PH的计算与比较是近几年高考的必考题,高考重现率100%。这类题能有效地测试考生的判断、推理、运算等思维能力。下面笔者就有关溶液PH的计算类型进行探讨和归纳。
一、定义型(指单一溶质的溶液PH的计算) ⒈一般定义:PH=-lg[H+] 解题的关键是求各种情况下的 [H+]:对于酸(HnA),浓度为C。当其为强酸时:[H+] =nC;当其为弱酸时:[H+]=aC(a为电离度);对于碱(B(OH)n),浓度为C。当其为强碱时:[OH-]=nC; [H+] =10-14/n C当其为弱碱时: [OH-] =aC(a为电离度),再根据水的离子积求[H+] 。 例1 0.1mol/L的酸溶液的PH A、=1 B、≥1 C、 ≤ 1 D、无法确定 分析:当酸为强酸时,为一元强酸,[H+] =0.1mol/L,则PH=1;为二元强酸,[H+]=0.2mol/L,则PH<1;为 一元弱酸, [H+] <0.1mol/L,则PH>1。因此,正确答案为D 2、特殊定义 :根据题目所给的信息定义进行解答题目。1999年科学家Henk Van Lubeck提出酸度概念,定义AG=lg[C(H+)/C(OH-)],解答这类习题应根据相应的定义作答。
二、稀释型(指单一溶质加水稀释或相当于水的稀释作用) 实质:稀释前后酸或碱的物质的量不变。一般计算公式:C1V1=C2V2,据此求出稀释后酸或碱的物质的量的浓度。特殊结论:⒈若为酸:强酸, PH=a,稀释10n,,PH=a+n ;若为弱酸,PH=a,稀释10n,a< PH<a+n;若酸的溶液无限稀释,则无论酸的强弱,PH一律接近于 ⒉若为碱:强碱, PH=a,稀释10n, PH=a-n.;弱碱,PH=a,稀释10n, a-n. < PH<a;若碱的溶液无限稀释,则无论碱的强弱,PH一律接近于7。 例2 下列六种情况下的PH分别为多少? ⑴PH=2的HCl溶液稀释1000倍,所得溶液的PH( ) ⑵PH=2的CH3COOH溶液稀释1000倍,所得溶液的PH( ) ⑶PH=2的HCl溶液稀释100倍,所得溶液的PH( ) ⑷PH=11的NaOH溶液稀释100倍,所得溶液的PH( ) ⑸PH=11的NH3·H2O溶液稀释100倍,所得溶液的PH( ) ⑹PH=10的NaOH溶液稀释100倍,所得溶液的PH( ) 应用上述方法,不难得出正确答案分别为:5;2<PH<5;7;9;9<PH<11;7。
三、混合型(多种溶液混合) 实质:多种溶液混合后溶液的PH计算。 ⒈同性溶液的混合 实质:同种离子存在量的积累。(累积法) 一般算式:若为酸的溶液混合,则[H+](混)=( [H+]1V1+ [H+]2V2)/(V1+V2) 若为碱的溶液混合,则[OH-](混)=( [OH-]1V1+ [OH-]2V2)/(V1+V2) 特殊规律:⑴当两种强酸溶液的PH相差2及以上,且等体积混合时:PH(混)=PH(小)+0.3 ⑵当两种强碱溶液的PH相差2及以上,且等体积混合时:PH(混)=PH(大)-0.3 ⒉异性溶液混合 实质:H++OH-=H2O(抵消法) 若酸过量,则[H+](过)=( [H+]1V1- [OH-]2V2)/(V1+V2) 若碱过量,则[OH-](过)=( [OH-]1V1- [H+]2V2)/(V1+V2) 若刚好中和,则溶液的PH=7 应用一:酸与碱溶液混合后的酸碱性判断 例3 有下列几种选项可供选择: A PH ﹥7 B PH﹤7 C PH≤7 D PH≥7 E PH=7 F无法确定 ⑴PH=2的HCl与PH=12NaOH溶液等体积混合后,溶液的PH为( E ) ⑵PH=2的HCl与PH=12的NH3·H2O溶液等体积混合后,溶液的PH为( A ) ⑶PH=2的CH3COOH溶液与PH=12NaOH溶液等体积混合后,溶液的PH为( B ) ⑷PH=2的酸与PH=12NaOH溶液等体积混合后,溶液的PH为( C ) ⑸PH=2的HCl与PH=12某碱溶液等体积混合后,溶液的PH为( D ) ⑹PH=2的某酸与PH=12某碱溶液等体积混合后,溶液的PH为( F ) 分析:上述试题特点有以下几点:⒈酸与碱的PH之和为14;⒉酸与碱溶液的体积相等。 