混和溶液pH值的計算,考查知識點較多,本文作一系統(tǒng)歸納分析。
一、酸或堿和稀釋
分析:強酸、強堿與水混和,其pH值由公式:
例1 pH = 2的醋酸稀釋一倍后,其溶液pH值為多少?
解:pH = 2
∴[H+]混
∴pH
二、強酸與弱酸或強堿與弱堿的混和
分析:因弱酸存在電離平衡,混和溶液pH值應(yīng)根據(jù)強酸中H+對弱酸的同離子效應(yīng)來計算。強堿與弱堿混和與上述分析相似。
例2 0.2mol/L鹽酸和0.2mol/L醋酸以1:3的體積比混和后,其pH為多少?
(Ka = 1.75×10-5)
解:混和后鹽酸濃度為
CH3COOH ==== CH3COO- + H+ 平衡濃度:0.15 - x x
X + 0.05
∴pH = -1g [H+]總
= -1g0.05
= 1.31
強酸與強酸或強堿與強堿的混和,pH值的計算較為簡單,這里不再贅述。
三、酸與堿的混和
1、強酸與弱堿的混和
分析:有三種情況。①強酸過量,則混和溶液的pH值由剩余強酸決定;②弱堿過量,則為剩余弱堿與生成鹽構(gòu)成緩沖溶液的pH值;③恰好反應(yīng)完,即為生成鹽溶液的pH值。
例3 0.4mol/L鹽酸和0.2mol/L氨水等體積混和后溶液pH值為多少?
(Kb = 1.77×10-5)
解:從反應(yīng)
NH3·H2O+HC1
=NH4C1+H2O
可知鹽酸過剩,其剩余鹽酸濃度為
(0.4 - 0.2)/ 2 = 0.1 (mol / L)
∵鹽酸存在抑制了
∴混和后[H+]總 = 0.1mol / L
pH = -1g0.1 = 1
若此題的鹽酸與氨水濃度互換,則變?yōu)椋菏S喟彼疄椋?.4 - 0.2)/ 2 = 0.1 (mol / L),生成NH4C1濃度為0.2 / 2 = 0.1 (mol / L),則混和液pH值為構(gòu)成NH3·H2O— NH4C1緩沖溶液為pH值:
平衡濃度:0.1- x 0.1 + x x
[H+]總
∴pH
2、弱酸與強堿的混和
分析:也有三種情況。①強堿過量,則剩余強堿的[OH-]決定混和液的pH值;②弱酸過量,則為剩余弱酸與生成的弱酸鹽構(gòu)成緩沖溶液的pH值;③恰好反應(yīng)完,則為生成的鹽溶液的pH值。
例4 計算電離度為0.948%的醋酸(Ka = 1.75×10-5)與0.2mol/L氫氧化鈉溶液等體積混和后,其溶液的pH值?
c
由方程式:
CH3COOH+NaOH
=CH3COONa+H2O
分析可知,恰好反應(yīng)完,生成醋酸鈉濃度為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、
弱酸與弱堿的混和
分析:弱酸、弱堿在水中均存在電離平衡,情況較復(fù)雜。一般地,電離遠大于水解,
可作近似計算。①弱酸過量,混和液pH值由剩余弱酸,依
近似計算;②弱堿過量,則由剩余弱堿,據(jù)
③恰好反應(yīng)完,則由兩者電離常數(shù)決定,由近似公式:
其中Ka與Kb不能相差太大,否則計算復(fù)雜。
例5 0.5mol/L醋酸與0.5mol/L氨水以2:3體積比混和后,其溶液pH值為多少?
解:CH3COOH+NH3·H2O=====CH3COONH4 + H2O
從反應(yīng)比例看,氨水過量,其混和后濃度為
溶液pH值由過量氨水決定。
pOH
∴pH = 14 - pOH
= 14 - 2.88
= 11.12
四、酸與弱酸鹽與堿與弱堿鹽的混和
1、強酸與弱酸鹽的混和。
分析:①強酸過量,則由剩余強酸與生成弱酸決定溶液pH值,如例2;②弱酸鹽過量,則為剩余鹽與生成的弱酸構(gòu)成緩沖溶液的pH值;③恰好反應(yīng)完,則由生成弱酸濃度決定。
2、弱酸與同離子弱酸鹽的混和。
分析:兩者即構(gòu)成緩沖溶液。
堿與弱堿鹽溶液混和情況與上述相似。
例6 0.2mol/L鹽酸與0.4mol/L醋酸鈉溶液等體積混和后,其pH值為多少?
解:CH3COONa + HC1 = CH3COOH + NaC1
從反應(yīng)看醋酸鈉過量,過量濃度為(0.4 - 0.2)/ 2 = 0.1 (mol/L),生成醋酸濃度為0.2 / 2 = 0.1 (mol/L).
例7 0.2mol / LNaOH溶液與0.2mol / L NH4C1等體積混和后,其pH值為多少?
解:NaOH + NH4C1 = NaC1 + NH3·H2O濃度為0.2 / 2 = 0.1(mol / L).
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