兩種強(qiáng)酸或兩種強(qiáng)堿溶液等體積混合后ph計(jì)算

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1、兩種強(qiáng)酸或兩種強(qiáng)堿溶液等體積混合后pH的計(jì)算  1問(wèn)題的引出  在中學(xué)化學(xué)里,我們常遇到這樣的習(xí)題:在25℃,pH=5和pH=6的兩種強(qiáng)酸溶液等體積混合,求此混合溶液的pH;或計(jì)算在25℃時(shí),pH=10和pH=12的兩種強(qiáng)堿溶液等體積混合后溶液的pH為多少?解答這類問(wèn)題時(shí),為什么用混合前的氫離子濃度通過(guò)簡(jiǎn)單地加和求平均值來(lái)計(jì)算和用混合前的氫氧根離子濃度通過(guò)簡(jiǎn)單地加和求平均值來(lái)計(jì)算結(jié)果不一樣,而且有時(shí)相差很大?計(jì)算過(guò)程如下(按上述兩種強(qiáng)酸溶液等體積混合為例):  解法一:根據(jù)[H+]計(jì)算  混合前:[H+

2、]酸1=10-5mol/L,  [H+]酸2=10-6mol/L    所以:pH=-lg[H+]混=5.2596=5.26  解法二:根據(jù)[OH-]計(jì)算  混合前:[OH-]酸1=10-9mol/L,  [OH]酸2=10-8mol/L    所以:pOH=-lg[OH-]混=8.2596=8.26  pH=14-pOH=5.74  可見(jiàn)解法一和解法二的計(jì)算結(jié)果不一樣,相差0.48。同理,對(duì)于上述的兩種強(qiáng)堿溶液等體積混合后,如按[H+]混計(jì)算,pH=10.30,如按[OH-]混計(jì)算,pH=11.70,

3、兩種解法的結(jié)果竟相差1.40?! 【烤故怯肹H+]混來(lái)計(jì)算pH正確還是用[OH-]混來(lái)計(jì)算pH正確呢?  2問(wèn)題分析  我們知道,在25℃時(shí),不論溶液是酸性、堿性還是中性,水的離子積常數(shù)Kw恒等于10-14,而在上面兩例計(jì)算中出現(xiàn)了[H-]混×[OH-]混≠10-14的情況,因此根據(jù)[H+]混和根據(jù)[OH-]混計(jì)算的pH就不一樣。問(wèn)題出在哪里呢?這是因?yàn)樯厦娴挠?jì)算忽略了混合前后水的電離平衡對(duì)溶液中[H+]和[OH-]產(chǎn)生的影響。兩溶液在混合前后,水的電離平衡都存在,而且混合后和混合前水的電離情況是不一樣

4、的。兩溶液混合后必然會(huì)打破混合前水在各溶液中的那種平衡關(guān)系,從而使水電離出的[H+]水和[OH-]水較混合前的不一樣。因此混合后溶液的[H+]混和[OH-]混不能用混合前的濃度通過(guò)簡(jiǎn)單的加和求平均值來(lái)計(jì)算。下面我們把水電離平衡的影響考慮進(jìn)去,看看計(jì)算結(jié)果將會(huì)怎樣。  以25℃,pH=5和pH=6的兩種強(qiáng)酸溶液等體積混合為例?! ?duì)于pH=5的溶液,其中由于水的電離生成的氫離子濃度[H+]水和由于酸的電離生成的[H+]酸之和應(yīng)等于10-5mol/L,即:[H+]水+[H+]酸=10-5(mol/L)。而此

5、溶液的[OH-]=Kw/[H+]=10-9(mol/L),且全來(lái)自水的電離,故由于水的電離生成的氫離子濃度[H+]水也為10-9mol/L,因此pH=5的溶液中由于強(qiáng)酸電離提供的氫離子濃度為:[H+]酸1=10-5-10-9(mol/L)。同理,對(duì)pH=6的酸液,由于強(qiáng)酸電離提供的氫離子濃度為:[H+]酸2=10-6-10-8(mol/L),當(dāng)兩種強(qiáng)酸溶液相混合后,由于酸的  電離提供的氫離子濃度為:  設(shè)水電離提供的氫離子濃度[H+]水為x,則[OH-]水也為x  那么:[H+]混=[H+]酸+[H+

6、]水,         而[OH-]混=[OH-]水,因?yàn)閺?qiáng)酸溶液中的OH-全部都是由水電離生成的?! ∫虼擞校篕w=[H+]混×[OH-]混        由此得出:x=[OH-]=1.8194×10-9(mol/L),  pOH=8.7401=8.74    pH=5.2599=5.26  由此可見(jiàn),只有把水的電離平衡所產(chǎn)生的影響考慮進(jìn)去,才能使無(wú)論根據(jù)[H+]混計(jì)算還是根據(jù)[OH-]混計(jì)算的結(jié)果保持一致,不會(huì)出現(xiàn)[H+]×[OH-]≠10-14的情況?! “阉碾婋x平衡所產(chǎn)生的影響考慮進(jìn)去計(jì)算的結(jié)

7、果(pH=5.2599)和前面按[H+]混計(jì)算的結(jié)果(pH=5.2596)幾乎相等(僅相差0.0003)。為什么前面按[H+]混計(jì)算結(jié)果和實(shí)際值相近呢?而前面按[OH-]混計(jì)算又錯(cuò)在哪里呢?  對(duì)于酸性溶液,H+的濃度比較大,而且由于酸的加入,抑制了水的電離,使水的電離提供的氫離子濃度[H+]水遠(yuǎn)小于10-7(上例中水在混合前、后電離產(chǎn)生的[H+]水都在10-8~10-9數(shù)量級(jí)),更小于酸電離所提供的氫離子濃度10-5~10-6數(shù)量級(jí)),這樣由于水電離提供的[H+]水和酸電離提供的[H+]酸相比可以忽略

8、,也就是說(shuō),強(qiáng)酸溶液在混合前后溶液中的[H+]可以近似認(rèn)為都是由酸電離提供的,因此在計(jì)算溶液的pH時(shí)可以忽略水電離產(chǎn)生的[H+]水對(duì)pH的影響,即:  混合前:[H+]酸1=10-5-10-9≈10-5(mol/L)  [H+]酸2=10-6-10-8≈10-6(mol/L)    也即可以近似按前面求平均值的[H+]混來(lái)計(jì)算。  反過(guò)來(lái),如果通過(guò)[OH-]來(lái)計(jì)算溶液的pH時(shí),由于酸性溶液中OH-的濃度全來(lái)自水的電離,而水電離所產(chǎn)生的OH-

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