结论:酸与碱溶液混合后的酸碱性判断取决于酸碱的强弱。 ⒈同强显中性;⒉谁弱谁过量,显谁性。酸弱酸过量,显酸性,PH<7。 应用二:强酸强碱溶液中和显中性后PH与体积之比关系的计算 一般通式:若酸的PH=a,体积为V(酸),碱的PH=b,体积为V(碱),混合后溶液呈中性,则酸碱溶液的PH之和与它们的体积之比的关系为: 根据中性溶液中:n(H+) =n(OH-),有10-a× V(酸) =(10-14/10-b) × V(碱), V(酸) ﹕V(碱) =10a+b-14 例4 25℃时,有PH为a的盐酸和PH为b的NaOH溶液,取该盐酸1体积同该NaOH10体积溶液中和,刚好溶液中[Na+]=[Cl-]。则a+b=( ) ,若还是上述题目中的酸和碱中和,溶液显中性,且a+b=15,则V(酸)/V(碱)=( ) 分析: 解题的关键是抓住中性溶液中:n(H+) =n(OH-),则有 10-a×1=(10-14/10-b) ×10 ∴ 10-a =10-13+b ∴ a+b=13 同理得:V(酸)/V(碱)=10∶1
四、方程计量型 根据化学方程式中的计量系数计算生成的[H+]或[OH-] 例5 用铂电极电解NaCl 和CuSO4的混合溶液,当电路中通过4mol电子时,阴极和阳极上都产生 1.4mol气体,电解后溶液体积为4L ,则最后电解液的PH 最接近于( ) A 11 B 12 C 13 D14 分析:此题关键是 ⑴H2O H++OH- ⑵阴阳极得失电子数相等: ⑶充分利用电极反应: 阴极:Cu2+ + 2e = Cu 阳极:2Cl- - 2e = Cl2 2mol 2mol 1mol 2amol amol 2 H+ + 2e = H2 4OH- - 4e= 2H2O + O2 2mol 2mol 1mol 4mol 4mol 1mol 2.8mol 2.8mol 1.4mol 4 bmo 4bmol bmol 依题意得: a+b=1.4 (1) 2a+4b=4 (2) 联立(1)(2)得a=0.8mol b=0.6mol 则溶液中的[OH-] =(2.8-2.4)mol/4L=0.1mol/L PH=14-POH=14-1=13
巩固练习: 1、1909年丹麦科学家Sorense用公式PH=-㏒C[H+]引入PH,1999年科学家Henk Van Lubeck提出酸度概念,定义AG=lg[C(H+)/C(OH-)],下列叙述错误的是 A、常温时,中性溶液的PH=7,AG=0 B、酸性溶液的AG>0,AG越大,溶液的PH越小。 C、碱性溶液的AG>0,AG越大,溶液的PH越大。 D、常温时,碱性溶液中AG=14-2PH 2、在25℃时若10体积的某强酸溶液与1体积的某强碱溶液混合后呈中性,则混合之前,该强酸的PH与强碱的PH之和为( )(94年高考) A、12 B、13 C、14 D、15 3、c1、c2、α1、α2、PH1、PH2分别表示两种一元弱酸的物质的量浓度、电离度和溶液的PH,如果已知PH1<PH2,且α1>α2,则c1和c2的关系( )(95年高考) A、c1>c2 B、c1=c2 C、c1<c2 D、无法确定 参考答案:1、C 2、D 3、 D |