水电离出的氢离子浓度

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【专家解析】水电离出的氢离子浓度

【优秀范文】水电离出的氢离子浓度

范文一:由水电离出的氢离子浓度计算及规律

离  鲍氢  滁虞诗冀  凝律

◇ 广西 黄 颖

话说 向水 中加 1   mo l 氢 氧化 钠 和加 1   oo t l 盐酸 , 水 的

电 离 都 向 左 移 动, 而 且 移动 的程度 是 一 样 的,

c ( OH ) 水 和c ( H  ) 水 会 同时等 量减 小 , 因此可 以说 :

规律 1 某酸 、 某碱 的 p H 之 和为 1 4 , 那么 , 该酸 、   碱 中水 的电离程 度被 等量 抑制 .   规律 2 在 酸 、 碱 的溶 液 中 , 外 来 的 H 和 OH   对水 电离 是起抑 制作 用 的 , 但是 c ( OH一 ) 水一c ( H  ) 水   确实 永远 成立 的.

目前 在各类 试题 中 , 由水 电离 出 的氢 离子 浓 度 计

算、 溶液 的氢 离子 浓 度 计 算 、 p H 计 算 混 杂在 一 起 , 学

生 极容 易混 淆 , 本 专 题 就 它 们 之 间 的关 系进 行 理 清 ,   对 技巧进 行 归纳.

■r

规律 3 在 酸 、 碱 的溶 液 中 , 水 电离 出 的 H  浓 度  和水 电离 出 的 OH一 浓度都 将小 于 1 0   t oo l ・ L .

注意 : 酸、 碱溶 液是 指强 酸、 弱 酸、 强碱、 弱 碱 溶  液, 如 NH  C 1溶 液 是 酸 性 溶 液 , 不 是 酸 溶 液;

例 1   计算 p H一 2的盐 酸 中 由水 电 离 出 的 H

浓 度.

Q 解   析 由H C 1 一 H   + C 1 和H   z   o  H   + o H可

知 氢 离 子 浓 度 是 HC 1和 水 共 同 决 定 的 ,

C H。 C OONa是碱性 溶液 但不 是碱溶 液 .

■  — ●

例 3 计算 p H一2的 NH  C 1 溶液 中 由水 电离 出

OH 浓度 由水决 定 , 由此 可知 f ( H  ) 水一f ( OH ) 永,

这 是绝 对成 立 的 , 因此计 算 出 f ( OH ) 即可 , p H一2 ,

f ( OH 一) 总一 f ( OH 一) 水一 1 0

f ( O H一) 水一 1 0一   。t o ol ・ L一  .

的 H。 ‘ 浓度.

oo t l ・ L   ;f ( H  ) 水= = =

, Q   解   析 由N H   C 1 一 N H   + C 1 一 可 知, N H   C 1 不 能 电

离 出 H。 。 和 OH 的 , 溶 液 中的 H+和 OH   都 是 由水 电离 出的 , 因此 p H一2的 NH   C 1 溶 液 中

f ( OH 一) 总一 f ( OH 一) 水一 1 0   mo l ・ L一 ;   c ( H+) 总一 c ( H +) 水一 1 0 一  t oo l ・ L一   .

;   例 2 计算 p H一1 2的氢氧 化钠 中 由水 电离 出 的

OH一 浓度 .

Q  解 析 由N a O H —N a   +o H 一 和H 2   O  H   +

H一可知 OH一 浓 度是 氢氧化 钠 和水共 同决

;   例 4 计算 p H一1 2 的C H。 C O O N a 中由水电离

出 的 OH一 浓 度.

定的, H  浓度 由水 决定 , 并 由此 可 知 c ( H ) 水一   f ( OH一) 水, 这是 绝 对 成 立 的 , 因此 计 算 出 c ( H ) 即

可, p H一 1 2, C ( H+) 总一 f ( H+) 水一 1 0

c ( O H 一) 水一 C ( H  ) 水; 1 0 一   t oo l ・ L- 。 .

Q  解 析 由C H s C O O N a — c H 。 C O O 一 + N a   可知,

C H。 COONa 不 能 电离 出 H+和 OH一的 , 溶  液 中的 H  和 0H一 都是 由水 电离 出的 , 因此 p H一 1 2

的C H3 C OONa溶 液 中 c ( H  ) 总一 c ( H  ) 水一 1 0 - 。 。‘

oo t l ・ I   一 ; f ( O H 一) 总一 c ( O H ~) 水一 1 0   mo l ・ L .

oo t ! ・ I   一  ;

解 题 反思

纵观解题过程 , 有很多是套路, 为 什

么人家 要 问 由水 电 离 出 的 H  或 OH~ 浓度 , 而 不 问

规律 4   在 水 解 的 盐 溶 液 中, C( OH ) 水 一  c ( H’ 。 ) 水 绝 对不 能成 立 , 否 则就 不会 显酸 碱性 .

∞   ,

H  或 OH一浓 度 ? 因 为 一 旦 p H 告诉我 们 了, 利 用  p H一一l g c ( H ) 可 以直 接 求 出 H  或 OH 浓 度 , 但  是 问 由水 电离 出的 H  或 OH一 浓 度 的时候 , 大家 就要  判断 清楚 了 , 要计 算 的那个 H 或 OH一 浓 度是水 电离  的还是 包含 有酸 碱 电离 的一 部分 , 所 以每次 设 问 出题  人都绕 圈 子 , 例 1若计算 p H一2的盐 酸 中由水 电离 出

的 OH~ 浓度. 还有 谁 错 ?盐 酸 不 能 电离 OH一的 , 因  此才 有 c ( OH一 ) 总一c ( OH ) 水一1 0   t oo l ・ L _ 。 . 同理

例5  2 5℃ 时 , p H一9的 Na   C O。 溶液和 p H一5

的F e C 1 。 溶液 , 水 电离程度 的大 小关 系是 (

A 前者 大 ;

C 后者大;

) .

B 两者 相等 ;

D 无 法 确 定

Q  解 析 在p H一9 的N a z c o   s 溶液和p H一5 的

F e C 1 。 溶 液 中水 电 离 都 被 促 进. p H= = : 9的

Na 。 C O。 溶液 中 , 水 的 电离 的 C ( OH一 ) 由 1 0   提 高 到

例 2若 计算 p H一1 2的氢 氧化钠 中 由水 电离 出 的 H

f ( H  ) 总一 c ( H  ) 水一 1 0

oo t l ・ L一   .

浓度 . 还有 谁错 ?氢 氧化钠 不能 电离 H 的 , 因此 才有

1 0 一; p H一5的 F e C 1  溶 液 中水 的 电 离 的 c ( H ) 由  1 0   提高到 1 O  , 它 们对 水 的电离促 进程 度 相同.

拓展 p H一 1 0的 N a 。 C O 。溶 液 和 p H 一 5的

从例 题 中提炼技 巧 : p H一2的盐 酸 中 f ( H  ) 水一  c ( OH ) 水一1 0   t oo l ・ L _ 。 ; p H一1 2的氢 氧化钠 中也

有 C ( OH一) 水一c ( H’ 。 ) 水一 1 0   t oo l ・ L ~. 为什 么会  这样 ?对 于 反 应 H   O   H   + OH一平 衡 后 , 加入 1

F e C 1 。 溶液水 的 电离程 度 前 者 促 进程 度 大 ; p H一 9的

Na   C O。 溶液 和 p H一4的 F e C 1 。溶 液 水 的 电 离 程 度  后 者促 进程 度大 .

oo t l   H。 。 或 OH一 平衡 向左 移动 的程度 肯 定一 样 , 换 句

5 0

( 作 者单位 : 广 西柳 州 市柳 州二 中)

r 数理 化离  鲍氢  滁虞诗冀  凝律

◇ 广西 黄 颖

话说 向水 中加 1   mo l 氢 氧化 钠 和加 1   oo t l 盐酸 , 水 的

电 离 都 向 左 移 动, 而 且 移动 的程度 是 一 样 的,

c ( OH ) 水 和c ( H  ) 水 会 同时等 量减 小 , 因此可 以说 :

规律 1 某酸 、 某碱 的 p H 之 和为 1 4 , 那么 , 该酸 、   碱 中水 的电离程 度被 等量 抑制 .   规律 2 在 酸 、 碱 的溶 液 中 , 外 来 的 H 和 OH   对水 电离 是起抑 制作 用 的 , 但是 c ( OH一 ) 水一c ( H  ) 水   确实 永远 成立 的.

目前 在各类 试题 中 , 由水 电离 出 的氢 离子 浓 度 计

算、 溶液 的氢 离子 浓 度 计 算 、 p H 计 算 混 杂在 一 起 , 学

生 极容 易混 淆 , 本 专 题 就 它 们 之 间 的关 系进 行 理 清 ,   对 技巧进 行 归纳.

■r

规律 3 在 酸 、 碱 的溶 液 中 , 水 电离 出 的 H  浓 度  和水 电离 出 的 OH一 浓度都 将小 于 1 0   t oo l ・ L .

注意 : 酸、 碱溶 液是 指强 酸、 弱 酸、 强碱、 弱 碱 溶  液, 如 NH  C 1溶 液 是 酸 性 溶 液 , 不 是 酸 溶 液;

例 1   计算 p H一 2的盐 酸 中 由水 电 离 出 的 H

浓 度.

Q 解   析 由H C 1 一 H   + C 1 和H   z   o  H   + o H可

知 氢 离 子 浓 度 是 HC 1和 水 共 同 决 定 的 ,

C H。 C OONa是碱性 溶液 但不 是碱溶 液 .

■  — ●

例 3 计算 p H一2的 NH  C 1 溶液 中 由水 电离 出

OH 浓度 由水决 定 , 由此 可知 f ( H  ) 水一f ( OH ) 永,

这 是绝 对成 立 的 , 因此计 算 出 f ( OH ) 即可 , p H一2 ,

f ( OH 一) 总一 f ( OH 一) 水一 1 0

f ( O H一) 水一 1 0一   。t o ol ・ L一  .

的 H。 ‘ 浓度.

oo t l ・ L   ;f ( H  ) 水= = =

, Q   解   析 由N H   C 1 一 N H   + C 1 一 可 知, N H   C 1 不 能 电

离 出 H。 。 和 OH 的 , 溶 液 中的 H+和 OH   都 是 由水 电离 出的 , 因此 p H一2的 NH   C 1 溶 液 中

f ( OH 一) 总一 f ( OH 一) 水一 1 0   mo l ・ L一 ;   c ( H+) 总一 c ( H +) 水一 1 0 一  t oo l ・ L一   .

;   例 2 计算 p H一1 2的氢氧 化钠 中 由水 电离 出 的

OH一 浓度 .

