在线计算器: 溶液的pH值计算器 |
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下面你可以找到两个计算器,你可以用它们来检查化学问题的答案。第一个是计算 强酸 或 强碱 溶液的 pH值,第二个是计算 弱酸 或 弱碱 溶液的 pH值 。在计算器的下面可以找到一些理论和对计算公式的解释。 强酸/碱溶液的pH值pH 小数点后的数字: 3弱酸/碱溶液的pH值 pH 小数点后的数字: 3 溶液的pH值 pH的意思是“氢的潜能”或“氢的力量”。pH值是氢离子活性以10为底的对数的负数。 然而,在大多数化学问题中,我们不是用氢离子活度,而是摩尔浓度来描述。这两者有何关联?显然,离子活度取决于离子浓度,这是由方程描述的 其中, – 氢离子活度 – 氢离子活度系数 – 氢离子浓度 活度系数是离子浓度的函数,随着溶液越来越稀,活度系数接近于1。对于理想稀溶液,溶质的标准状态为1.00 M,所以它的摩尔浓度等于它的活度。这就是为什么对于大多数假设理想溶液的问题我们可以使用以10为底的摩尔浓度的对数,而不是活度来描述。 为什么我们需要pH值呢?pH值是用来测定水溶液的酸碱度的一个指标。水溶液反应是酸还是碱取决于它的氢离子(H+)含量。 然而,由于水的自动解离作用,即使化学性质纯净的中性水也含有一些氢离子1 。 众所周知,在标准条件下(750毫米汞柱和25摄氏度),1升纯水含有 mol 离子和 mol 离子,因此,标准温度和压力(STP)下的水的pH值为7。酸释放氢离子,因此其水溶液比中性水含有更多的氢离子,被认为是酸性的,pH值小于7。碱接受氢离子(它们与水解离形成的一些氢离子结合),所以其的水溶液比中性水含有较少的氢离子,被认为是碱性的,pH值大于7。 注意,pH值是对数值(差一表示差一个数量级,或十倍),反过来表示溶液中氢离子的浓度。pH值越低,说明氢离子的浓度越高,反之亦然。 在强酸/碱和弱酸/碱的情况下,用摩尔浓度计算pH值的方式是不同的。更多信息见下文。 强酸强碱强酸和强碱是一种化合物,在实际应用中,它们可以在水中完全电离成离子。因此,溶液中氢离子的浓度可以认为等于酸的浓度。pH值的计算变得简单了 对于碱性溶液,你知道碱的浓度,也就是氢氧根离子的浓度OH-。你可以计算pOH。 根据H+和OH−在水中的平衡浓度(上述),pH和pOH的关系式如下 , 这对任何水溶液都成立。 因此,在基本溶液中 常见的强酸只有七种: – 盐酸 HCl – 硝酸 HNO3 – 硫酸 H2SO4 – 氢溴酸 HBr – 氢碘酸 HI – 高氯酸 HClO4 – 氯酸 HClO3 也没有很多强碱,其中一些不溶于水。可溶于水的的是 – 氢氧化钠 NaOH – 氢氧化钾 KOH – 氢氧化锂 LiOH – 氢氧化铷 RbOH – 氢氧化铯 CsOH 浓度为1 M (1 mol/L)的强酸溶液的pH值为0。浓度为1 M (1 mol/L)的强碱溶液的pH值为14。因此,在产生的大多数问题中,pH值大多在0到14的范围内,尽管负值和大于14的pH值是完全可能的。 弱酸弱碱弱酸/弱碱在水中只能部分电离。求弱酸的pH值有点复杂。pH方程仍然是一样的:,但你需要使用 酸电离常数 (Ka)来找到[H+]。 Ka的公式是: 其中 – H+离子浓度 – 共轭碱离子浓度 – 一种反应中未电离的酸分子的浓度 这个公式描述了平衡关系。 为了从上面的公式推导出H+离子的公式,我们可以使用ICE (初始 - 变化 - 平衡)表。 让x代表从HB分离出来的H+离子的浓度,然后我们可以像这样填入表格: HB H+ B- 初始浓度 C M 0 M 0 M 浓度变化 -x M +x M +x M 平衡浓度 (C-x) M x M x M现在把这些浓度代入Ka公式: 整理后得到一个二次方程: 为了求出x,我们需要解二次方程并取正根。 最后,将x代入pH公式求pH值。 这同样适用于弱碱,其中你使用碱电离常量 Kb。Ka和Kb通常给出,或者可以在表格中找到。 您可能会注意到,表中列出了一些带有多个Ka值的酸。这意味着酸是多质子的,它可以放弃一个以上的质子。然而,由于分子力,下一个质子的常数值变小几个数量级。例如磷酸 所以,通常只考虑一个质子,在所有的计算中,化学计量系数都等于1。 氢离子作为自由质子的时间不会太长,因为它会很快被周围的水分子水化。结果是水化氢离子 ↩ |
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