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酸堿混合pH規(guī)律與應(yīng)用

2017-08-08 03:01安徽
關(guān)鍵詞:強(qiáng)酸弱酸選項(xiàng)

安徽 華 振

酸堿混合pH規(guī)律與應(yīng)用

安徽 華 振

在常溫條件下酸、堿混合后,很多同學(xué)對其pH的判斷常常會(huì)感到無從入手,其實(shí)對于此類問題只要掌握了酸、堿混合pH所遵循的規(guī)律,還是很容易判斷的。下面舉例說明,希望對同學(xué)們能夠有所啟迪。

一、等物質(zhì)的量濃度的一元酸、堿等體積混合

規(guī)律 (1)強(qiáng)酸與強(qiáng)堿混合,其pH=7;(2)強(qiáng)酸與弱堿混合,其pH<7;(3)弱酸與強(qiáng)堿混合,pH>7;(4)弱酸與弱堿混合,其pH由強(qiáng)者決定;(5)未注明酸、堿強(qiáng)弱時(shí),pH無法判定。

注意 酸、堿混合,生成強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽時(shí),不水解c(H+)=c(OH-),顯中性;生成弱酸強(qiáng)堿鹽時(shí),水解使c(H+)<c(OH-),顯堿性;生成強(qiáng)酸弱堿鹽時(shí),水解使c(H+)>c(OH-),顯酸性。

例1 物質(zhì)的量濃度均為0.01mol·L-1的HA和BOH溶液,pH分別為3和12,將兩溶液等體積混合后,所得溶液的pH ( )

A.≥7 B.一定>7

C.≤7 D.可能=7

解析 因0.01mol·L-1HA溶液的pH=3,說明是弱酸;而0.01mol·L-1BOH溶液的pH=12,說明是強(qiáng)堿。則根據(jù)上述規(guī)律容易確定:弱酸與強(qiáng)堿混合后,其pH>7,應(yīng)選B。

二、pH酸+pH堿=14的酸、堿等體積混合

規(guī)律 (1)強(qiáng)酸、弱堿混合,恰好反應(yīng),其pH=7;(2)強(qiáng)酸、弱堿混合,弱堿剩余,pH>7;(3)強(qiáng)堿、弱酸混合,弱酸剩余,pH<7;(4)弱酸、弱堿混合,誰剩余顯誰性;(5)未注明酸強(qiáng)還是堿強(qiáng)時(shí),pH無法確定。

注意pH酸+pH堿=14時(shí),說明混合前酸、堿中c(H+)=c(OH-)。當(dāng)酸、堿混合無剩余時(shí),c(H+)=c(OH-),顯中性;當(dāng)酸過量時(shí),由于酸電離出H+,使得c(H+)>c(OH-),顯酸性;當(dāng)堿過量時(shí),由于堿電離出OH-,使得c(H+)<c(OH-),顯堿性。

例2 在室溫下,等體積的酸、堿溶液混合后,其pH一定小于7的是 ( )

A.pH=3的硝酸跟pH=11的氫氧化鋇溶液

B.pH=3的鹽酸跟pH=11的氨水

C.pH=3的硫酸跟pH=11的氫氧化鋇溶液

D.pH=3的醋酸跟pH=11的氫氧化鋇溶液

解析 根據(jù)上述規(guī)律可判定:對于選項(xiàng)A,其pH=7;對于選項(xiàng)B,其pH>7;對于選項(xiàng)C,其pH=7;對于選項(xiàng)D,其pH<7。故應(yīng)選D。

三、等體積強(qiáng)酸與強(qiáng)堿混合

規(guī)律(1)若溶液呈中性,二者pH之和為14;(2)若溶液呈堿性,二者pH之和大于14;(3)若溶液呈酸性,二者pH之和小于14。

例3 室溫時(shí),將xmLpH=a的稀NaOH溶液與ymLpH=b的稀鹽酸充分反應(yīng)。下列關(guān)于反應(yīng)后溶液pH的判斷,正確的是 ( )

A.若x=y(tǒng),且a+b=14,則pH>7

B.若10x=y(tǒng),且a+b=3,則pH=7

C.若ax=by,且a+b=13,則pH=7

D.若x=10y,且a+b=14,則pH>7

解析pH=b的鹽酸中c(H+)=10-bmol·L-1;pH=a的NaOH溶液中:

若x=y(tǒng),a+b=14,則pH=7;若10x=y(tǒng),a+b=13,則pH<7;若ax=by,a+b=13,則pH<7;若x=10y,a+b=14,則pH>7,故應(yīng)選D。

四、已知離子濃度大小關(guān)系的酸、堿混合

規(guī)律 無論酸、堿是強(qiáng)還是弱,只要堿的離子濃度等于酸根離子的濃度時(shí),pH=7;當(dāng)堿的陽離子濃度小于酸根離子濃度時(shí),pH<7;當(dāng)堿的陽離子濃度大于酸根離子濃度時(shí),pH>7。

注意 設(shè)AH和BOH反應(yīng),根據(jù)電荷守恒:c(B+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)。當(dāng)c(B+)=c(A-),則c(H+)=c(OH-),顯中性;當(dāng)c(B+)<c(A-),則c(H+)>c(OH-),顯酸性;當(dāng)c(B+)>c(A-),則c(H+)<c(OH-),顯堿性。

例4 一定濃度的HX溶液和YOH溶液等體積混合,已知c(X-)>c(Y+),則該混合液的pH ( )

A.>7 B.<7

C.=7 D.無法確定

解析 根據(jù)電荷守恒:c(H+)+c(Y+)=c(OH-)+c(X-)。由于c(X-)>c(Y+),則c(OH-)<c(H+),混合液顯酸性,pH<7,故應(yīng)選B。

綜上所述,對于酸堿混合的pH判定,只要抓住酸、堿混合后溶液中c(H+)與c(OH-)的大小關(guān)系,就能快速、準(zhǔn)確地判定出混合后溶液的pH的大小。

五、等物質(zhì)的量濃度的一元酸、堿混合

例5 (2016全國卷Ⅰ)298K時(shí),在20.0mL0.10mol·L-1氨水中滴入0.10mol·L-1的鹽酸,溶液的pH與所加鹽酸的體積關(guān)系如圖所示。已知0.10mol·L-1氨水的電離度為1.32%,下列有關(guān)敘述正確的是 ( )

A.該滴定過程中選擇酚酞作指示劑

B.M點(diǎn)對應(yīng)的鹽酸體積為20.0mL

D.N點(diǎn)處的溶液中pH<12

解析 當(dāng)恰好完全中和時(shí),生成NH4Cl,而NH4Cl溶液呈酸性,酚酞的變色范圍為pH=8.2~10.0,甲基橙的變色范圍為pH=3.1~4.4,故應(yīng)選甲基橙作指示劑,則選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)V(鹽酸)=20.0mL時(shí),恰好完全反應(yīng),溶液呈酸性,則選項(xiàng)B錯(cuò)誤;M點(diǎn)時(shí)由溶液電荷守恒知c(N)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),而溶液呈中性,即c(H+)=c(OH-),則c(N)=c(Cl-),但c(N)=c(Cl-)>>c(H+)=c(OH-),則選項(xiàng)C錯(cuò)誤;該溫度下,0.10mol·L-1一元強(qiáng)堿溶液的pH=13,若0.10mol·L-1一元弱堿溶液的電離度為10%,則其pH=12,而0.10mol·L-1氨水的電離度小于10%,故溶液的pH<12,則選項(xiàng)D正確。故應(yīng)選D。

(作者單位:安徽省靈璧縣黃灣中學(xué))

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