Q  解 析 由N a O H —N a   +o H 一 和H 2   O  H   +

H一可知 OH一 浓 度是 氢氧化 钠 和水共 同决

;   例 4 计算 p H一1 2 的C H。 C O O N a 中由水电离

出 的 OH一 浓 度.

定的, H  浓度 由水 决定 , 并 由此 可 知 c ( H ) 水一   f ( OH一) 水, 这是 绝 对 成 立 的 , 因此 计 算 出 c ( H ) 即

可, p H一 1 2, C ( H+) 总一 f ( H+) 水一 1 0

c ( O H 一) 水一 C ( H  ) 水; 1 0 一   t oo l ・ L- 。 .

Q  解 析 由C H s C O O N a — c H 。 C O O 一 + N a   可知,

C H。 COONa 不 能 电离 出 H+和 OH一的 , 溶  液 中的 H  和 0H一 都是 由水 电离 出的 , 因此 p H一 1 2

的C H3 C OONa溶 液 中 c ( H  ) 总一 c ( H  ) 水一 1 0 - 。 。‘

oo t l ・ I   一 ; f ( O H 一) 总一 c ( O H ~) 水一 1 0   mo l ・ L .

oo t ! ・ I   一  ;

解 题 反思

纵观解题过程 , 有很多是套路, 为 什

么人家 要 问 由水 电 离 出 的 H  或 OH~ 浓度 , 而 不 问

规律 4   在 水 解 的 盐 溶 液 中, C( OH ) 水 一  c ( H’ 。 ) 水 绝 对不 能成 立 , 否 则就 不会 显酸 碱性 .

∞   ,

H  或 OH一浓 度 ? 因 为 一 旦 p H 告诉我 们 了, 利 用  p H一一l g c ( H ) 可 以直 接 求 出 H  或 OH 浓 度 , 但  是 问 由水 电离 出的 H  或 OH一 浓 度 的时候 , 大家 就要  判断 清楚 了 , 要计 算 的那个 H 或 OH一 浓 度是水 电离  的还是 包含 有酸 碱 电离 的一 部分 , 所 以每次 设 问 出题  人都绕 圈 子 , 例 1若计算 p H一2的盐 酸 中由水 电离 出

的 OH~ 浓度. 还有 谁 错 ?盐 酸 不 能 电离 OH一的 , 因  此才 有 c ( OH一 ) 总一c ( OH ) 水一1 0   t oo l ・ L _ 。 . 同理

例5  2 5℃ 时 , p H一9的 Na   C O。 溶液和 p H一5

的F e C 1 。 溶液 , 水 电离程度 的大 小关 系是 (

A 前者 大 ;

C 后者大;

) .

B 两者 相等 ;

D 无 法 确 定

Q  解 析 在p H一9 的N a z c o   s 溶液和p H一5 的

F e C 1 。 溶 液 中水 电 离 都 被 促 进. p H= = : 9的

Na 。 C O。 溶液 中 , 水 的 电离 的 C ( OH一 ) 由 1 0   提 高 到

例 2若 计算 p H一1 2的氢 氧化钠 中 由水 电离 出 的 H

f ( H  ) 总一 c ( H  ) 水一 1 0

oo t l ・ L一   .

浓度 . 还有 谁错 ?氢 氧化钠 不能 电离 H 的 , 因此 才有

1 0 一; p H一5的 F e C 1  溶 液 中水 的 电 离 的 c ( H ) 由  1 0   提高到 1 O  , 它 们对 水 的电离促 进程 度 相同.

拓展 p H一 1 0的 N a 。 C O 。溶 液 和 p H 一 5的

从例 题 中提炼技 巧 : p H一2的盐 酸 中 f ( H  ) 水一  c ( OH ) 水一1 0   t oo l ・ L _ 。 ; p H一1 2的氢 氧化钠 中也

有 C ( OH一) 水一c ( H’ 。 ) 水一 1 0   t oo l ・ L ~. 为什 么会  这样 ?对 于 反 应 H   O   H   + OH一平 衡 后 , 加入 1

F e C 1 。 溶液水 的 电离程 度 前 者 促 进程 度 大 ; p H一 9的

Na   C O。 溶液 和 p H一4的 F e C 1 。溶 液 水 的 电 离 程 度  后 者促 进程 度大 .

oo t l   H。 。 或 OH一 平衡 向左 移动 的程度 肯 定一 样 , 换 句

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( 作 者单位 : 广 西柳 州 市柳 州二 中)

r 数理 化

范文二:由水电离出的氢离子浓度(供高二、高三学生阅读)

如何理解可水解盐溶液中 由水电离产生的C(H+)

南宁外国语学校

(适合高二、高三学生阅读)

关键词:电离、水解、电离平衡移动

[例1] 25℃时,PH值为5的HCl溶液中,由水电离产生的c电离(H+)是多少?由水电离产生的c电离(OH-)是多少?

这里需要把“由”字理解为“因为”, 把“由水电离产生的c电离(H+)”理解为“因为水的电离对氢离子浓度的贡献值”。不能把“由”字理解为“从„

+

来”,因为在HCl溶液中,由于存在平衡,无法确定H是“从H2O而来”还是“从HCl而来”。(注:如果不理解这段话,先往后看,回过头来再理解)

正确解题思路:

HCl不会生成OH-离子,所有OH-全部来自H2O,所以由水电离生成的OH-离子

-浓度就是溶液的OH离子浓度。

c电离(OH-)= c溶液(OH-)=1.0×10-9mol/L

而H+而部分来自HCl,部分来自H2O,根据水的电离方程式,c电离(H+)与c-电离(OH)相等。

c电离(H+)= c电离(OH-)=1.0×10-9mol/L 规律:

在酸或碱溶液中,c电离(H+)= c电离(OH-)

c电离(H+)×c电离(OH-)=1.0×10-7mol/L

练习1:25℃时,PH值为10的NaOH溶液中,由水电离产生的c电离(H+)是多少?由水电离产生的c电离(OH-)是多少?(答案在后面)

[例2] 25℃时,PH值为8的CH3COONa溶液中,由水电离产生的c电离(H+)是多少?由水电离产生的c电离(OH-)是多少? 这里的“由”字不能理解为“因为”,应把它理解为“从„来”。 因为在CH3COONa

+-溶液中,H或OH是电离和水解两种因素共同作用形成的,而不仅是电离。(注:

如果不理解这段话,先往后看,回过头来再理解)

正确解题思路:

CH3COONa不会生成H+离子,也不会生成OH-,所有H+和OH-全部来自H2O。 c电离(H+)= c溶液(H+)=1.0×10-8mol/L c电离(OH-)= c溶液(OH-)=1.0×10-6mol/L 规律:

在可水解的盐溶液中: c电离(H+)= c溶液(H+) c电离(OH-)= c溶液(OH-) c电离(H+)≠c溶液(OH-) 容易产生的错误:

c电离(H+)= c电离(OH-)

练习2:25℃时,PH值为6的NH4Cl溶液中,由水电离产生的c电离(H+)是

多少?由水电离产生的c电离(OH-)是多少?(答案在后面)

[例3] 25℃时,在某单一的电解质溶液中,由水电离产生的c电离(H+)与由水电离产生的c电离(OH-)乘积等于1.0×10-22等。下列说法正确的是( )

A、该电解质可能是强酸弱碱盐 B、该电解质可能是强碱弱酸盐 C、该电解质一定是弱酸

D、该电解质一定可能是酸,也可能是碱,其PH等于3或11。 解释:

在可水解的盐溶液中,c电离(H+)×c溶液(OH-)=1.0×10-14,所以A和B都错。

在酸可碱溶液中,c电离(H+)= c电离(OH-)=1.0×10-11(1.0×10-22开平方),PH等于3或11,所以C错,D正确。

讨论:

例3把例1和例2两类题型综合在一起,提高了题目的难度。有些学生提出:除了酸、碱和可水解的盐外,是否还要考虑其他物质?在此明确的告诉同学们:不用考虑其他物质。另外,有些题目不严谨,没有指定“电解质”,或没有指定“单一溶液”, 一般情况下把它看成单一的电解质溶液。

练习3、在pH等于9的NaOH和CH3COONa两种溶液中,设由水电离产生的OH-浓度分别为a mol/L 与 b mol/L,则A和B的关系为 ( )

A、a=b B、a=10-4.b C、a=104.b D、不能确定

练习4、常温下,pH=9的CH3COONa 溶液由水电离出来的c电离(H+)为a, pH=9的 NH3·H2O溶液由水电离出来的c电离(H+)为b,下列a和b的关系正确的是 ( )

A、a=b B、a=10-4.b C、a=104.b D、不能确定 练习5、(2007年浙江省高中化学竞赛试题)25℃某电解质水溶液中,由水电离出来的并游离存在于溶液中的C(H+)=1.0×10-amol/L。以下说法正确的是 ( )(超难,供高手完成。)

A、a>7时,此溶液中水的电离一定受到抑制。 B、a7时,此溶液的PH为a或14-a。 D、a

(本人注:因为有些人认为“由水电离产生的氢离子”包括“生成但又反应了的部分”,所在本题特别注明“游离存在”的部分,有一至两个选项正确。)

部分高考题

高考题1(2000年高考题(天津、江西卷))室温下,在PH=12的某溶液中,由水电离的c(OH-)为 ( )

A.1.0×10-7 mol·L-1 B.1.0×106 mol·L-1 C.1.0×10-2 mol·L-1 D.1.0×10-12 mol·L-1

高考题2(2008年上海高考题)常温下,某溶液中由水电离出来的c(H+)=1.0×10-13mol/L,该溶液可能是①二氧化硫 ②氯化铵水溶液 ③硝酸钠水溶液 ④氢氧化钠水溶液。

A、①④ B、①② C、②③ D、③④

让我们再来看一道表述不严谨的题目。

[例4]:25℃时的某溶液中,由水电离出来的的C(H+)=1.0×10-amol/L。以下说法不正确的是 ( )

A、a7时,此溶液中水的电离一定受到抑制。 C、a

D、a=7时,该溶液的溶质一定为盐。

首先,题目没有指明是单一溶液还是混合溶液,如果是混合溶液,那么情况极其复杂,别说是中学生,哪怕是大学生也没办法解题。

其次,没有指明是电解质溶液,如果仅考虑酸、碱或盐溶液,选项C是正确,而如果考虑非电解质溶液(如乙醇、蔗糖溶液),则选项C不正确,这样就引起学生猜测:是否还要考虑其它物质呢?。

