c语言程序算ph值,pH值的计算
一、基本計算
1、純水
例1 25℃時,純水的p H為 7 ,100℃ p H為
6 。
2、強酸體系
例2 ①求 0.1mol/L鹽酸溶液的pH?
②求0.05mol/L硫酸溶液的pH?
解析:由鹽酸和硫酸溶液的物質(zhì)的量濃度,計算出溶液中的H+的濃度均為0.1mol/L,再據(jù)pH的定義pH=-lg C(H+)
求算出兩溶液的pH值為1
答:兩溶液的pH值為1。
【小結(jié)】對于強酸體系,計算pH值的步驟一般是:先確定溶液中H+的濃度,再由pH的定義計算出強酸溶液的pH值。
3、強堿體系
例3 ①常溫下,求0.1mol/L氫氧化鈉溶液的pH?
②常溫下,求0.05 mol/L氫氧化鋇溶液的pH。
解析:由強堿溶液的濃度,知道了兩強堿溶液中OH-離子的濃度均為0.1mol/L,然后根據(jù)常溫下:C(H+)?C(OH-)=
Kw =1×10-14,求算出溶液中的H+濃度為10-13mol/L,
最后再計算出兩強堿溶液的pH值為13。
答:兩強堿溶液的pH值為13。
【小結(jié)】對于強堿體系,計算pH值的步驟一般是:先求溶液中的OH-離子的濃度,結(jié)合一定溫度下C(H+)?C(OH-)=
Kw(水的離子積Kw為一常數(shù)),求算出溶液中的H+濃度,進而求算出溶液的pH值。
4、一元弱酸(堿)體系
根據(jù)現(xiàn)行化學教學大綱和考試說明的要求,在中學化學里,對弱酸或弱堿溶液的pH值計算是不作要求的。
二、酸、堿混合液的計算
1、強酸與強酸溶液的混合c(H+)=
例4 若下列混合過程中體積的變化忽略不計,計算下列混合液的pH值。
①將0.1mol/L的鹽酸與0.1mol/L的硫酸等體積混合;
②將pH均為1的鹽酸與硫酸以體積比1∶2的比例混合;
③將pH=1的鹽酸與pH=5的鹽酸等體積混合;
解析:求強酸與強酸混合后溶液的pH,須先求混合后所得混合液中的H+的濃度,再求混合液的pH值。若C(H+)1
C(H+)2分別表示兩強酸溶液中的H+的濃度,V1、V2分別表示兩溶液的體積,則:
C(H+)混=————――――(忽略混合時溶液體積的變化),
pH(混)= pH=-lg C(H+)混
答:①
0.83;②1;③1.3。
2、強堿與強堿溶液的混合 c(OH-)=
例5、若混合過程中體積變化忽略不計,計算下列混合液的pH值。
①0.1mol/L的氫氧化鈉溶液與0.05mol/L的氫氧化鋇溶液混合;
②pH=13的氫氧化鈉與pH=10的氫氧化鈉溶液混合;
解析:求強堿與強堿溶液混合后所得混合液的pH值,須先求混合液中OH-,再運用C(H+)?C(OH-)=
Kw,求出混合液中的H+,從而求得混合液的pH值。若C(OH-)1
C(OH-)2分別表示兩強堿溶液中的OH-的濃度,V1、V2分別表示兩溶液的體積,則:
C(OH-)混=―――――――――
C(H+)混=―――――
答:① 13;②12.7
3、強酸與強堿溶液的混合
若恰好反應(yīng)則:C1(H+)V1=C2(OH-)V2
若酸過量則:c(H+)=
若堿過量則:c(OH-)=
例6 99 mL0.5 mol/L硫酸與101mL1 mol/L氫氧化鈉溶液混合,求混合后的pH。
解析:由題意可知,混合時硫酸與氫氧化鈉發(fā)生中和反應(yīng)且氫氧化鈉過量,反應(yīng)后溶液顯堿性,
c(OH-)混=(101 mL×1
mol/L-99mL×0.5
mol/L×2)÷(101+99)mL=10-2mol/L
∴C(H+)混=――――=10-14/10-2=10-12mol/L
∴pH=12
答:混合后溶液的pH值為12。
【小結(jié)】求算強酸與強堿混合液的pH值,解題步驟一般是:先判斷酸還是堿過量,然后計算出溶液中的H+或OH-離子的濃度,最后求算出溶液的pH值。
