水的电离和溶液的pH

水的电离和溶液的pH研究电解质溶液时往往涉及溶液的酸碱性。电解质溶液的酸碱性跟水的电离有着密切的关系。为了从本质上认识溶液的酸碱性，就要了解水的电离情况。一、水的电离精确的实验证明， 水是一种极弱的电解质，它能微弱地电离，生成 H3O+和 OH：H2O+H2OH3O+OH通常，上式也可简写为：H2OH+OH从纯水的导电实验测得，在25时， 1L 纯水中只有110 7molH2O电离，因此纯水中H+浓度和 OH浓度各等于110 7mol L。在一定温度时，水跟其他弱电解质一样，也有一个电离常数：c（ H+） c（ OH） =Kc（ H2O）1LH2O的物质的量为55.6mol ，这与发生电离的H2O的物质的量 110 7mol 相比，水的已电离部分可以忽略不计。所以电离前后， H2O的物质的量几乎不变，可以看做是个常数。常数乘常数必然为一个新的常数，通常我们把它写作Kw，因而上式也可写为：c（ H+） c（ OH） =KwKw叫做水的离子积常数，简称水的离子积。水的离子积是一第 1页个很重要的常数，它反映了一定温度下的水中H+浓度和 OH浓度之间的关系。在25时，水中H+浓度和 OH浓度都是 110 7mol L，所以Kw=c（ H+） c（ OH）=11071107=11014因为水的电离过程是一个吸热过程，所以当温度升高时，有利于水的电离， 即水的离子积增大。 例如，25时，Kw为 110 14，100时， Kw约为 110 12，两者相差约 100 倍。二、溶液的酸碱性和 pH在常温时，由于水的电离平衡的存在，不仅是纯水，就是在酸性或碱性的稀溶液里，H+浓度和 OH浓度的乘积总是一个常数 110 14。在中性溶液里， H+浓度和 OH浓度相等， 都是 110 7molL；在酸性溶液里不是没有 OH，而是其中的 H+浓度比 OH浓度大；在碱性溶液里也不是没有 H+，而是其中的 OH浓度比 H+浓度大。常温时，溶液的酸碱性与 c（ H+）和 c（ OH）的关系可以表示如下：中性溶液 c（H+） =c（OH） =110 7mol L酸性溶液c（H+） c（ OH），c（ H+） 110 7mol L碱性溶液c（H+） c（ OH），c（ H+） 110 7mol Lc（ H+）越大，溶液的酸性越强；c（ H+）越小，溶液的酸性第 2页越弱。我们经常要用到一些c（ H+）很小的溶液，如c（ H+）=107mol L， c（ H+）=1.34 10 3mol L，等等。用这样的量来表示溶液的酸碱性的强弱很不方便。为此，化学上常采用pH 来表示溶液酸碱性的强弱：pH= lg c（ H+）例如，纯水的c（ H+）=110 7mol L，纯水的pH 为：pH= lg c（ H+） = lg10 7=710 2mol LHCl 溶液中， c（ H+） =102mol L，其 pH 为：pH= lg c（ H+） lg10 2=210 2mol LNaOH溶液中， c（ OH）=10 2molL 其 pH 为：pH= lg c（ H+） lg10 12=12在中性溶液中， c（ H+） =10 7molL， pH=7；在酸性溶液中， c（ H+） 10 7mol L， pH7；在碱性溶液中， c（ H+） 10 7mol L， pH7。溶液的酸性越强， 其 pH 越小；溶液的碱性越强， 其 pH 越大。c（ H+）、pH 与溶液酸碱性的关系如图4 8 所示。当溶液的c（H+）或 c（ OH）大于1mol L 时，用 pH 表示溶液的酸碱性并不简便。例如，一些溶液的c（ H+）与 pH 的关系如表41 所示。表 4 1 一些溶液的c（ H+）与 pHc（ H+）1mol L2mol L4mol L6mol L第 3页pH0 0.3 0.6 0.78所以，当溶液的 c（H+）大于 1mol L 时，一般不用 pH 来表示溶液的酸碱性，而是直接用 H+浓度来表示。资料一些食物的近似pH食物 pH 食物 pH 食物 pH醋 2.4 3.4 啤酒 4.0 5.0 卷心菜 5.2 5.4李、梅 2.8 3.0 番茄 4.0 4.4 白薯 5.3 5.6苹果 2.9 3.3 香蕉 4.5 4.7 面粉、小麦 5.5 6.5 草莓 3.0 3.5 辣椒 4.6 5.2 马铃薯 5.6 6.0 柑橘 3.0 4.0 南瓜 4.8 5.2 豌豆 5.8 6.4桃 3.4 3.6 甜菜 4.9 5.5 谷物 6.0 6.5杏 3.6 4.0 胡萝卜 4.9 5.3 牡蛎 6.1 6.6梨 3.6 4.0 蚕豆 5.0 6.0 牛奶 6.3 6.6葡萄 3.5 4.5 菠菜 5.1 5.7 饮用水 6.5 8.0 果酱 3.5 4.0 萝卜 5.2 5.6 虾 6.8 7.0资料测定溶液pH 的实际意义测定溶液的 pH 有重要的实际意义。例如，在化工生产中，许多反应必须在一定 pH 的溶液中才能进行。对一些氧化还原反应，在酸性介质中进行或在碱性介质中进行，其产物往往不同。在农业生产中，农作物一般适宜在pH 等于 7 或接第 4页近 7 的土壤里生长。在pH 小于 4 的酸性土壤或pH 大于 8 的碱性土壤里，农作物一般都难于生长，因此，需要定期测量土壤的酸碱性。 有关部门也需要经常测定雨水的pH。当雨水的 pH 小于 5.6 时，就成为酸雨，它将对生态环境造成危害。人体体液和代谢产物都有正常的 pH 范围，测定人体体液和代谢产物的 pH，可以帮助了解人的健康状况。 一些体液和代谢产物的正常pH 如图 4 9 所示。习题一、填空题1纯水是一种极弱的电解质，它能微弱地电离出_和_。在 25时，水电离出的H+和 OH浓度为 _，其离子浓度的乘积为_，该乘积叫做 _，在 25时，其数值为 _。2下列溶液中：0.1mol LHCl 溶液； 0.1mol LH2SO4溶液；0.1mol LNaOH溶液； 0.1mol LCH3COOH溶液，c（ H+）由小到大的排列顺序为_。二、选择题1体积相同、 pH 相同的 HCl 溶液和 CH3COOH溶液，与 NaOH溶液中和时两者消耗NaOH的物质的量 A相同 B HCl 多C CH3COOH多 D无法比较第 5页2在 48mL0.1mol LHNO3溶液中加入12mL0.4mol LKOH溶液时，所得到的溶液呈A弱酸性B强酸性C碱性 D中性3甲溶液的pH 为 4，乙溶液的pH 为 2，甲溶液与乙溶液的c（ H+）之比为 三、回答下列问题1酸性溶液里有没有OH？碱性溶液里有没有H+？为什么？2A、B、C 三种溶液，其中，A 的 pH 为 5，B 中 c（ H+）=10 3molL，C 中 c（ OH） =10 2mol L，哪种溶液的酸性最强？第 6页