再有,理解“水的电离受到抑制或促进”也有分岐,因为抑制或促进是指过程,但氢离子的浓度是结果,因此也产生矛盾。例如,让我们比较两种情况:第一种:金属钠与水反应,形成PH等于12的NaOH溶液,第二种:固体氢氧化钠溶于水形成PH等于12的NaOH溶液。它们形成的溶液结果相同,但过程却不同,金属钠与水反应是金属与水中的H+反应,使电离平衡向正反应方向移动,促进水的电离,而NaOH溶于水却是抑制水的电离。

本题如果是确定为单一的电解质溶液,测答案为B,如果还要考虑非电解质,则答案为B、D。至于水的电离是受到促进还是受到抑制,就要考虑溶液的形成过程,考生只能做的是把它简单理解为溶质溶于水中形成的过程。

参考答案:

练习1:c电离(H+)= c溶液(H+)=1.0×10-10 mol/L c电离(OH-)=c电离(H+)= 1.0×10-10 mol/L

练习2:c电离(H+)= c溶液(H+)=1.0×10-6 mol/L c电离(OH-)= c溶液(OH-)=1.0×10-8 mol/L

练习3:a/b=(1.0×10-9 )/(1.0×10-5 )= 1.0×10-4 mol/L 选B 练习4:a/b=(1.0×10-9 )/(1.0×10-9 )= 1.0×10-4 mol/L 选A 练习5:

a>7时,即c电离(H+)小于1×10-7mol/L,可能酸溶液,也可能是碱,还可能是强碱弱酸盐溶液。强碱弱酸盐使电离受到促进(水的电离平衡向正反应方向移动),所以选项A错。

A

a>7时,即c电离(H+)小于1×10-7mol/L,如果是酸溶液,PH值为14-a;如果是碱溶液,PH值为a ;如果是强碱弱酸盐,PH值为a;溶液不可能是强酸弱碱盐。所以选项C正确。

a

另外,估计出题人的原意是指单一溶液,所以不考虑混合溶液。你也可以试试,如果考虑混合溶液,你还能做得出来吗?

高考题1:

如果是碱溶液,则c电离(OH-)= c溶液(H+)=1.0×10-12 mol/L,所以D正确。

---2

如果是强碱弱酸溶液,则c电离(OH)= c溶液(OH)=1.0×10 mol/L,所以C正确。

从网上获得的高考改卷参考答案只选D,不选C。显然哪怕是高考出题人,也有昏头的时候,这也给化学教学产生很大的不利影响,对这类题目的解法产生不小分岐。另外本题也没有说明是否是单一溶液,但也只能以单一溶液解题。

高考题2:

由水电离出来的c(H+)=1.0×10-13mol/L,小于1.0×10-7mol/L,溶液可能是酸、碱或强碱弱酸盐,所以A正确。

高考评卷参考答案也是A,但参考评分标准有这样的解析:“水电离的C(H+)=1.0×10-13mol/L,说明水电离受到抑制。”又给人坠入云雾中的感觉,因为如果是强碱弱酸盐溶液,水的电离是受到促进的。

2011年9月29日

范文三:怎样理解“由水电离出的氢离子浓度=10的-a次方摩尔每升”

怎样理解“由水电离出的氢离子浓度=10 –a mol/L”

“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,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= x mol/L,那么由水电离出的氢氧根离子浓度也= x mol/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=10-13 mol/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=10-13 mol/L 要简便的多。

溶液的pH值=-lgc(H+)=-lg(0.1+x)=-lg 0.1= 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=10-13 mol/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=10-13 mol/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-a mol/L(a>7),溶液的pH值=14-a 。(你得花点儿时间,对照上面的例题,好好理解一下这几句话的含义。)

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= x mol/L,那么由水电离出的氢离子浓度也= x mol/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=10-13 mol/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)=0.1 x= 10-14 x=10-13 mol/L 要简便的多。

溶液的pH值=-lgc(H+)=-lg x =-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=10-13 mol/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=10-13 mol/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-a mol/L(a>7),溶液的pH值= a 。(你得花点儿时间,对照上面的例题,好好理解一下这几句话的含义。再和结论1对照比较一下。)

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-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

把分子、分母都乘以此条件下溶液中的氢离子浓度:

c(CH3COOH)×c(OH)×c(H+) 水解平衡常数Kh=- c(CH3COO)×c(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-a mol/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 +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

-14-5-10 2Kh=kw/ Kb(NH3·=10/(1.8×10)=5.6×10 = x/0.1【上式】 )H2O

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=7.5×10-6 mol/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-a mol/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 –a mol/L,那么,❶当a=12时;❷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

答案在下页。

B.KOH C.H2SO4 D.Na2CO3

答案:❶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】

❷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 )。

怎么样?做对了没有?如果没有,建议你再从头重新看本文。 结论:已知条件是:“由水电离出的氢离子浓度=10 –a mol/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 –7 mol/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 –7 mol/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。

范文四:由水电离出的氢离子浓度(供高二、高三学生阅读)

如何理解由水电离产生的C(H)

南宁外国语学校

(适合高二、高三学生阅读)

关键词:电离、水解、电离平衡移动、由水电离产生的氢离子浓度

[例1] 25℃时,pH值为5的HCl溶液中,由水电离产生的c水的电离(H+)是多少?由水电离产生的c水的电离(OH-)是多少?

这里需要把“由”字理解为“因为”,而不能理解为“从„而来”。那是因为平衡是动态的, 因此我们无法区分H+是“从H2O而来”还是“从HCl而来”。

+

准确的说,应该把“由水电离产生的c水的电离(H)”理解为“因为水的电离对氢离子浓度的贡献值”。(注:如果不理解这段话,先往后看,再回过头来理解)

正确解题思路:

HCl不会生成OH-离子,所有OH-全部来自H2O,所以由水电离生成的OH-离子浓度就是溶液的OH-离子浓度。

c水的电离(OH-)= c溶液(OH-)=1.0×10-9 mol/L

+

而H而一部分来自HCl,一部分来自H2O,根据水的电离方程式知道,c水的电+-离(H)与c水的电离(OH)相等。

c水的电离(H+)= c水的电离(OH-)=1.0×10-9 mol/L 规律:

在酸或碱溶液中,c水的电离(H+)= c水的电离(OH-)

c水的电离(H+)×c水的电离(OH-)=1.0×10-7 mol/L

练习1:25℃时,pH值为10的NaOH溶液中,由水电离产生的c水的电离(H+)是多少?由水电离产生的c水的电离(OH-)是多少?(答案在后面)

[例2] 25℃时,pH值为8的CH3COONa溶液中,由水电离产生的c水的电离(H+)是多少?由水电离产生的c水的电离(OH-)是多少?

这里的“由”字不能理解为“因为”,应把它理解为“从„而来”(与例1相反)。 那是因为在CH3COONa溶液中,H+或OH-是“电离”和“水解”两种因素共同作用的结果,而不仅仅是“因为电离”。 CH3COONa本身不能产生H+和OH-所以它们都是“从H2O而来”。(注:如果不理解这段话,先往后看,再回过头来理解)

正确解题思路:

CH3COONa不会生成H+离子,也不会生成OH-,所有H+和OH-全部来自H2O。 c水的电离(H+)= c溶液(H+)=1.0×10-8 mol/L c水的电离(OH-)= c溶液(OH-)=1.0×10-6 mol/L 规律:

在可水解的正盐溶液中: c水的电离(H+)= c溶液(H+) c水的电离(OH-)= c溶液(OH-) c水的电离(H+)≠c水的电离(OH-)

c水的电离(H+)×c水的电离(OH-)=1.0×10-14(25℃时) 容易产生的错误:

c水的电离(H+)= c水的电离(OH-)

+

练习2:25℃时,pH值为6的NH4Cl溶液中,由水电离产生的c水的电离(H+)是多少?由水电离产生的c水的电离(OH-)是多少?(答案在后面)

[例3] 25℃时,在某单一电解质的溶液中,由水电离产生的c水的电离(H+)与由水电离产生的c水的电离(OH-)乘积等于1.0×10-22等。下列说法正确的是( )

A、该电解质可能是强酸弱碱盐 B、该电解质可能是强碱弱酸盐 C、该电解质一定是弱酸

D、该电解质一定可能是酸,也可能是碱,其PH等于3或11。 解释:

在可水解的正盐溶液中,c水的电离(H+)×c溶液(OH-)=1.0×10-14,所以A和B都错。

在酸或碱溶液中,c水的电离(H+)= c水的电离(OH-)=1.0×10-11(1.0×10-22开平方),如果是酸,pH等于3,如果是碱pH等于11,所以C错,D正确。

讨论:

例3把例1和例2两类题型综合在一起,提高了题目的难度。有些学生提出:除了酸、碱和可水解的盐外,是否还要考虑其他物质?在此明确的告诉同学们:一般不用考虑其他物质。另外,有些题目不严谨,没有指定“电解质”,或没有指定“单一溶液”, 一般情况下把它看成单一电解质的溶液,而不是把它看成混合溶液。

练习3、在pH等于9的NaOH和CH3COONa两种溶液中,设由水电离产生的OH-浓度分别为a mol/L 与 b mol/L,则A和B的关系为 ( )

A、a=b B、a=10-4.b C、a=104.b D、不能确定

练习4、常温下,pH=9的CH3COONa 溶液由水电离出来的c水的电离(H+)为a, pH=9的 NH3·H2O溶液由水电离出来的c水的电离(H+)为b,下列a和b的关系正确的是 ( )

A、a=b B、a=10-4.b C、a=104.b D、不能确定 练习5、(2007年浙江省高中化学竞赛试题)25℃某电解质水溶液中,由水电离出来的并游离存在于溶液中的C(H+)=1.0×10-a mol/L。以下说法正确的是 ( )(超难,适合高手完成。)

A、a>7时,此溶液中水的电离一定受到抑制。 B、a7时,此溶液的pH为a或14-a。 D、a

(本人注:因为有些人认为“由水电离产生的氢离子”包括“生成但又反应了的氢离子部分”,所在本题特别注明“游离存在”的部分。有一至两个选项正确。)

部分高考题

高考题1:(2000年高考题(天津、江西卷))室温下,在pH=12的某溶液中,由水电离的c(OH-)为 ( )

A.1.0×10-7 mol·L-1 B.1.0×106 mol·L-1 C.1.0×10-2 mol·L-1 D.1.0×10-12 mol·L-1

高考题2:(2008年上海高考题)常温下,某溶液中由水电离出来的c(H+)=1.0×10-13mol/L,该溶液可能是①二氧化硫 ②氯化铵水溶液 ③硝酸钠水溶液 ④氢氧化钠水溶液。

A、①④ B、①② C、②③ D、③④

最后让我们再来看一道表述不严谨的题目。

[例4]:25℃时的某溶液中,由水电离出来的的C(H+)=1.0×10-a mol/L。以下说法不正确的是 ( )

