x  x

 

 

   
[H⁺]_总

 

 

 

 

∴pH

 

 

 

2、弱酸与强碱的混和

分析：也有三种情况。①强碱过量，则剩余强碱的[OH-]决定混和液的pH值；②弱酸过量，则为剩余弱酸与生成的弱酸盐构成缓冲溶液的pH值；③恰好反应完，则为生成的盐溶液的pH值。

    例4  计算电离度为0.948%的醋酸（K_a = 1.75×10^-5）与0.2mol/L氢氧化钠溶液等体积混和后，其溶液的pH值？

 

 

   

    c

 

 

 

 

由方程式：

 CH₃COOH+NaOH

=CH₃COONa+H₂O

分析可知，恰好反应完，生成醋酸钠浓度为0.2/2 = 0.1(mol/L),溶液中存在以下平衡：

CH₃COO^— + H₂O ==== CH₃COOH + OH^—

CH₃COOH ==== CH₃COO^— + H ⁺

 

  

　 ∴[H⁺]

 

 

 

 

pH

 

 

3、
弱酸与弱碱的混和

分析：弱酸、弱碱在水中均存在电离平衡，情况较复杂。一般地，电离远大于水解，

可作近似计算。①弱酸过量，混和液pH值由剩余弱酸，依

近似计算；②弱碱过量,则由剩余弱碱,据

③恰好反应完，则由两者电离常数决定，由近似公式：

 

其中K_a与K_b不能相差太大，否则计算复杂。

例5          0.5mol/L醋酸与0.5mol/L氨水以2:3体积比混和后，其溶液pH值为多少？

解：CH₃COOH+NH₃·H₂O=====CH₃COONH₄ + H₂O

从反应比例看，氨水过量，其混和后浓度为

 

溶液pH值由过量氨水决定。

 

 

    pOH

 

 

 

    ∴pH  = 14 - pOH

          = 14 - 2.88

          = 11.12

    四、酸与弱酸盐与碱与弱碱盐的混和

1、强酸与弱酸盐的混和。

分析：①强酸过量，则由剩余强酸与生成弱酸决定溶液pH值，如例2；②弱酸盐过量，则为剩余盐与生成的弱酸构成缓冲溶液的pH值；③恰好反应完，则由生成弱酸浓度决定。

2、弱酸与同离子弱酸盐的混和。

分析：两者即构成缓冲溶液。

碱与弱碱盐溶液混和情况与上述相似。

例6          0.2mol/L盐酸与0.4mol/L醋酸钠溶液等体积混和后，其pH值为多少？

解：CH₃COONa + HC1 = CH₃COOH + NaC1

从反应看醋酸钠过量，过量浓度为（0.4 - 0.2）/ 2 = 0.1 (mol/L)，生成醋酸浓度为0.2 / 2 = 0.1 (mol/L).

例7  0.2mol / LNaOH溶液与0.2mol / L NH₄C1等体积混和后，其pH值为多少？

    解：NaOH + NH₄C1 = NaC1 + NH₃·H₂O浓度为0.2 / 2 = 0.1（mol / L）.

 

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