4、強酸(堿)與弱酸(堿)的混合
強酸與弱酸的混合液,H+理應(yīng)由強酸與弱酸共同提供,但強酸能全部電離,弱酸僅能部分電離,故H+主要來源于強酸的電離,尤其是強酸電離的H+,對弱酸的電離產(chǎn)生強烈的
抑制作用,使弱酸所提供的H+比原來更少,故它們的混合液中的H+主要來源于強酸的電離,弱酸電離產(chǎn)生的H+可以忽略。即[H+]≈C(強酸)×n
(n為酸的元數(shù))
強堿與弱堿的混合液與此相類似。
5、強酸與弱堿、強堿與弱酸混合溶液的pH值判斷
強酸與弱堿或強堿與弱酸溶液混合,所得溶液顯酸性、中性還是堿性,這要看酸堿混合時反應(yīng)的情況。若酸堿恰好反應(yīng)生成鹽溶液,根據(jù)鹽的水解知識可知混合液的酸堿性,如:強酸與弱堿混合所得混合液顯酸性,強堿與弱酸混合顯堿性,即誰強顯誰性;若酸堿混合時,酸或堿過量了,反應(yīng)后得到的是鹽和過量的酸或堿,此時溶液的酸堿性取決于鹽的水解程度和電解質(zhì)的電離程度的相對大小。
例7 常溫下,將pH=3的鹽酸與pH=11的一元堿等體積混合,求混合后的pH。
解析:若一元堿為強堿,則酸堿恰好反應(yīng)生成強酸強堿鹽,其溶液的pH為7;若一元堿為弱堿,反應(yīng)時一元弱堿溶液中已電離出來的OH-恰好中和鹽酸中的H+,但由于一元弱堿溶液中還存在大量的弱電解質(zhì)分子因OH-的消耗,促使其又電離產(chǎn)生OH-,故所得混合液顯堿性。即一元弱堿的電離大于所生成鹽的水解程度。
答:pH≥7
例8 pH=3的酸與 pH=11的堿等體積混合,求混合后的pH。
解析:該題同例7相似,由于酸和堿的相對強弱未明確,因而需分五種情況分析,即強酸與弱堿、強堿與弱酸、強酸與強堿、弱酸與弱堿(同條件下,弱堿較弱酸電離程度小)、弱酸與弱堿(同條件下,弱酸較弱堿電離程度小)。所得混合液的pH有三種情況,即pH=7、pH<7、pH>7。
答:pH=7、pH<7、pH>7。
三、酸、堿溶液的稀釋
1、強酸、強堿溶液的稀釋
例9 將pH=5的鹽酸和pH=11的NaOH溶液分別稀釋成原體積的10倍、105倍。求稀釋后溶液的pH。
解析:將pH=5的鹽酸和pH=11的NaOH溶液分別稀釋成原體積的10倍,稀釋后鹽酸溶液中的H+和NaOH溶液中的OH-離子濃度為原來的1/10,因此稀釋后溶液的pH值分別為6和10。但兩溶液稀釋成原體積的105倍時,稀釋后鹽酸的酸性或NaOH溶液的堿性很弱,溶液接近中性,此時水的電離不能忽略,溶液中的H+或OH-的濃度約為1×10-7mol/L,故溶液的pH約為7。
答:6、≈7、10、≈7。
2、弱酸、弱堿溶液的稀釋
③稀釋弱酸溶液
例10 將pH為1的醋酸溶液稀釋成原體積的100倍,求稀釋后溶液pH與3的關(guān)系。
解析:若是pH=1的強酸溶液稀釋成原體積的100倍,稀釋后溶液的pH為3。由于醋酸溶液中存在著電離平衡,而加水稀釋會促進醋酸的電離,故稀釋后溶液中H+離子濃度大于1×10-3mol/L,因此稀釋液的pH值小于3。
弱堿溶液的稀釋與此相類似。
3.稀釋倍數(shù)比較
例:pH值相同的醋酸溶液和鹽酸,分別用蒸餾水稀釋至原體積的m倍和n倍,稀釋后兩溶液pH值仍相同,則m和n的關(guān)系是( )
A m=n B m>n C m<n D 無法判斷
稀釋規(guī)律:
①強酸pH=a,加水稀釋10n倍,則pH = a + n
②弱酸pH=a,加水稀釋10n倍,則a < pH
< a + n
③強堿pH=b,加水稀釋10n倍,則pH = b - n
④強堿pH=b,加水稀釋10n倍,則b - n < pH
< b
⑤酸、堿溶液無限稀釋,pH只能約等于或接近于7,酸不能大于7,堿不能小于7.