A、a7时,此溶液中水的电离一定受到抑制。 C、a

D、a=7时,该溶液的溶质一定为盐。 这样的题目存在很多问题。

其一,没有指明单一溶液。如果是混合溶液,那么情况极其复杂,别说是中学生,哪怕是大学生,也要查找很多数据后才能解这道题。

其二,没有指明是电解质溶液。如果仅考虑酸、碱或可水解的正盐溶液,选项C是正确,而如果还要考虑非电解质溶液(如乙醇、蔗糖溶液),则选项C不正确,这样就引起学生猜测:是否还要考虑其它物质呢?。

其三,没有指明不考虑酸式盐或碱式盐。如果是可水解的酸式盐或碱式盐,则很复杂。

再四,在如何理解“水的电离受到抑制或促进”也有分岐。原因是“抑制”或“促进”是“过程”,但形成的浓度是“结果”。在这里用“结果”去推算复杂的“过程”,显然很不恰当。例如,有这么两种情况:第一种:金属钠与水反应,形成pH等于12的NaOH溶液,第二种:固体氢氧化钠溶于水形成pH等于12的NaOH溶液。两情况下形成溶液的结果相同,但过程却不同。金属钠与水反应是金属与水中的H+反应,使电离平衡向正反应方向移动,是“促进”水的电离,而NaOH溶于水却是“抑制”水的电离,这里结果相同,但过程却相反。

例4中,在不考虑酸式盐和碱式盐的情况下,如果为单一的电解质溶液,则答案为B,如果还要考虑非电解质,则答案为B、D。至于水的电离是受到促进还是受到抑制,考生只能把它简单理解为溶质溶于水形成的溶液。

实际上,在上述例题和练习题中,如果例3不指明单一溶液,如果练习5需要考虑混合溶液和可水解的酸式盐,其难度不是一般高中生所能理解的。如果有哪位同学不相信,请你试一试。但请同学们放心,一般高考题不需要考虑这两个因素,否则出题人非菜鸟即天才。

[例5] 25℃时,pH值为8的NaHCO3溶液中,由水电离产生的c水的电离(H+)是多少?由水电离产生的c水的电离(OH-)是多少?

解:NaHCO3本身不会产生OH-,所有OH-来自水的电离 c水的电离(OH-)= c溶液(OH-)=1.0×10-6 mol/L

NaHCO3可以水解又可以电离,但因为题目没有给出HCO3-的电离常数和水解常数(高中教材不要求),因此无法求出c水的电离(H+)(也可以给H2CO3一、二级电离常数,或CO32-一、二级水解常数)

总之,在遇到“由水电离产生的c(H+)”这类题目时,一般是指单一物质的溶液,不考虑混合溶液;一般是指酸、碱、强酸弱碱正盐和强碱弱酸正盐四类物质的溶液,不考虑酸式盐和碱式盐形成的溶液,有时还要考虑非电解质溶液;一般是指溶质直接溶于水形成的溶液,不是指经过其他过程形成的溶液,据此判断水的电离是受到“抑制”还是受到“促进”。

2011年9月29日

参考答案:

练习1:c水的电离(H+)= c溶液(H+)=1.0×10-10 mol/L c水的电离(OH-)=c水的电离(H+)= 1.0×10-10 mol/L 练习2:c水的电离(H+)= c溶液(H+)=1.0×10-6 mol/L c水的电离(OH-)= c溶液(OH-)=1.0×10-8 mol/L

练习3:a/b=(1.0×10-9 )/(1.0×10-5 )= 1.0×10-4 mol/L 选B 练习4:a/b=(1.0×10-9 )/(1.0×10-9 )= 1.0×10-4 mol/L 选A 练习5:

a>7时,即c水的电离(H+)小于1×10-7 mol/L,可能酸溶液,也可能是碱,还可能是强碱弱酸盐溶液。强碱弱酸盐使电离受到促进(水的电离平衡向正反应方向移动),所以选项A错。

A

a>7时,即c水的电离(H+)小于1×10-7 mol/L,如果是酸溶液,pH值为14-a;如果是碱溶液,pH值为a ;如果是强碱弱酸正盐,pH值为a;溶液不可能是强酸弱碱盐。所以选项C正确。

+-7

a

高考题1:

如果是碱溶液,则c水的电离(OH-)= c溶液(H+)=1.0×10-12 mol/L,所以D正确。

如果是强碱弱酸盐溶液,则c水的电离(OH-)= c溶液(OH-)=1.0×10-2 mol/L,所以C正确。

从网上获得的高考改卷参考答案只选D,不选C。显然哪怕是高考出题人,也有昏头的时候。这年出现了该题目和参考答案后,给化学教学产生很大的不利影响,师生对这类题目的解法产生不少分岐。

高考题2:

由水电离出来的c(H+)=1.0×10-13 mol/L,小于1.0×10-7 mol/L,溶液可能是酸、碱或强碱弱酸盐,所以A正确。

高考评卷参考答案也是A,但参考评分标准有这样的解析:“水电离的c(H+)=1.0×10-13 mol/L,说明水电离受到抑制”。又给人堕入云雾中的感觉,因为如果是强碱弱酸盐溶液,水的电离是受到促进的,哪能说“抑制”呢?

后话:如果仔细琢磨,我们发现,“由水电离产生的c(H+)”这句话本身就有问题。由于所有的平衡都是动态平衡,我们是无法区分H+来自H2O还是HCl的。例1中,如果用2H2O代替H2O,结果会是氢的两种同位素均匀的分配在水和氢离子中,c水的电离(2H+)并不等于1.0×10-9 mol/L,而是约等于1.0×10-5 mol/L(因为HCl的量相对于2H2O 很小)。

这类题目涉及的问题太多,不但是解题学生不容易理解,就算是设计题目的教师,也很难去把握题目的严谨性,一但把握不好,设计的问题本身就有问题,容易误导学生。希望出题人能注意本文提及的一些问题。至于解题的学生,不能埋厌题目,深入理解题目的本意,甄别题目的疏漏,提高解题能力,那才是正道。

范文五:怎样理解“由水电离出的氢离子浓度”——关于一类习题的引申探究

怨∞四田  固  @图臼国氧图导躲瞎∞

关 于 一 类 习题 的 引 申探 究

口 张 坦 东

1 .问题 的提 出

由水 电离 出 的 H 浓度 大 于 1 0 oo ・ ~ , 这    ×1叫t l L 但

在高 三复 习 《 学 反 应 原 理 》我 们 常 常 遇 到 下  些 H 不一 定全 部在溶 液 中 自由移 动 , 液 也不 一 定  化 ,   溶 面这样 一道 习题 , 论 是 各地 模 拟试 题 提 供 的答 案 , 显酸性 , 可 能 显 碱 性 。如 强 碱 弱 酸 盐 NaC 溶  无   也   03 还 是在 网络 上 对这 道 习题 的解 法 经常 有 两种 不 同 的  液 , O 一水解 , 合 了部 分 水 电 离 的 H , C ; 结   水溶 液 中  观 点 。其 中有 关“ 由水 电离 出 的氢 离子 浓 度 ” 怎样 理  自由移动 的 H 浓 度 小于 1 0 oo ・  甚 至 也    ×1 t l I ~,

解 的问题 , 是 长期 以 来 困 惑 师 生 的 一 个 难 题 。下  小于 1 0 也 ×1 mo ・ _ , 此 时 应按 水 电 离 的 O   l L 。而 H~ 面先 看一 些模 拟试题 提供 的解 法 。

离 出 的 氢 离子 浓 度 f H  为 1 1 ~mo ・ ~ , 列  ( ) × 0 l L 下

浓度 ( 水 电 离 的 全 部 氢 离 子 浓 度 相 等 , 为 1   和 也 ×

例 l 2 ℃ 时 , 某 电解 质 的 水溶 液 中,   5 在 由水 电  1  t l L 计 算 溶 液 对 应 的 p 即 p 一 一 l 0 o ・  ) o H, H g   说 法 中不 正确 的是

A.口 7时 , 的电 离一 定 受到促 进  < 水 R “ >7时 , 水的 电 离一 定受 到抑 制

C < 7时 , 液 的 p 一 定 为 a .口 溶 H

) 1一a若是强 酸弱碱盐 , N   1 = 4 l 如 H C 溶

1 / \ 1 U

液 , 电离的氢 离子 全 部存 在 于 溶 液 中 自由移 动 , 水 且  水 的 电离也 是溶 液 中 H  的唯一 来 源 , 时计 算溶 液  此 的 p 应 为 a 因此选 项 C错 误 。n H , 一7时 , 液显 中 溶   性 , 电解 质一定 是盐 , 项 D正确 。 该 选   在 某些模 拟 题 中 , 有 命 题 者将 上 述 题 目进 行  也

变 式 1 2 ℃ 时, 某物 质 的溶 液 中,   5 在 由水 电 离

(   )

D.口 =7时 , 电解质 一定是 盐  该

观 点 1 答 案选 B  。

解析

常   本 题考 查 弱 电解 质 的 电 离 。n 7时 , < 由  了改编 , 见有 以下两 种 :

水 电离 出的 H 浓 度大 于 1 0   ×1 mo ・ ~, 的 电  l L 水

( 为 ×1  l L 下 离 受到促 进 , 选项 A正 确 。a 7 , 电解 质 为强碱  出 的 氢 离子 浓 度 c H ) 1 0 mo ・ 一 ,

列 说   > 时 若   弱 酸盐 , 则水 的 电离 受 到 促 进 , 项 B错 误 。a 7 法 中不 正 确 的 是 : 选 <

时 , 液显酸 性 , 为强 酸 弱碱 盐 溶 液 ,H= 一l(  溶 应 p g1 ×1  ) , 0 =a 选项 C正 确 。a 一7时 , 液 显 中性 , 溶 该

电解 质一定 是盐 , 项 D正确 。 选   观点 2 答案 选 C。

A.n <7时 , 水的 电 离一 定 受到促进  B > 7时, 的 电离一定 受到 抑制  .口 水

C.n 7时 , 液 的 p 一 定 为 a < 溶 H   D — 7时 , 物 质 一 定是 盐  .0 该

解析

题 目中 给 出 的 条件 “ 由水 电离 出 的氢 离

有些模 拟题 给 出答案 为 B 有些 模拟 题 给 出答案  ,

变式 2 2 ℃ 时 ,   5 某溶 液 中, 由水 电 离 出的 氢 离

(   )

子 浓度 c H ) 1 1 ~mo ・L , ( 为   0 x  l  ” 应认 为是 水 电  为 C。

离 的全 部氢 离 子 浓 度 , 括 与 水 解 离 子 结 合 的那 部  包

( 为 ×1 t l ~ 下列说 法 中正确  分 。因此 ,<7 , n 时 由水 电离 出 的 H 浓 度 大 于 1   子浓 度 c H ) 1 0 oo ・L ,   ×

