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?
(Ka = 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?
(Kb = 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(Ka = 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Ka与Kb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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