100℃時的計算
例.
在100℃下,將pH值=3硫酸的溶液和pH值=10NaOH溶液相混和,若要使混和后溶液的pH=7,則硫酸溶液和氫氧化鈉溶液的體積比約為999︰101。
練習.
1某溫度下,水的離子常數(shù)KW=10—13,將此溫度下pH=11的Ba(OH)2溶液aL與pH=1的H2SO4溶液bL混合,設(shè)混合溶液體積為兩者之和,所得固體體積忽略不計。
(1)若所得混合溶液為中性,則a︰b=_____10︰1___,生成沉淀物質(zhì)的量為_0.005a
或0.05b_____mol(用含a或b表達式來表示)。
(2)若a︰b=9︰2,則所得溶液pH=__2___。該混合溶液最多能溶解鐵粉_0.28(a+b)______g(用含a、b表達式表示)。
2.在100℃時,水的離子積常數(shù)Kw為12,在此溫度下,將pH=a的鹽酸溶液VaL與pH=b的Ba(OH)2溶液VbL混合:
(1)若所得混合液為中性,且a+b=10,則Va︰Vb為_1︰100;
(2)若所得混合液的pH=10,且a=2,b=12則Va︰Vb為____99︰2_____。
典型練習:
1、96℃時pH=3的鹽酸和pH=9的氫氧化鈉溶液以體積比11:9混合,混合液的pH為 (
)
A、約3.3 B.8 C、6 D.4
2、25℃時,向純水中加入NaOH,使溶液的pH=11,則由NaOH電離出的OH-離子濃度與水電離的OH-離子濃度之比為(
)
A.1010:1 B. 5×109:1 C.108:1 D.1:1
3、某水溶液中由水電離的H+離子濃度C(H+)=10-13mol/L,則該溶液的pH可能是( )
A.1 B.3.3 C.13 D.12.7
4、將pH=5的H2SO4溶液稀釋500倍,稀釋溶液后的,C(H+)與C(SO42-)的比值近似為( )
A.1:1 B.1:2 C.10:1 D.2:1
5、下列溶液中與1×10-5mol/L的NaOH溶液pH相同的是( )
A.把pH=6的鹽酸稀釋1000倍
B.把pH=10的NaOH溶液稀釋10倍
C.把10mL 1×10-5mol/L的H2SO4溶液與10mL
4×10-5mol/L的NaOH溶液相混合
D.把C(OH-)=10-5mol/L的NaOH溶液10mL加入到100mL
濃度為10-4mol/L的NaOH溶液中
6、pH=2的A、B兩種酸溶液各1mL,分別加水稀釋到1000mL,其pH與溶液體積V的關(guān)系如圖,下列說法正確的是( )
A.A、B兩酸溶液的物質(zhì)的量濃度一定相等
B.稀釋后,A酸溶液的酸性比B酸溶液強
C.a=5時,A是強酸,B是弱酸
D.若A、B都有是弱酸,則5>a>2
7、將pH=4的酸溶液與pH=10的NaOH溶液等體積混合,溶液的pH可能是( )
A.等于7 B.大于7 C.小于7 D.無法判斷
8、(09海南)已知室溫時,0.1mo1/L某一元酸HA在水中有0.1%發(fā)生電離,下列敘述錯誤的是( )
A.該溶液的pH=4 B.升高溫度,溶液的pH增大
C.此酸的電離平衡常數(shù)約為1×10-7
D.由HA電離出的c(H+)約為水電離出的c(H+)的106倍
9、向0.05mol/L的氫硫酸中通入Cl2至H2S剛好被完全氧化,若不考慮溶液體積變化,反應(yīng)后溶液的pH為( )
A.2 + lg5 B.2 - lg5 C.1 D.2
10、 (07全國I?7)室溫時,下列混合溶液的pH一定小于7的是 ( )
A.pH = 3的鹽酸和pH = 11的氨水等體積混合
B.pH = 3的鹽酸和pH = 11的氫氧化鋇溶液等體積混合
C.pH = 3的醋酸和pH = 11的氫氧化鋇溶液等體積混合
D.pH = 3的硫酸和pH = 11的氨水等體積混合
總結(jié)
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