1 to ・ 一, 的 电 离 受 到 促 进 , 项 A 正 确 。 的 是 : 0 o l L 水 选

口 7 , > 时 由水 电离 出的 H 浓 度 小 于 1 0   ×1。mo ・ l  L , 的电离一 定受 到抑制 , 项 B正确 。n 7 , ~ 水 选 < 时

自发进行 , 需的 温度 不应 该 低 于 ( 设该 反 应 的 焓  所 假

变 和 熵 变 不 随 温 度 变 化 而 变化 )

A. 8 0 0 K  B. 2 8 9 K

A > 7时 , 的电 离一定 受到促 进  .口 水 B %7时 , 的 电 离一 定 受到 抑制  .a 水

C 1O 1   5 K

D. 1 K

答案

责编 /李爱莲

邮箱 /x c o a l 6 o l i a k o @13 ̄ t n j k  ̄

20 0 9年第 1 O期

C, > 7时 , 液 的 p 为 n或 l 一Ⅱ “ 溶 H 4

离子浓 度 f H ) 1 0  l   ” , a一7 该  ( 为 ×1 ~ mo ・I~ ’ 即 ,

D.“ 7时 , 液 的 p 为 “或 1 一 “ < 溶 H 4

物质 不一 定是 盐 。   3 ,经 典案 例展 示  。

同样 , 本题 也有两 种不 同 的答案 : 答 案为 C  一种 , 另一 种答 案 为 C D。 、

2 .分 析

20 年浙江省高中化学竞赛试题将上述 习题进  07

行 了科 学严 密 的表 述 , 将 试 题 及 解 析 完 整呈 现 如  现

2 ℃ 时某 电 解 质 水溶 液 中, 水 电 离 出 来 的 并  5 由

(   )

从 例

1的两种观 点看 , 论 的焦 点 是 : 干部 分  下 , 争 题 以飨 读者 :

所说 的“ 由水 电离 出的氢 离子浓 度 cH 为 1 O (  ) ×1

mo ・  ”是 否包 括 与 水解 离 子 结 合 的那 部分 H 。 游 离存在 于溶 液 中的 c H ) 1 1  to ・I_ 。 lI ’   ( 一   0 o l  。 x

显然 , 观点 1 认 为“ 是 由水 电离 出的 氢离 子 浓 度 ”仅  以 下说 法 中正 确 的 是   , 指仍 在水溶 液 中 自由移动 的 H 而不包 括 与 水解 离   , 出的答 案 和解析 过程 是 正 确 的 。而观 点 2 从 另 外  是

A.“ 7时 , 溶 液 中水 的 电 离一 定是 受到 了 > 此   B < 7时 , 溶 液 中 水 的 电 离一 定 是 受 到 了 .n 此

C > 7时 , 溶 液 的 p 为 a或 1 一  .“ 此 H 4 D < 7时 , 溶 液 的 p 为 日或 1 一 n .n 此 H 4

子结 合的那 部分 H 。从这 个 角度 来分 析 , 点 1   观 给  抑 制  个 角度理 解 的 , 为 “ 认 由水 电 离 出 的 氢 离 子 浓 度 ” 促 进

是指 水 电离 的全 部 氢 离 子 浓 度 , 括 与 水 解 离 子 结  包

合 的那部分 H 。 因此 , 这个 角度 来 看 , 点 2给  从 观 出的答 案 和解 析 过 程 也 是 正确 的 。这 种 观 点 , 概  大 是多数 化学 教 师 对 这 个 模 糊 问 题 , 惯 上 的 处 理 方  习

答案 分析

BC 、

考查 溶 液 的 p 电离 平 衡 移 动 、 类 水  H、 盐

法 。笔 者更倾 向于观点 2 的说 法 , 因为题 干 中没有 明  解 等基 础原 理 。2 ℃ 时蒸 馏水 中水 电离 出 来 的氢 离  5 确 说 明不包括 与水 解离 子结 合 的那部 分 H , 般 就  子 浓度 为 fH = 1 0  o ・   , 溶 液 中 由水   一 (  ) ×1~m l I  若 一 认 为是 指水 电离 的全 部 氢 离子 浓 度 。大 家不 妨 来 看  电离 出来 并游 离 存 在 于 溶 液 中 的 f H < 1 0 (  ) ×1  2 0 年 上海 高考 题 化 学 第 1 题 : 08 1 常温 下 , 溶 液 中 mo ・   时 ( n 某   lI 即 >7时) 可 以是 酸溶 液 、 溶液 、 , 碱 强

由水 电 离出来的 C H ) 1 0 1 一 ( 一 . × 0 ”mo l・L 该  碱 弱酸盐 溶液 , 两 种情 况 下 水 的 电离 被抑 制 , 一  ~, 前 后 溶 液 可能是① 二 氧 化 硫 ② 氯 化 铵 水 溶 液 ③ 硝 酸钠  种情况水的电离被促进 ; 若溶液 中由水 电离出来 并

水溶液 ④ 氢氧化钠 水溶 液

游离存在于溶液中的 f H >1 0 o l L 1 (  ) ×1 t ・ _时  o

( 口 7, 即 < )只可 能是 强酸

弱碱 盐溶 液 , 这种 情况 下 水  的电离被 促进 。

A.①④  C .②③

B .① ②  D .③④

当a 时, >7 由于水 电离 出来 的 H 浓 度小 于 11   O  1 。 l I  说 明水 电离 受 到抑 制 , 液 可 能 为  m l L~ 溶液中的 H 的总浓度 可能是 1一m l L 0 mo ・  , ~ 溶 o・ -,   0  o ・   1n 一 1   4 强 酸性溶 液 , 也可 能 为强 碱 性溶 液 , 氧化 硫 和 氢氧  二 或  mo ・ - , 以 p 可以是 口或 1 -a  l L  所 H 4 。 化钠 水溶 液符 合 , 化铵 水 解促 进 水 电 离 , 酸钠 水  氯 硝 当 日 7时 , < 由于 水 电离 出 来 的 H  浓 度 大 于  溶液 为 中性 溶 液 , 符 合 。从 解 析 “ 电离 的 fH   不 水 (  )

1U

答 案给 出 为 A, 析 : 电离 的 c H ) 1 0× 解 水 ( 一 .

0 l   。溶 O 一10   一 . xl ”mo ・   , 明水 电 离受 到抑 制 ” 0 lI 说 这句  1  mo ・I_ , 液 中 的 H 的总 浓 度 只能 是 1 ~  mo ・ _ , 以 p 只 可能是 a  l L 。所 H 。 话来 看 , 里 的 “ 水 电离 出 来 的 f H ) 1 0×  这 由 ( 一 . 1 。 o ・   ”就 指 由水 电离 的全部 氢 离子 , 则 , 0 t l I一 ’ o 否   怎 能直接 得 出后 半句 的结 论呢 ?   4 .结 论与讨 论

综上 分析 ,由水 电离 出 的氢 离 子浓 度 c H ) “ (   为

×1  lL 这 如 变式 1的答案 B和变式 2的答案 C是基 于 观点  l 0 mo ・   ” 句话 , 果 题 千 中没 有 明确 说   , 1 出 的结 论 ; 变式 1的 答 案 C和 变 式 2的答 案  明不 包括 与水解 离子结 合 的那 部分 H 一 般就 认 为  得 而 C、 是 从 观点 2的角 度考 虑 的 。但是 , I ) 笔者 认 为 , 变  是指水 电离 的全 部氢离 子浓 度 。   式 1 目改 编也 有 问题 , 论 从 哪种 观 点 考 虑 , 式  题 无 变 本 文探 讨 的例 1 和变 式 习题 , 是一 类非 常典 型 的

】的选项 D也 是错 误 的 , 干 巾 没 有 强 调 电 解 质 溶  题 目, 题 考查 学生 对水 的 电离 、 液 的 p 电离 平衡 移  溶 H、

盐 液, 只是说 “ 物质 的溶 液 中” 若溶 质 是 非 电解 质 如  动 、 类水 解 等 基 本概 念 的 掌 握 程 度 及 对 这 些 知 识  某 ,   无 水 乙醇等 , 其水 溶 液 中也 可 符 合“ 由水 电离 出的 氢  的综合 运用 能力 。

20 第 l 0 9年 0期  责编 /李爱莲 邮箱 / iako@1  o   xgc l 6 cr nz k 3 n a

范文六:氢离子浓度指数

溶液的酸碱性和pH.(氢离子浓度指数)

1、溶液的酸碱性和pH.

溶液酸性、中性或碱性的判断依据是:[H+]和[OH-]的浓度的相对大小。在任意温度时溶液[H+]>[OH-]时呈酸性,[H+]=[OH-]时呈中性,[H+]

在标准温度(25℃)和压力下,pH=7的水溶液(如:纯水)为中性,这是因为水在标准温度和压力下自然电离出的氢离子和氢氧根离子浓度的乘积(水的离子积常数)始终是1×10^(-14),且两种离子的浓度都是1×10^(-7)mol/L。

pH值小说明H+的浓度大于OH-的浓度,故溶液酸性强,而pH值增大则说明H+的浓度小于OH-的浓度,故溶液碱性强。所以pH值愈小,溶液的酸性愈强;pH愈大,溶液的碱性也就愈强。

通常pH值是一个介于0和14之间的数,当pH

pH>7的时候,溶液呈碱性,当pH=7的时候,溶液呈中性。但在非水溶液或非标准温度和压力的条件下,pH=7可能并不代表溶液呈中性,这需要通过计算该溶剂在这种条件下的电离常数来决定pH为中性的值。如373K(100℃)的温度下,pH=6为中性溶液。

2、pH在实际生活中的应用.

由pH的定义可知,pH是衡量溶液酸碱性的尺度,在很多方面需要控制溶液的酸碱,这些地方都需要知道溶液的pH值:

医学上:人体血液的pH值通常在7.35-7.45之间,如果发生波动,就是病理现象。唾液的pH值也被用于判断病情。如夏季蚊虫叮咬会分泌出甲酸(蚁酸),人感到痒,是因为此时pH低于7显酸性可采用肥皂水、牙膏来增加pH值可以使人减轻痛痒感。

化学和化工上:很多化学反应需要在特定的pH下进行,否则得不到所期望的产物。

农业上:很多植物有喜酸性土壤或碱性土壤的习性,如茶的种植。控制土壤的pH可以使种植的植物生长的更好。

工业应用上怎么得到液体的PH值呢,现在测量PH的仪表有很多,比如笔式PH计(pen pH meter),在线PH计,都可以随时精确的测量出PH值。溶液的酸碱性和pH.(氢离子浓度指数)

1、溶液的酸碱性和pH.

