水电离出的氢离子浓度

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【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

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: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。

范文四: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

范文五: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。

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:例析溶液中水电离的离子浓度计算

摘 要:本文作者就电解质溶液中水电离的离子浓度计算进行了归纳总结,理清了溶液中溶质电离的离子和水电离的离子间的关系。

关键词:水电离;离子浓度;计算

电解质溶液中既有电解质电离的离子,又有水电离的H+和OH-,理清电解质电离的离子和水电离的离子间的关系,计算水电离的离子浓度是新课程高中化学教学的基本要求,也是教学的重点和难点,本文就此类问题展开讨论。

一、酸溶液中水电离的离子浓度的计算

酸溶液中,有酸电离的H+、酸根离子或酸式根离子,有水电离的H+和OH-,酸电离的H+对水的电离有抑制作用,使水的电离程度有所减小,溶液中的H+以酸电离的H+为主,溶液中OH-全部来自于水的电离。即C溶液(H+)=c酸(H+)+c水(H+)≈c酸(H+),c溶液(OH-)=

c水(OH-),根据水的离子积有C溶液(H+)・c溶液(OH-)=

c酸(H+)・c水(OH-)=KW,所以,c水(OH-)=KW÷c酸(H+)=

c水(H+)。

例1:计算常温下0.1mol/L盐酸溶液中水电离的H+和OH-浓度。

解析:本题已知c酸(H+)=0.1mol/L,据分析得:

c水(H+)=c水(OH-)=KW÷c酸(H+)=[1.0×10-14(mol/)2]÷0.1mol/L=1.0×10-13mol/L。

二、碱溶液中水电离的离子浓度的计算

碱溶液中,有碱电离的OH-、碱的阳离子,水电离的H+和OH-,碱电离的OH-对水的电离有抑制作用,使水的电离程度有所减小,溶液中的OH-以碱电离的OH-为主,溶液中的H+全部来自于水的电离。即

C溶液(OH-)=c碱(OH-)+c水(OH-)≈c碱(OH-),c溶液(H+)=c水(H+),根据水的离子积有C溶液(H+)・c溶液(OH-)=

c水(H+)・c碱(OH-)=KW,所以,c水(H+)=KW÷c碱(OH-)=

c水(OH-)。

例2:计算常温下0.1mol/LNaOH溶液中水电离的H+和OH-的浓度。

解析:本题已知c碱(OH-)=0.1mol/L,据分析得:

c水(H+)=c水(OH-)=KW÷c碱(OH-)=[1.0×10-14(mol/)2]÷0.1mol/L=1.0×10-13mol/L。

三、盐溶液中水电离的离子浓度的计算

1.强酸弱碱盐

此类盐溶液中有强酸弱碱盐的完全电离、弱碱阳离子的不完全水解、水的极弱电离。溶液中的H+和OH-全部来自于水的电离,只不过水电离出的OH-有一部分被弱碱阳离子结合成弱碱而水解,水的电离程度会因水解而增大,溶液中水的电离程度可用H+浓度大小来衡量。如NH4Cl溶液,NH4Cl=NH+4+Cl-,

NH+4+H2O?葑NH3・H2O+H+。

例3:计算比较常温下pH=1的盐酸和氯化铵溶液中水电离程度的大小。

解析:pH=1的盐酸中:c溶液(H+)=0.1mol/L,

c溶液(OH-)=c水(OH-)=c水(H+)=Kw/c溶液(H+)=[1.0×

10-14(mol/)2]÷0.1mol/L=1.0×10-13mol/L,

pH=1的NH4Cl溶液中:c溶液(H+)=c水(H+)=0.1mol/L。

因为pH=1的NH4Cl溶液中水电离的H+浓度大于盐酸溶液中的水电离的H+浓度,所以前者中水的电离程度大于后者。

2.强碱弱酸盐

此类盐溶液中有盐的完全电离、弱酸根的不完全水解、水的极弱电离。溶液中的H+和OH-全部来自于水的电离,只不过水电离的H+有一部分被弱酸根结合成弱酸根或酸式根而水解,水的电离程度增大,溶液中水的电离程度可用OH-浓度大小来衡量。如CH3COONa溶液,CH3COONa=CH3COO-+Na+,CH3COO-+

H2O?葑CH3COOH+OH-。

例4:计算比较常温下pH=8的氢氧化钠和醋酸钠溶液中的水的电离程度的大小。

解析:pH=8的NaOH溶液:NaOH=Na++OH-,H2O?葑H++OH-,c溶液(H+)=1.0×10-8mol/L=c水(H+)=

c水(OH-)。

pH=8的CH3COONa溶液:CH3COONa=CH3COO-+Na+,CH3COO-+H2O?葑CH3COOH+OH-,c溶液(H+)=1.0×10-8mol/L,c溶液(OH-)=Kw/c溶液(H+)=[1.0×

