化学自习室


按字母检索
学习小专题

数据词典

元素手册

元素周期表

由水电离出的氢离子浓度大小与溶液的pH关系的讨论

来源:未知作者:袁建标 点击:所属专题: 水电离氢离子浓度
怎样理解“由水电离出的氢离子浓度=10 -a mol/L”,这句话能够推出什么,是令许多同学困惑的问题。我认为,主要原因是这是一个逆向思维的问题。由于思维所需要的知识不清楚,所以导致了思维混乱。为了解决这一难题,本文拟做以下尝试。 为了能够解决本文题目提出的问题,

网站温馨提示,请您保护好眼睛! 【视力保护色 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青(默认色) 灰 银河白 字体:

怎样理解“由水电离出的氢离子浓度=10-amol/L”,这句话能够推出什么,是令许多同学困惑的问题。我认为,主要原因是这是一个逆向思维的问题。由于思维所需要的知识不清楚,所以导致了思维混乱。为了解决这一难题,本文拟做以下尝试。

为了能够解决本文题目提出的问题,你必须能够真正地看懂以下例题。

例一:求常温下0.1mol/L的盐酸溶液中,由水电离出的氢离子浓度以及溶液的pH值。

我们知道,盐酸是强酸,在溶液中是完全电离的。也就是说,由HCl电离出的氢离子浓度=0.1mol /L,设由水电离出的氢离子浓度=xmol/L,那么由水电离出的氢氧根离子浓度也=xmol/L,根据水的离子积常数有:Kw=(0.1+x)x=10-14展开得:x2+0.1x-10-14=0,解此一元二次方程,得x=10-13mol/L。如果你自己动手解一下,就会发现很麻烦。实际上,因为x比起0.1来,完全可以忽略不计,所以,Kw=(0.1+x)x=0.1×x=10-14,x=10-13mol/L要简便的多。

溶液的pH值=-lgc(H)=-lg(0.1+x)=-lg0.1=1

答案:常温下0.1mol/L的盐酸溶液中,由水电离出的氢离子浓度=10-13mol/L,溶液的pH值=1。

实际上,不仅是盐酸,就是硫酸、醋酸等等,只要由酸电离出的氢离子浓度=0.1mol /L,就有由水电离出的氢离子浓度=10-13mol/L,溶液的pH值=1。

结论1:在酸的溶液中【注意!不是酸性溶液!】,由水电离出的氢离子浓度=由水电离出的氢氧根离子浓度,如果它=10-amol/L(a>7),溶液的pH值=14-a。


例二:求常温下0.1mol /L的氢氧化钠溶液中,由水电离出的氢离子浓度以及溶液的pH值。

我们知道,氢氧化钠是强碱,在溶液中是完全电离的。也就是说,由NaOH电离出的氢氧根离子浓度=0.1mol/L,设由水电离出的氢氧根离子浓度=xmol/L,那么由水电离出的氢离子浓度也=xmol/L,根据水的离子积常数有:Kw=x(0.1+x)=10-14,展开得:x2+0.1x-10-14=0,解此一元二次方程,得x=10-13mol/L。如果你自己动手解一下,就会发现很麻烦。实际上,因为x比起0.1来,完全可以忽略不计,所以,Kw=x(0.1+x)=0.1x=10-14,x=10-13mol/L要简便的多。

溶液的pH值=-lgc(H)=-lgx=-lg10-13=13

答案:常温下0.1mol/L的氢氧化钠溶液中,由水电离出的氢离子浓度=10-13mol /L,溶液的pH值=13。

实际上,不仅是氢氧化钠,就是氢氧化钡、氨水等等,只要由碱电离出的氢氧根离子浓度=0.1mol /L,就有由水电离出的氢离子浓度=10-13mol /L,溶液的pH值=13。

结论2:在碱的溶液中【注意!不是碱性溶液!】,由水电离出的氢离子浓度=由水电离出的氢氧根离子浓度,如果它=10-amol/L(a>7),溶液的pH值=a。


例三:求常温下0.1mol /L的醋酸钠溶液(已知Ka(CH3COOH)=1.8×10-5)中,由水电离出的氢离子浓度以及溶液的pH值。

我们知道,醋酸钠完全电离,是不会电离出氢离子、氢氧根离子的,所以,此溶液中的氢离子和氢氧根离子全部是由水电离出的!