溶液酸性、中性或碱性的判断依据是:[H+]和[OH-]的浓度的相对大小。在任意温度时溶液[H+]>[OH-]时呈酸性,[H+]=[OH-]时呈中性,[H+]

在标准温度(25℃)和压力下,pH=7的水溶液(如:纯水)为中性,这是因为水在标准温度和压力下自然电离出的氢离子和氢氧根离子浓度的乘积(水的离子积常数)始终是1×10^(-14),且两种离子的浓度都是1×10^(-7)mol/L。

pH值小说明H+的浓度大于OH-的浓度,故溶液酸性强,而pH值增大则说明H+的浓度小于OH-的浓度,故溶液碱性强。所以pH值愈小,溶液的酸性愈强;pH愈大,溶液的碱性也就愈强。

通常pH值是一个介于0和14之间的数,当pH

pH>7的时候,溶液呈碱性,当pH=7的时候,溶液呈中性。但在非水溶液或非标准温度和压力的条件下,pH=7可能并不代表溶液呈中性,这需要通过计算该溶剂在这种条件下的电离常数来决定pH为中性的值。如373K(100℃)的温度下,pH=6为中性溶液。

2、pH在实际生活中的应用.

由pH的定义可知,pH是衡量溶液酸碱性的尺度,在很多方面需要控制溶液的酸碱,这些地方都需要知道溶液的pH值:

医学上:人体血液的pH值通常在7.35-7.45之间,如果发生波动,就是病理现象。唾液的pH值也被用于判断病情。如夏季蚊虫叮咬会分泌出甲酸(蚁酸),人感到痒,是因为此时pH低于7显酸性可采用肥皂水、牙膏来增加pH值可以使人减轻痛痒感。

化学和化工上:很多化学反应需要在特定的pH下进行,否则得不到所期望的产物。

农业上:很多植物有喜酸性土壤或碱性土壤的习性,如茶的种植。控制土壤的pH可以使种植的植物生长的更好。

工业应用上怎么得到液体的PH值呢,现在测量PH的仪表有很多,比如笔式PH计(pen pH meter),在线PH计,都可以随时精确的测量出PH值。

范文七:一元弱酸水溶液氢离子浓度的计算法

学 园 I C D MY   AE   A

●  ●

21 O  1年 5月

元 弱酸 水溶 液氢 离子浓 度 的计算法

孙 小云 甘 肃省 兰州市城 关 区教 师进修 学校

【 摘 要】 本文介绍 了一元 弱酸水 溶液氢离子浓度的近似计算方法。通过用分步法计算 的几种 一元 弱酸 的氢离子浓度和利   用公式计算的氢离子浓度值 的比较 ,说 明分 步法这 种近 似的方法可 以计算酸性 比较强的一元 弱酸水溶液的氢离子浓度。   【 关键 词 J 一元弱酸 氢离子浓度 公 式法 分 步法

【 中图分类号 】 62 G 3

【 文献标识码 】   A

【 文章编号 】 64 4 1 2 1 )1 — 14 0  17 — 80( 01 0 04 — 2

[ ]=叩+K

在一元 弱酸 ( A) H 水溶 液中 ,既有酸 的离解 ,又有水 的  离解 。二者都能离解 出氢离子 ( 了简便 ,本文仍用 H 来表  为   示 ) 中由酸离解 而来 的 ,其量等于酸根离子 A,浓度等于  。其 酸根离 子的浓度 [ ] A。。   HA- ̄H +A在 离解 达平 衡后 :—   A- + [+ ] HI

(   7)

其表 2 、表 3是用 分步法计算 的几种 一元 弱酸 的氢离 子  浓 度 ,表中也列入了公式 :   ]=   +

表 2 氢氟 酸 H   F 序 号   C ( o/ /0 ml L) 1  l   2   3   4

K  a

( ) 1

=72 1  . ̄ 0 5   6

进砒

较。

由水离解 而来的  ,其量等于氢氧根离子 OH ,浓度等  。 于氢氧根离子 的浓度 [ OH。o   H2 O≠ H +O 在离解达 到平衡后 : O ]:   H。 [ H    (   2)

L n J

90 8O 7 0 .  5 O .  3 O .0 .0 .O .O .  6 0 .  4 O .  2O 1   O 0 O O 0 O

故离解平衡后 ,一元 弱酸溶液中的 [ + H ]应等于 [ 。  A] 与 [ ‘ 之 和 ,即 : OH ]

” ( l /0 mo L) 1 ‘ 89  79  6 9 .  5 O 40  3O  2O  1 O /   . 9 8 .  6 0 .   .0 .O .0 .   9 O O O [{] m l / - }+ ( oL)17 / 0  ( 分步法 )   91 81 7 3 6 6 5 9 .  3 0 .   1 2 . 0 .  .   .   .  4 4 .  2 1 .   1 1 1 1 2 3 4 6

[ ]=…   丽w   K

( ) 3

[ ] moL) 1    ( l /0 / ( 式 I  公 ) 9 0 .1 71 61 51 4 3 -  2 1 1 2 .  81 . 1   3 . 6 . 9 l  3 0 .  .

2 3 4 6

表 3 乙酸 C s OO   HC H

序 号  1   2   3   4

设一元弱酸 的浓度 为 C,则 :C= [   HA]+ [ ] (   A。  4) 由 ( 4)和 ( ) I ,得 :

『 ]: A-

= , ̄0 18 1‘

5   6   7   8   9

(   5)

[  + H ] K

C ( l /0 mo/ 1  L)

90 80 7 0 .  5 0 .0 .0 .  1 0 . 0 . O .  6 0 .  4O 30 2O .   O 0 0 0 O

将 ( 代入 ( ) 5) 3 ,得 :

: +  +

n( l mo L)/0  85 7 7 .  5 1 .7 .l .  1 8 .   / 1一 ’  0 .  6 5 . 48 39 29 .  09 6 7 8 5 9 9

(   6)

[ ] m l /0    ( oL)1- / 7 ( 分步法 )   87 78 6 9 .  5 7 .5 .6 .  16  . 0 . 0 .  5 8 .  41 32 24 .1 8 9 0 0 [ ] moL)1-   ( l /7 / 0

( 式 I  公 ) 87  78 68 5 8 .6 .5 .  23  16  . 0 . 0 - 9 ,  50  4 1 32 9 6 l 9 .1

公式 ( 6)就是计 算一元弱酸水溶液氢离子浓度 的公式 。   元弱 酸,就其 相对强度来看 ,差别 仍然很大 。这从 它  们 的离解常数  可 以看 出 :

表 4 同浓 度一 元 弱酸 溶液 的 [r] }

C ( mo /   l L)

3 0 X  04 .0 1_

= 10 X 1   .    0

K : 10 X 1   .    0

= 10 X 1 。 .    0

表 1 一元 弱酸 的强 度分 析

r( oL) / ml   /

29    04 9X 1 _

,( oL) 7 ml   /

( oL) ml   /

元 弱酸  H NS C   C C 2O   H 1 OH C C 2 IO   H CC OH

HC OH O

C C O H3 O H

硫氰 酸  二 氯 乙酸

I × 0l . 1一 4   5O 1。 .× 0  2 1 × 0  . 1。 4 3

1 ×0 . 1  8

1 ×0 . 1‘ 8

20 . 0X  0 1

10 × 1   .0 0 10 X  0  .0 1一

20    0 .0X 1

10     04 .0X 1 。   10 X 1 。 . 0   0

氯 乙酸

甲酸

乙酸

80 .0× 1 ‘ 0  70 .0X  0  1‘

30 × l ‘  0 O6   20 × 1 。 .0 06

80 . 0× 1 。 0n   70 . 0× 1 ’ 0

10 X 1   0  0

氢氟 酸

HC   N

6 x 0O . l一  2 l

20 × 1 由 O 0

许 多

重要 的一元 弱酸 ,其离解常数 I >1  1~ ( .X 0 ,下文  玎 0  主要谈论 这一部分弱酸 ,在水的离解不能 忽略时 ,如何计算  氢离子浓度 。   ≥1   1 的一元弱 酸 ,当水 的离解不能忽略时 ,酸  .X 0 0  溶液 的氢离子浓度 可分 为两步来计 算。 这是一种近似 的算法 。   第 一步 : 求酸本 身离解而 来的氢离 子浓度 , 即忽 略水的  离解 而计 算 出的氢 离子 的离解 度 。为 了方便 ,设 为 ,由

10 .0× 1 。 0

1O × 1   .0 0

10 .0× 1   0

10 × l   .O 0

79 .9× 1 一 0

70 × 1 。 .0 0  30 X 1   .0   0 2O X 1   .O   0

1O .O× l 。 00   10 .0× 1   O

29    00 9X 1

20 .0X  0 1  10 . 0× 1   0 10 .0X  0  1一

【 A】 H

: 和C:[ A]   ]   H +

得 : + —C =0 之 ,即可 。     Ka 解

当一元 弱酸其浓度小到一定程度 时 ,便 会出现在数值上  卵<< ,从而 叩   一C的局 面,见表 3 。原 因是 :

_

第二步——求溶 液的氢离子浓度 [ - H]

’ 叩< <

,・ + ’

, ・叩 ・  -

c。

1 4一 4

学 园 I C D MY   AE   A

21 0  1年 5月

培养高中生化学学科探究能力的教学策略研究

付 小勤 江西省修 水县 第一 中学

【 摘 要】 本人结合 当 前高中化学教学现状,在有效理论指导下,通过两年多的教学实践,构建 了高中化学探究教学的有

效教学策 略,并 结合 具体 教学实例从提 出问题 、猜想与假 设 、制定计划 、交流 与表达 、成果 评价五个方面进行 了探讨。

【 关键词 】 探究教学 涵义 理论基础 【 中图分类号 】 62 G 3

基本过程 教学策略  【 文章编号 】 64 4 1 21 )1 — 15 0  17 — 80( 01 0 04 — 2

二 探究教学的理论基础  1 建构主义理论  .