10-14(mol/)2]÷1.0×10-8mol/L=1.0×10-6mol/L=c水(OH-)。

因为pH=8的CH3COONa溶液中水电离的OH-浓度大于pH=8的NaOH溶液中OH-的浓度,所以前者中水电离的程度大于后者中水的电离程度。

3.强酸酸式盐

此类盐溶液中有盐的完全电离、水的极弱电离。溶液中的H+既有水电离的又有水电离的,而OH-全部来自于水的电离,因有盐电离的H+的抑制作用,水的电离程度将减小,其电离程度只能用溶液中的OH-浓度的大小来衡量。如NaHSO4溶液中,NaHSO4=Na++H++SO2-4 ,H2OH++OH-。

例5:计算0.1mol/LNaHSO4溶液中水电离的H+和OH-的浓度。

解析:c盐(H+)=0.1mol/L≈c溶液(H+),c溶液(OH-)=Kw/c溶液(H+)=[1.0×10-14(mol/)2]÷0.1mol/L=1.0×

10-13mol/L=c水(OH-)=c水(H+)。

四、溶液中水电离的离子浓度计算的应用

例6:(天府名校四七九模拟精编18)下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是( )。

A.加入KSCN显红色的溶液:Na+、K+、SO2-3 、C6H5O-

B.c水(OH-)=1.0×10-13mol/L的溶液:Mg2+、Cu2+、SO2-4 、NO-3

C.0.1mol/LNaAlO2溶液:K+、Na+、NO-3、CO2-3

D.使pH试纸显深蓝色的溶液:Fe2+、NH+4、HCO-3、SO2-4

答案:C

解析:A.加入KSCN显红色说明有Fe3+,Fe3+与SO2-3 会发生氧化还原反应,与C6H5O-会发生显色反应,不能共存。B.水电离的OH-若为溶液中全部的OH-,则

c溶液(H+)=Kw/c溶液(OH-)=[1.0×10-14(mol/)2]÷(1.0×10-13)mol/L=0.1mol/L,pH=1,显酸性,能共存;若水电离的H+为溶液中全部的H+,则c溶液(H+)=c水(H+)=

c水(OH-)=1.0×10-13mol/L,pH=13,溶液显碱性,Mg2+、Cu2+都不能与OH-共存。C.离子间均不反应而能共存。D.使pH试纸显深蓝色的溶液为碱性溶液,Fe2+、NH+4、HCO-3均可与OH-反应而不能共存。

范文九: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:

范文十:探究碳酸氢钠溶液中碳酸根离子浓度和氢离子浓度的大小关系

探究25℃碳酸氢钠溶液中[CO32-]和[H+]的大小关系

作者:广西壮族自治区桂林市桂林中学 陈楚

碳酸氢钠溶液中[CO32-]和[H+]的大小关系是困扰高二学生的一个问题。一般地,老师也会强调:碳酸氢钠溶液中[CO32-]

① ②

由HCO3−电离出的H+和CO32−的量相同,而H+还可以由水的自偶电离产生,所以[CO32-]

由于③和②的存在,碳酸氢钠溶液中[CO32-]和[H+]的大小关系还需要通过守恒关系和有关平衡的计算来确定。

设[H2CO3]=x,[HCO3−]=y,[CO32−]=z,[H+]=p,[CO2]=q,碳酸第一、二步电离的电离平衡常数分别为k1和k2,CO2(aq)+H2O⇌H2CO3的平衡常数为kh。由于受到实验数据(见文末)的限制,以下均在25℃条件下讨论。下面分别在不考虑CO2(aq)+H2O⇌H2CO3和考虑CO2(aq)+H2O⇌H2CO3的情况下进行讨论(高中阶段一般不考虑CO2(aq)+H2O⇌H2CO3,但事实上CO2(aq)+H2O⇌H2CO3的存在是绝对不可忽略的,这一点也将在下面的讨论中得到证实)。 一、不考虑CO2(aq)+H2O⇌H2CO3时

由质子守恒有: [H2CO3]+[H+]=[CO32−]+[OH-]

k1k2(kwp)p(pk1k2)

2

2

再由平衡常数定义消元,得到关于p,z的方程,解得z。由于碳酸氢钠溶

液呈碱性所以0

H2CO3。

二、考虑CO2(aq)+H2O⇌H2CO3时

此时的讨论变复杂了一点,但讨论方法同上。对④式作修正,有 [H2CO3]+[H+]+[CO2]=[CO32−]+[OH-] ⑤

p(1kh)khkwk1k2p[p(1kh)khk1k2]

24

最后得到pz

,而10-8.31428mol/L≤p

们发现p和z的大小是不能确定的(更进一步的讨论参见相关论文)。 三、参考资料 1、

(以上资料来自

:http://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E7%A2%B3%E9%85%B8)

(该则资料来自:http://bbs.hcbbs.com/thread-102063-1-1.html) 3、25℃时饱和碳酸氢钠溶液的pH≈8.31428。

(该则资料来自:http://zhidao.baidu.com/question/159186793.html?quesup1) 4、相关论文: