一、溶液的酸碱性与pH
1.溶液的酸碱性(25 ℃时)
溶液的酸碱性 |
c (H + )与 c (OH - ) 比较 |
c (H + )大小 |
pH |
酸性溶液 |
c (H + )> c (OH - ) |
c (H + )>1×10 -7 mol·L -1 |
<7 |
中性溶液 |
c (H + )= c (OH - ) |
c (H + )=1×10 -7 mol·L -1 |
=7 |
碱性溶液 |
c (H + )< c (OH - ) |
c (H + )<1×10 -7 mol·L -1 |
>7 |
2.溶液的pH
(1)定义:pH=−lg c(H+)。
(2)pH 与溶液中c(H+)的关系
①25 ℃,纯水的pH=7,溶液呈中性;pH<7的溶液呈酸性;pH>7的溶液呈碱性。
②pH表示溶液的酸碱性及其强弱:25 ℃时,pH(<7)越小,溶液的酸性越强; pH(>7)越大,溶液的碱性越强。
(3)pH的适用范围
常温下,当溶液的酸碱性用pH表示时,一般情况下,1×10−14 mol·L−1pH>0。pH=0的溶液中并非无H+,而是c(H+)=1 mol·L−1;pH=14的溶液中并非无OH−,而是c(OH−)=1 mol·L−1。
当c(H+)>1 mol·L−1时,一般不用pH表示溶液的酸碱性,用c(H+)或c(OH−)直接表示溶液的酸碱性更方便。
注意:
(1)未指明温度时,pH=7不代表溶液呈中性,如100 ℃时,pH=6为中性溶液。(2)溶液的酸碱性也可以用pOH表示:pOH=−lgc(OH−)。因为常温下,c(OH−)·c(H+)=10−14,若两边均取负对数得:pH+pOH=14。
3.pH的测定方法
(1)pH试纸法
pH试纸的使用方法:取一片pH试纸,放在洁净的表面皿或玻璃片上,用洁净干燥的玻璃棒蘸取待测液点于试纸中央,然后与标准比色卡对照读出数值。
pH试纸的种类:常用的pH试纸有广泛pH试纸(pH范围为1~14或0~10,可识别的pH差值约为1)和精密pH试纸(pH范围较窄,可识别的pH差值为0.2或 0.3)。
(2)pH计法
常用pH计来精确测量溶液的pH,读数时应保留两位小数。
(3)常用酸碱指示剂及其变色范围
注意:
(1)pH试纸不能伸入待测液中。
(2)pH试纸不能事先润湿(润湿相当于将溶液稀释)。用pH试纸测定的是一个粗略结果。
(3)用广泛pH试纸测出溶液的pH是整数,而不会是3.1、5.2等小数。
二、溶液的酸碱性及pH的计算
1.溶液pH的计算
(1)基本思路
(2)类型方法
①单一溶液
溶液类型 |
相关计算 |
强酸(H n A) |
设H n A的浓度为 c mol/L,则 c (H + )= nc mol/L,pH=−lg c (H + )=−lg nc |
强碱[B(OH) n ] 溶液 |
设B(OH) n 的浓度为 c mol/L,则 c (OH − )= nc mol/L, c (H + )= mol/L,pH=−lg c (H + )=14+lg nc |
②混合溶液
2.酸碱混合的有关规律
(1)等体积的强酸(pH1)与强碱(pH2)混合(25 ℃)
若混合前pH1+ pH2>14,则混合后溶液呈碱性,pH混>7;
若混合前pH1+ pH2=14,则混合后溶液呈中性,pH混=7;
若混合前pH1+ pH2<14,则混合后溶液呈酸性,pH混<7。
(2)强酸(pH1)与强碱(pH2)混合呈中性时,二者的体积关系(25 ℃)
若pH1+ pH2=14,则V酸=V碱;
若pH1+ pH2≠14,则
。
(3)等体积的强酸(pH1)与弱碱(pH2)混合(25 ℃),若pH1+ pH2=14,由于弱碱过量,pH混>7。
(4)等体积的弱酸(pH1)与强碱(pH2)混合(25 ℃),若pH1+ pH2=14,由于弱酸过量,pH混<7。
注意事项
(1)一般情况下,若ΔpH(pH的差值)≥2的两种强酸溶液等体积混合,pH=pH小+0.3;若ΔpH≥2的两种强碱溶液等体积混合,pH=pH大−0.3(相当于把pH小的酸溶液或pH大的碱溶液稀释到了原来的2倍)。
(2)酸按酸,碱按碱,同强混合在之间;异强混合看过量。若是碱碱混合或者酸碱混合且碱过量,一定要先算c(OH−),再算c(H+)及pH,或先算c(OH−),再算pOH、pH。
三、溶液稀释时pH的变化规律
1.常温下酸、碱的稀释规律
溶液 |
稀释前溶液pH |
加水稀释到体积为原来的10 n 倍 |
稀释后溶液pH |
|
酸 |
强酸 |
pH= a |
pH= a + n |
|
弱酸 |
a <pH< a + n |
|||
碱 |
强碱 |
pH= b |
pH= b − n |
|
弱碱 |
b − n <pH< b |
注:表中a+n<7,b−n>7。
2.酸、碱的无限稀释规律
常温下任何酸或碱溶液无限稀释时,溶液的pH都不可能大于7或小于7,只能接近7。
注意:
(1)对于pH相同的强酸和弱酸(或强碱和弱碱)溶液稀释相同的倍数,强酸(或强碱)溶液的pH变化幅度大。这是因为强酸(或强碱)已完全电离,随着加水稀释,溶液中的H+(或OH‒)的数目(水电离出的除外)不会增多,而弱酸(或弱碱)随着加水稀释,电离平衡向右移动,溶液中H+(或OH‒)的数目还会增多。将pH相同的强酸和弱酸稀释后pH仍相同,则弱酸中所加的水比强酸中的多
(2)对于物质的量浓度相同的强酸和弱酸(或强碱和弱碱),稀释相同的倍数,pH的变化幅度不同,强酸(或强碱)稀释后pH的变化幅度大。