对于此题的解法,中学阶段不做要求,所以,我们详细写一下:

设醋酸根离子水解生成的氢氧根离子浓度为xmol/L。

在醋酸钠溶液中:CH3COO+H2O由水电离出的氢离子浓度大小与溶液的pH关系的讨论CH3COOH+OH

起始浓度:    0.1    【常数】    0     0

转变浓度:     x                  x     x

平衡浓度:0.1-x≈0.1             x    x

水解平衡常数Kh=[c(CH3COOH)×c(OH)]/c(CH3COO),把分子、分母都乘以此条件下溶液中的氢离子浓度:

水解平衡常数Kh=[c(CH3COOH)×c(OHc(H)]/[c(CH3COOc(H)]

仔细看看,上式中红色部分是Kw,黑色部分是Ka(CH3COOH)的倒数。

所以:醋酸根离子水解的水解平衡常数:Kh=Kw/Ka(CH3COOH)=10-14/(1.8×10-5)=5.6×10-10=X2/0.1【上式】

解之:X=7.5×10-6所以,溶液中的氢离子浓度=由水电离出的氢离子浓度=Kw/(7.5×10-6)=1.3×10-9

pH=-lg(1.3×10-9)=9-lg1.3≈9

答案:常温下0.1mol/L的醋酸钠溶液中,由水电离出的氢离子浓度≈1×10-9mol /L,溶液的pH值≈9。

结论3:在水解显碱性的盐的溶液中,氢离子和氢氧根离子全部是由水电离出的,由水电离出的氢离子浓度<由水电离出的氢氧根离子浓度,如果由水电离出的氢离子浓度=10-amol/L(a>7),溶液的pH值=a。


例四:求常温下0.1mol /L的氯化铵溶液(已知Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5)中,由水电离出的氢离子浓度以及溶液的pH值。

我们知道,氯化铵完全电离,是不会电离出氢离子、氢氧根离子的,所以,此溶液中的氢离子和氢氧根离子全部是由水电离出的!

同上,在氯化铵溶液中,存在如下平衡:

            NH4+H2O由水电离出的氢离子浓度大小与溶液的pH关系的讨论NH3·H2O+H+

起始浓度:0.1   【常数】  0      0

转变浓度:x               x       x

平衡浓度:0.1-x≈0.1     x      x

如上所述,铵根离子水解的水解平衡常数

Kh=Kw/Kb(NH3·H2O)=10-14/(1.8×10-5)=5.6×10-10=x2/0.1【上式】

解之:x=7.5×10-6,所以,溶液中的氢离子浓度=由水电离出的氢离子浓度=7.5×10-6mol/L ,pH=-lg(7.5×10-6)=6-lg7.5≈5

结论4:在水解显酸性的盐的溶液中,氢离子和氢氧根离子全部是由水电离出的,由水电离出的氢离子浓度>由水电离出的氢氧根离子浓度,如果由水电离出的氢离子浓度=10-amol/L(a<7),溶液的pH值=a。(你注意到那个(A<7)与前面3个例题不同了吗?这个非常重要。)


如果你感觉自己真的懂了,那么你应该能够做对下面的这个题目:

某溶液中由水电离出的氢离子浓度=10-amol/L,那么,(1)当a=12时;(2)当a=3时;此溶液中的溶质可能为下列选项中的(   ),相应的pH是(   )。

A.CuSO4   B.KOH   C.H2SO4     D.Na2CO3

答案:(1)当a=12时;此溶液中的溶质可能为下列选项中的(B、C、D),相应的pH是(12、2、12)。【注意对应关系】(2)当a=3时;此溶液中的溶质可能为下列选项中的(A),相应的pH是(3)。


结论:已知条件是:“由水电离出的氢离子浓度=10-amol/L”,要推出溶液的pH值时,首先看a是大于7还是小于7。

如果是a>7,也就是说由水电离出的氢离子浓度<10-7mol/L,则pH的可能性有2种:

1、pH=a【此时溶液显碱性,溶质可能是碱或者水解显碱性的盐。】;

2、pH=14-a【此时溶液显酸性,溶质是酸。】。

如果是a<7,也就是说由水电离出的氢离子浓度>10-7mol/L,则pH的可能性只有1种:

pH=a【此时溶液显酸性,溶质是水解显酸性的盐。】。

附注:在本文讨论的范围中,像NaHSO4、NaHSO3、NaH2PO4这样能够电离出氢离子并且不水解或者水解弱于电离的酸式盐,应该按照酸对待;像NaHCO3、Na2HPO4、NaHS这样能够电离出氢离子但是水解强于电离的酸式盐,应该按照水解显碱性的盐对待。如果不理解这个附注,可以不管它。

(责任编辑:)
用手机微信扫描以下二维码,可浏览、收藏、分享;若对您学习有帮助,请点击打赏图标,扫描二维码,赞助本站。
------分隔线----------------------------
数据统计中,请稍等!
------分隔线----------------------------
相关文章
说点什么吧
  • 全部评论(0
    还没有评论,快来抢沙发吧!
栏目列表
微信公众平台二维码
二维码图片
欢迎订阅网站动态,手机扫一扫就可以。
化学自习室APP下载二维码
化学自习室APP
欢迎使用化学自习室APP,扫码就可下载。
会员登录
用户名:
密码:
验证码: 看不清?点击更换
推荐内容
公益广告

返回顶部