溶液中pH的计算方法归纳

2012-04-29朱学明

成才之路 2012年21期

关键词：强碱强酸电离

朱学明

摘要：高中化学《水溶液中的离子平衡》中有关pH的计算对于高中学生来说是一个难点，不知道用H+还是用OH-计算，很容易出错。教师应该教会学生会对这方面的计算进行归纳、分析，教学生明确知道该溶液中H+还是OH-多。

关键词：H+；OH-；酸；碱；pH

高中化学《水溶液中的离子平衡》中有关pH的计算以及溶液的酸碱性既是本节的重点也是本节的难点，许多学生对于这类题不知道是用溶液H+还是OH-来计算pH,感觉这类题无从下手。教师应该做好以下几个方面的工作。

一、打下基础，做好铺垫

1. 明确对象，把握关键，理清思路

本节课要讲清水的离子积的含义是完成pH计算教学任务的关键。教师首先要让学生建立水的电离方程式的书写→水的电离平衡常数→水的离子积常数的知识主线。教师先让学生借助对化学平衡状态以及化学平衡常数的理解，去理解水的电离平衡，并要求学生必须明确水是极弱电解质，水电离的H+、OH-的离子浓度极少。接着教师说明在水中增加或减少H+、OH-能破坏水的电离平衡，在水中增加H+要忽略水电离H+，增加OH-要忽略水电离出OH-。最后教师强调在酸或碱的稀溶液中水的浓度基本不变：引出电解质的水溶液中水的离子积都是溶液中C(H+)×C(OH-)=KW的一个常数，并且是温度常数，随温度变化而变化，为认识溶液pH和学习盐类水解打基础。

2. 分析本质，作出判断，做好铺垫

要使学生从本质上认识稀溶液的酸碱性与C（H+）、C（OH-）的关系，关键还是要学生在思路上紧扣平衡移动原理，通过对水的电离平衡及其影响因素分析，明确不管外界条件对溶液中C（H+）、C（OH-）做如何改变，溶液中的C（H+）×C（OH-）=KW，而与此相反的是KW值并不随溶液中的C(H+)、C（OH-）改变而改变。

二、明确考纲要求，分析计算类型

关于溶液pH计算，考纲只要求学生能够对强酸、强碱溶液，强酸、强碱溶液稀释以及强酸、强碱之间发生中和反应前后的溶液pH进行一些简单的计算；明确溶液中C(H+)、C（OH-）相对大小，用离子浓度大的进行计算。

三、明确掌握概念、会对公式进行变形。

pH概念：溶液中H+的物质的量浓度负对数。

对象：C(H+)＜1mol/L时。

涉及公式：pH=logC(H+)、C(H+)=10-PH、 C(H+)×C（OH-）=KW。

四、找准对象进行计算

学生只要掌握了上面所说到的几个方面，对公式进行掌握，会灵活运用公式，明确知道溶液中离子浓度的大小关系，对于溶液pH的计算就能顺利掌握。

1. pH计算的分类

（1）酸溶液。强酸的水溶液中，溶液中的H+是酸电离的H+，忽略水电离出H+，溶液中的OH-是水电离的OH-，此时不能忽略水电离出OH-。因此，公式就可以做如下变形：

pH=logC(H+)酸、C(H+)酸=10-PH、C(H+)酸×C(OH-)水=KW。

题型包括：单一酸溶液、酸与酸相混、酸溶液的稀释。（无限稀释pH≤7）

（2）碱溶液。

强碱的水溶液中，溶液中的OH-是碱电离的OH-，忽略水电离出OH-，溶液中的H+是水电离的H+，此时不能忽略水电离出H+。因此，公式就可以做如下变形：

pH=logC(H+)水、C(H+)水=10PH、C(H+)水×C(OH-)碱=KW。

题型包括：单一碱溶液、碱与碱相混、碱溶液的稀释。(无限稀释pH≥7)

(3)强酸与强碱混合。强酸强碱混合要进行比较并看谁过量，酸过量用第一种方法计算，恰好完全反应溶液呈中性，碱过量用第二种情况计算。(以HnR与M(OH)m为例分析)

①若n（H+）>n（OH-）（或nC（酸）V（酸）>mC（碱）V（碱）），C（H+）=。

pH=logC（H+）酸、C(H+)酸=10-PH、C（H+）酸×C(OH-)水=KW。

②若n（H+）=n（OH-）（或nC（酸）V（酸）=mC（碱）V（碱）），溶液中C（H+）=C(OH-)= 。

③若n（H+）

pH=logC(H+)水、C（H+）水、C(H+)水=10-PH、C(H+)水×C(OH-)碱=KW。

2. 常见例题分类

（1）有关酸溶液混合计算题。

例1：①C(H+)=0.01mol/L的盐酸、C(H+)=0.01mol/L的硫酸溶液中的pH。② C(H+)=1×10-5mol/L盐酸溶液与C(H+)=1×10-3mol/L盐酸溶液等体积混合后溶液的pH。③ C(H+)=1×10-5mol/L盐酸溶液与C(H+)=1×10-3mol/L硫酸溶液等体积混合后溶液的pH。

解答：①C(H+)= 0.01，pH=2。

②C(H+)=≈，pH=3+log2。

③C(H+)=≈，pH=3+log2。

（2）有关碱溶液混合计算题。

例2：常温下，计算下列溶液中的pH。

①C(OH-)=1×10-5mol/L溶液中的pH。

②C(OH-)=0.01mol/L的氢氧化钠、C(OH-)=0.01mol/L的氢氧化钡溶液中的pH。

③C(OH-)=1×10-5mol/L氢氧化钠溶液与C(OH-)=1×10-3mol/L氢氧化钠溶液等体积混合后溶液的pH。

解答：①C(H+)==10-9mol/L，pH=9。

②C(OH-)=0.01mol/L， C(H+)==10-12mol/L， pH=12-log2+log3。

③C(OH-)=≈mol/L，C(H+)==2×10-11mol/L，pH=11-log2。

（3）强酸与强碱混合。