【 文献标识码 】   A

高中化学新课程标准提 出 : 学生要 经历对化学物质及其  “ 变 化进行探究 的过程 ,学 习科 学探究 的基本方 法 ,提高科学  探究 的能力 ” 。新课程实施 以来 , 广大 中学 教师在教学实践 中  进行 了大量尝试和探 索 ,课堂教学方式 已有 了一定 的改观 ,   但对 于许 多教师来说 ,实际实施过 程中仍感到缺 乏有效 的教  学策略 。   本文针 对高 中化学学 科特点 ,结合 当前高 中化学教 学现  状 ,在有效 理论指导下 ,通过两年 多的教学实践

,构建 了适  合高 中化学教学 的探究模 式及一些 由理论到实践且 操作性较

建构主义认 为 ,知识不是通过教 师传 授的 ,而是学 习者  在 一定 的情景 ,即社 会文化背景下 , 助他人 ( 借 包括教 师和  学 习伙伴 )的帮 助 ,利用必要 的学 习资料 ,通过 自主意识 建  构的方式获得 的。它强调 ,学 习不是 把外部知识直接输 入到  心理 中的过程 ,而是 主体 以已有 的知识 经验为基础 ,通 过与  外 部世界的相互作用 而主动建构新 的理解 、新的心理表征 的  过程 ,在教学过 程中 ,教师和学生分别 以 自己的方式建 构对

世 界 ( 、社会 、 自然和文化 )的理解 ,并对世界 的意 义进  人 行 合作性建构 。该理 论 由情景 、协作 、对 话和意义建构 四个  要 素构成 。   2 探 究 学 习 理论   . 探 究学 习是从学科 领域或现实社会生 活中选择和确定研  究主题 ,创设一种类 似于科学研究 的情景 ,通过学生 自主、   独立地发现问题 ,并提 出问题 ,进而进行实验 、操作 、调查 、

强 的高 中化 学探究 教学的有效策略 。

探 究 教 学 的涵 义  所谓探 究式教学 ,就 是 以探究 为主的教学活动 ,是 以学

生 的 自主学 习为中心 ,让学生 自主建构知识 , 形成科学 观念 ,   领悟科学研 究方法 ,注重 能力 的教学 活动 。具体地说 ,它是  指教师 以学 生学 习为主体 ,以学生独 立 自主学 习和合作 讨论  为前提 ,从 学生 的周 围世 界和生活 实际出发 ,依据 学生学 习  的客观规律 , 充分调 动学生学习的积极性 、主动性 和创造性 ,   引导学生进 行 以现行教材 为基本 内容 的探究活动 ,让 学生通  过个人 、小组 、集体 等多种解难释 疑尝试活动 ,将 自己所学  的知识应用 于解决实 际问题 的一种教 学形式 。探究 教学特别  重视开发学 生的智力 ,发 展学生 的创造 性思维和培养 学生的  自学能力 ,力图通过 自我 探究 ,引导学 生学会学 习和掌握科  学 的学 习方法 ,为终身学习和工作奠定基础 。

搜 集与处理信息 、表达与交流等一 系列探 索性活动 ,获得知  识 与技 能 、过程 与方 法、情感态度与价值 观的发展 。它注重  学生亲身参与探究 ,自主合作学习 , 不但让学生获得 了知识 ,   体 验了过程 ,发展 了探究能力 、合作 能力 ,而且还提高 了学  生 的参 与意识和学 习兴趣。该理论主要 由提出问题 、猜想与  假设 、制定计划 、进 行实验 、收集证据 、解 释与结论 、反思  与评 价 、交流与表达等八个要素构成 。

这样一来 , 计算氢离子浓度

的步骤 由两步就变成 了一步 ,   因为 / 7一c,再不需要计算  了。于是 [ 十 H ]=C+

r —   —— —一

[   +K H]   [   H】

,得 :

这样 '公 式 ( ㈣ 6)

=   +

[  H ]= ( + c4 w)  c √  K / 2

() 8

便 可简化为  ]=

公式 ( )不含 弱酸的离解常数  ,所 以同浓度 的较强  8 的一元弱酸溶液 的 [ + H ]相等 ,见表 4  。

从表 4的数据看 出 , =1   . 0 0×1 的一元 弱酸 ,当 C≤   20 . 0×1  l 时 ; =1 0 mo/ L   . 0 0×1 的一元 弱酸 ,当 C≤70  .0 ×1  l 时 ; :1 0 mo/ L   . 0 0×1 0的一元 弱酸 ,当 C≤20   .0× 1  l 0 mo/ L时 ,,一C。这种情 况 ,从表 2 7 、表 3也能看 出来 。   总之 ,酸越弱 ,出现 /一C所需要的酸浓度越小 。 7

[十 = KC K H J 4 o+

() 9

很 弱的酸就可以 由 ( 计算其 [ + 9) H ]了。   本 文用 分步法计算 了一些一元弱酸 的水溶 液的氢离子浓  度 。从 结果来看 ,可 以用此方法计算酸性 比较 强的一元弱酸  ( 离解 常数  ≥1   0 . X1 )水溶液 的氢离子浓度 。 0   参 考文献  [ ]杨宏孝. 化学简明教程 习题和 问题解析 [ ]. 1 无机 M 天津:   天津 大学 出版 社,19   98 [] 2 大连理工 大学无机 化学教研 室编. 无机化 学 [ ]北 京: M .   高等教育 出版社 ,2 0   06 [ 冯 慈珍 、陈鉴等编. 3] 无机化学教学参考书 ( [ ]北京 : 2) M .   高等教育 出版社 ,18  95 [ 责任编辑 :李继孔 ]

分步法不 宜用于更弱 的酸 ,因为用 它计 算这种酸溶 液的  [ + ,误差大 。酸 越弱 ,误差越大 ,以致此法不能再用 。有  H] 些很弱 的酸 ,如氢氰 酸 ( :6   . 0 。 ,苯酚 ( =11   2×1  )   .×

1  ) 0 。 和次碘 酸 ( : _×1。 ) 。这部分酸 ,在任 何浓    23 0  等 度时 ,其离解 常数总 比 [ ]小得 多。因为任何酸 ,不 管多  H+ 稀 ,其 [ ]不会小 于 1 0 mo/ 。   ×1。 l   7 L

‘ << [ 十 , . H_   一 [ J   H ] ‘ .[ ]+ H十

1 5— 4

范文八:纯醋酸加水后氢离子浓度先大后变小的原因

冰醋酸加水后氢离子浓度先大后变小的原因

设1L冰醋酸,则质量为1049g,浓度为17.5mol/L,加水为xL的C(H+)=y,假设加水后,溶液的密度为1g/cm3(假设不尽合理,但不影响大局)

当加水为xL后,总体积为1+x,C(OH-)=a

由于是在浓溶液中,水的离子积常数已经不适用,需要使用水的电离常数,而不是离子积常数,大约为10-14/55.6,醋酸的电离度约为:1.75*10-5

Ps:此时水的是有浓度的,即C(H2O)= 1000x/(18*((1+x))

显然,当x趋向无限大 时,水的浓度逐可视为常数。

由于:C(H+)=y

所以:C(CH-

3COO)= y-{10-14/(55.6y)}__电荷守恒

则C(CH-14

3COOH)={17.5/(1+x)}- y+{10/(55.6y)}__醋酸电离平衡

a -14

*y/1000x/(18*((1+x))= 10/55.6__水的电离平衡

整理并计算机辅助计算得:

范文九:基于不同浓度溶液电解水制氢的电解池研究_刘哲

基于不同浓度溶液电解水制氢的电解池研究

刘哲 冯进良 徐靓

(长春理工大学 光电工程学院, 长春 130022)

摘要:电解池技术是电解水制氢的关键,电解池性能的优劣也直接影响制氢的质量。采用了碳素钢、电极板以及平行流道的电解池。配制不同浓度的氢氧化钾和氢氧化钠两种溶液作为电解液,这样既促进了电解水过程中的离子转移,也避免了电解池材料被电解液腐蚀。平行流道的选择则可以使产生的氢气和氧气顺利快速的排除电解池。比较不同浓度的两种溶液电解水所需的电流、电压以及产生的气体量的关系,使电解池在制氢过程中的性能达到最佳,同时电解水制氢的耗电量尽量的减少,提高效率。

关键字:氢气制造; 电解池;电极极化;吉布斯自由能

Abstract: Water electrolysis technology is the to hydrogen production. Study on producing hydrogen by water splitting is concentrated on electrode, gas flow channel and the reaction solution. The material of electrolytic cell is needed to have corrosion resistance ability. Compare the quantity of hydrogen and oxygen in the water splitting process when inject of two different kinds of solution KOH, NaOH in different concentration. And it also compares the voltage and efficiency in different value of current to electrolysis performance more efficient with low power consumption.

Key word:Hydrogen Production; Water Electrolysis; Electrode Polarization; Gibbs Free Energy

随着世界经济的迅速发展,全球工业化进程逐步加剧,传统能源的弊端逐渐显现出来。能源危机,环境污染逐渐占据当今人们关心的话题。氢能源作为新兴的能源开始受到大家的青睐, 以氢气为原料的燃料电池也将成为未来的发展方向,氢能源满足了人们所期望的无污染,高转换效率等多种要求。而水作为地球上最多的资源主要的组成部分即为氢,氧两种元素。因此如何从水中获得氢气成为一个新的科研项目,对电解水制氢气的电解池的研究正是在这种背景下吸引了人们的目光,而电解池的优劣主要表现在产生氢气量以及电解所需的电压的效率。因此需选用合理的材料、流道和所加入的电解液来提高电解池质量,最大限度的提高氢气生成量,减少不必要的电压消耗。1 电解水制氢气的基本理论

1.1 电解水制氢的反应原理

虽然为了促进电解水过程中电子的转移而在纯水中加入了其他溶液(本实验选用的溶液为KOH和NaOH)但是所加入溶液并不参与电解反应。因此理论上所产生氢气与氧气的比例仍然是2:1。

电解池分为阴阳两极,分别产生氢气(H2)和氧气(O2)。阴极的反应方程式为:

2H2O2eH22OH (1)

阳极的反应方程式为:

2OH1/2O2H2O2e (2)

因此整个电解池的反应为简单的水分解反应:

H2OH21/2O2 (3)

1.2 电解水制氢气的理论电压

已知电解水的化学方程式为

H2O(l)H2(g)1/2O2(g), H=285.8KJ/mol (4)

其中H为反应焓值 (Enthalpy) 的变化,也就是分解需要吸收的热量。已知

TS=48.7KJ/mol为标准状况下(1atm,25℃)反应从周围环境所吸收的热量, S为反应熵值(Entropy)的变化,T为温度。则根据吉布斯(Gibbs)自由能的公式:

GHTS (5)

(285.848.7)237.1KJ/mol

又根据吉布斯自由能与电压的关系式:

GnEF (6)

其中n为反应1mol水需要转移的电子数,在本实验中n为2,F为法拉第常数(Faraday constant)其值为96500。因此根据上式可得在1atm,25℃条件下电解水的理论电压E为:

E237.1103/(29.65104)1.23volts (7)

1.3 电解池极化现象及过电压

电解水制氢气的理论电压为1.23v,但这是理想状态下的理想电压,实际进行电解操作时的分解电压要大于这个理论电压值。这是由两个方面的原因引起的,一是由于电解液、导线、接触点都有一定的电阻,欲使电流通过必须用一部分电压来克服这个电位降,二是由于实际电解时在两个电极上进行的不可逆电极极化过程所引起,电极极化就是由于电流通过电极时,电极电势偏离可逆电极电势的现象。即要使正离子在阴极析出,外加的阳极电势一定比可逆电极电势更负一些,要使负离子在阳极析出,外加的阳极电势一定要比可逆电势更正一些。

综上所述实际的分解电压可表示为:

E分解=E可逆+E不可逆+IR (8)

(9) E不可逆=阴+阳

在上式中E分解为电解水的实际分解电压,E可逆为与原电池电压相同的理论分解电压即为

1.23V,E不可逆是由于电极极化所致的过电压,IR是由于电解池内溶液、导线电阻等引起的电压降,阴和阳分别表示阴阳两极的超电势。要提高电解池的性能,就要尽可能的减小各种因素产生的过电压,并且降低不必要的电阻,即选用电阻率较小的材料。

2 电解池的机构

因为石墨良好的稳定性和导电性目前多选用石墨作为电解池的电极。但是石墨的电阻率仍然要比金属材料高的多,而金属又极易被碱溶液腐蚀,不具备石墨的稳定性。因此选用碳素钢作为电极极板,如图1所示为所用电解池, 碳素钢的电阻率要比石墨低很多具有良好的导电性,同时又不易被所加的溶液(KOH,NaOH)腐蚀。顶端的两个支点为外接的阴极和阳极,分别接电源的正极和负极。在两极板中间插入的是只能有负离子OH- 通过的离子交换膜。在电极的外部用有机玻璃为材料作为挡板从而达到隔热绝缘的效果,最后用螺丝将整个结构固紧。

电极的内部结构如图2所示, 采用平行式的流道结构,电解产生的气体按图3的流道形式及时排除电解池,进入通气导管,电极板中间的镂空处用来确定所加入的反应液量,以及观察气泡的生成。两极板与离子交换膜的排列方式如图4所示。

3 实验过程

图1 所用电解池实例

构 图2 电极板平面图 图3 电极板内部结

图4 电解池构件侧面排列方式

(1) 分别配制浓度为15%、20%、25%,30%、35%的KOH和NaOH溶液。

(2) 如图5所示,将配制好的不同浓度的KOH,NaOH溶液分别通入电解池中,打开电源,调节电源的电压与电流值,同时在电路内串联一个万能表用以测量电流,再并联一个万用表用以测量电解池分压,产生的气体通入量筒并将量筒中的水压出,通过排除的水量测得产生气体的量。

(3) 调节电源的输出电流值为0.1A、0.2A、0.3A、0.4A,分别测量三分钟内产生的氢气和氧气的量,记录下来。

(4) 逐渐增加电流的同时,观察并记录电解池的电压值。

(5) 整理数据,画出曲线图,通过比较得出结论。

图5 实验原理图

4 实验结果与分析

4.1 不同浓度的KOH和NaOH溶液,氢气、氧气生成量随电流的变化 如图 6-7 所示,无论是哪一种溶液,溶液的浓度为多少,氢气和氧气的生成量都随着电流的增加而增加,且氢气量与氧气量的比例稳定在 2:1 左右,与理论的氢氧比很接近。不同溶液浓度的气体生成量变化不大,所加的两种碱溶液的确起到了促进电子转移,促进水分解的作用。而电

极板

平衡式的流道选择,不仅使电解液和电极板充分接触,并且也使产生的气体顺利的排出。

6 KOH 溶液气体量与电流关系 图 7 NaOH 溶液气体量与电流关系 图

4.2 KOH和NaOH溶液在不同浓度下,分解电压和电流的关系

由图8、9可知无论哪一种溶液在电流增加时,分解电压也随之增加,但是同样浓度的KOH溶液的分解电压要比NaOH溶液的分解电压低。NaOH在不同浓度下的分解电压变化幅度很大,而KOH溶液在不同浓度下,分解电压的变化幅度不那么明显。这表明在所加入两种溶液的比较中,KOH溶液所产生的过电压较小,所需要的实际电解电压也就接近通过吉布斯自由能公式所算的理论电压,

减少了电解水不必要的电压损失。

8 KOH 溶液电压与电流关系 图 图9 NaOH 溶液电压与电流关系

4.3 KOH和NaOH溶液在不同浓度下,效率与电流的关系

通过理想分解电压与实际测得的电解池电压之比即为电压的效率ε

ε=E可逆/E分解 (10)

由此可得到效率与电流的关系图10-11,如图所示。效率随电流的增大而减小,这是由于随着电流的增加过电压的作用也逐渐加强,电压的损耗也就增加。由图可见,KOH溶液的效率值要普遍高于NaOH溶液的效率值,其中最大的效率值出现在浓度为35%KOH溶液的情况下。因此在选择KOH溶液比NaOH溶液更好,且浓度为30%~35%时的效率最高。

图10 KOH溶液效率与电流关系图11 NaOH溶液效率与电流关系

5.实验结论

采用碳素钢作为电解池电极并选择平行流道模式 产生的氢气与氧气同理论比值2:1基本一致。但是无论采用何种浓度的溶液,实际电压都要比理论电压(1.23V)高,这是由于极化产生的各过电压,以及导线,溶液等电阻所导致的,这种极化作用随着电流的增加而增强。

在NaOH溶液和KOH溶液的比较中,KOH溶液的效率更高,电解池内部的过电压也低与NaOH溶液,所需的电解电压更少。总体来说KOH的效果要好于NaOH溶液,而在不同溶液浓度的比较中,KOH溶液在35%的浓度下电压的效率最高,电解效果最好,若继续增加浓度则溶液粘稠度增加,溶液流动性大大受限。因此建议电解时选用浓度为35%的氢氧化钾溶液。

参考文献:

[1] John Andrews & Nick Jelley. Energy Science. Oxford University Press,2007

[2] 邢丹敏,杜学忠,于景荣等. 燃料电池用质子交换膜研究进展[J ].电源技术,2001,25(增刊)

[3 ] 刘世永. 添加剂法降低水电解中析氧过电位的研究[D ].天津:天津大学,2006

[4] 王璐, 牟佳琪, 侯建平等. 电解水制氢的电极选择问题研究进展. 上海工程技术大学化学化工学院;东北林业大学林学院

范文十:探究过程氢离子浓度对数的负值

探究过程 氢离子浓度对数的负值,叫pH值。

[1]提出问题:

酸雨对种子发芽率和幼苗的生长有不利影响吗?有怎样的不利影响?不同的酸在同一PH时对同种植物种子发芽率和幼苗的生长有不同的影响吗?

[2]作出假设:

酸雨对种子发芽率和幼苗的生长有不利影响,可能会使种子发芽率降低,幼苗叶片表面有斑点等现象。不同的酸在同一PH时对同种植物种子发芽率和幼苗的生长影响基本相近。

[3]探究方案:

⑴材料用具:①5×3×100颗青菜种子(子粒饱满无病斑) ②5×3套培养皿(规格一样) ③吸水纸 ④5支吸管 ⑤PH=3的盐酸溶液 ⑥PH=3的硫酸溶液 ⑦PH=3的冰乙酸溶液 ⑧PH=7的清水 ⑩4-6张设计好的观 察记录表

⑵探究步骤:①观察种子的萌发和萌发后幼苗的生长状态,将青菜种子分散放在铺了吸水纸的培养皿里,保持湿润(用每组相应的溶液湿润),放在向阳处,每个培养皿中青菜种子数为100颗。

②观察记录:表1—4,格式如下:

[4]观察记录及分析:(具体记录附表)

1.酸雨对种子发芽率的影响(见表一)

对第四天、第八天的观察记录进行分析如下:表一

注:冰乙酸3、4代表PH=3,PH=4,冰乙酸4是在冰乙酸3第四天还未发芽的情况下进一步探究做对照得出的数据。

分析:种子发芽率是指在最适宜条件下,在规定天数内,发芽的种子占供试种子的百分数。上表显示在对照组清水中的发芽率最高:第四天为22℅,其次为盐酸16℅,硫酸8℅,冰乙酸3为0;第八天为45℅,其次冰乙酸4为21℅,盐酸18℅,硫酸12℅,由此说明两点:一、酸雨降低了种子的发芽率,与假设相符;二、同ph的不同酸对种子发芽率影响不同,与假设不符,分析其原因有两点:一是盐酸具有挥发性,虽然培养皿加盖培养,但还是有少量的盐酸挥发掉,降低了种子发芽时种子周围的酸性。二是不同的酸存在电离程度的差别。分析各酸的电离方程式:HCL=H++Cl-(盐酸是强酸,完全电离),H2SO4=H++HSO4-;HSO4-=H++SO42-(硫酸是二元酸,一级电离完全电离,受[H+]影响,[H+]大时,

二级电离平衡常数Ka=1.20×10-2),HAc=H++Ac-(醋酸是弱酸,不完全电离,在25℃时,其电离平衡常数Ka=1.76×10-5。)

当PH=3时,由上分析可知,醋酸浓度最大,其次是硫酸,盐酸。在种子萌发的过程中,随H+被消耗,弱电解质硫酸根离子、醋酸电离程度加大。由于硫酸根离子的Ka远大于醋酸的Ka,因而在种子萌发的酸环境中,随着时间的推移,H+的消耗,醋酸的PH最小,其次是硫酸、盐酸。

2.酸雨对幼苗的生长状态的影响(见表二)

对第四天、第八天的幼苗烂芽、烂根、叶片出斑点和根周围有霉菌等观察记录进行分析如下:表二

注:冰乙酸3种子未萌发不作比较,冰乙酸4后期进行观察时间短也不作比较。

分析:上表显示硫酸对幼苗的危害性大,盐酸相对轻些。原因可能主要是硫酸是二元酸,在PH=3时,其不完全电离,其酸性比盐酸大,其对幼苗的不良影响相对也大些。

[5]得出结论:

由上分析可见,酸雨的PH越小,即酸性大,对生物生长不良影响就大。其生理机制主要是酸雨中的H+降低了细胞PH值,改变了生物生长、发育和繁殖等生命活动所需要的正常酸碱度,酸雨所带来的过量H+会替换其它元素,包括钾、镁、钙等营养元素,从而影响植物的生长。高浓度H+还可以溶解土壤中自然产生的铝,铝一旦被分解释放就会妨碍植物根系吸收水分和养料的能力,尤其是影响镁的吸收。随着镁的溶出,土壤中会发生镁不足的情况,镁是叶绿素的核心元素,是植物的活性、新陈代谢不可欠缺的元素,缺少镁将会导致植物枯萎,而重金属如锰、铬、铅、汞等元素在酸性的作用下,也可变成可溶性物质,这不仅使植物遭受毒害,还会污染地下水和江河 湖泊,从而严重危害到其他生物的生存