水的電離和溶液的pH研究電解質(zhì)溶液時往往涉及溶液的酸堿性。電解質(zhì)溶液的酸堿性跟水的電離有著密切的關(guān)系。為了從本質(zhì)上認(rèn)識溶液的酸堿性，就要了解水的電離情況。一、水的電離精確的實驗證明， 水是一種極弱的電解質(zhì)，它能微弱地電離，生成 H3O+和 OH：H2O+H2OH3O+OH通常，上式也可簡寫為：H2OH+OH從純水的導(dǎo)電實驗測得，在25時， 1L 純水中只有110 7molH2O電離，因此純水中H+濃度和 OH濃度各等于110 7mol L。在一定溫度時，水跟其他弱電解質(zhì)一樣，也有一個電離常數(shù)：c（ H+） c（ OH） =Kc（ H2O）1LH2O的物質(zhì)的量為55.6mol ，這與發(fā)生電離的H2O的物質(zhì)的量 110 7mol 相比，水的已電離部分可以忽略不計。所以電離前后， H2O的物質(zhì)的量幾乎不變，可以看做是個常數(shù)。常數(shù)乘常數(shù)必然為一個新的常數(shù)，通常我們把它寫作Kw，因而上式也可寫為：c（ H+） c（ OH） =KwKw叫做水的離子積常數(shù)，簡稱水的離子積。水的離子積是一第 1頁個很重要的常數(shù)，它反映了一定溫度下的水中H+濃度和 OH濃度之間的關(guān)系。在25時，水中H+濃度和 OH濃度都是 110 7mol L，所以Kw=c（ H+） c（ OH）=11071107=11014因為水的電離過程是一個吸熱過程，所以當(dāng)溫度升高時，有利于水的電離， 即水的離子積增大。 例如，25時，Kw為 110 14，100時， Kw約為 110 12，兩者相差約 100 倍。二、溶液的酸堿性和 pH在常溫時，由于水的電離平衡的存在，不僅是純水，就是在酸性或堿性的稀溶液里，H+濃度和 OH濃度的乘積總是一個常數(shù) 110 14。在中性溶液里， H+濃度和 OH濃度相等， 都是 110 7molL；在酸性溶液里不是沒有 OH，而是其中的 H+濃度比 OH濃度大；在堿性溶液里也不是沒有 H+，而是其中的 OH濃度比 H+濃度大。常溫時，溶液的酸堿性與 c（ H+）和 c（ OH）的關(guān)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堿性溶液c（H+） c（ OH），c（ H+） 110 7mol Lc（ H+）越大，溶液的酸性越強；c（ H+）越小，溶液的酸性第 2頁越弱。我們經(jīng)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。用這樣的量來表示溶液的酸堿性的強弱很不方便。為此，化學(xué)上常采用pH 來表示溶液酸堿性的強弱：pH= lg c（ H+）例如，純水的c（ H+）=110 7mol L，純水的pH 為：pH= lg c（ H+） = lg10 7=710 2mol LHCl 溶液中， c（ H+） =102mol L，其 pH 為：pH= lg c（ H+） lg10 2=210 2mol LNaOH溶液中， c（ OH）=10 2molL 其 pH 為：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；在堿性溶液中， c（ H+） 10 7mol L， pH7。溶液的酸性越強， 其 pH 越小；溶液的堿性越強， 其 pH 越大。c（ H+）、pH 與溶液酸堿性的關(guān)系如圖4 8 所示。當(dāng)溶液的c（H+）或 c（ OH）大于1mol L 時，用 pH 表示溶液的酸堿性并不簡便。例如，一些溶液的c（ H+）與 pH 的關(guān)系如表41 所示。表 4 1 一些溶液的c（ H+）與 pHc（ H+）1mol L2mol L4mol L6mol L第 3頁pH0 0.3 0.6 0.78所以，當(dāng)溶液的 c（H+）大于 1mol L 時，一般不用 pH 來表示溶液的酸堿性，而是直接用 H+濃度來表示。資料一些食物的近似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蘋果 2.9 3.3 香蕉 4.5 4.7 面粉、小麥 5.5 6.5 草莓 3.0 3.5 辣椒 4.6 5.2 馬鈴薯 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 胡蘿卜 4.9 5.3 牡蠣 6.1 6.6梨 3.6 4.0 蠶豆 5.0 6.0 牛奶 6.3 6.6葡萄 3.5 4.5 菠菜 5.1 5.7 飲用水 6.5 8.0 果醬 3.5 4.0 蘿卜 5.2 5.6 蝦 6.8 7.0資料測定溶液pH 的實際意義測定溶液的 pH 有重要的實際意義。例如，在化工生產(chǎn)中，許多反應(yīng)必須在一定 pH 的溶液中才能進(jìn)行。對一些氧化還原反應(yīng)，在酸性介質(zhì)中進(jìn)行或在堿性介質(zhì)中進(jìn)行，其產(chǎn)物往往不同。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)作物一般適宜在pH 等于 7 或接第 4頁近 7 的土壤里生長。在pH 小于 4 的酸性土壤或pH 大于 8 的堿性土壤里，農(nóng)作物一般都難于生長，因此，需要定期測量土壤的酸堿性。 有關(guān)部門也需要經(jīng)常測定雨水的pH。當(dāng)雨水的 pH 小于 5.6 時，就成為酸雨，它將對生態(tài)環(huán)境造成危害。人體體液和代謝產(chǎn)物都有正常的 pH 范圍，測定人體體液和代謝產(chǎn)物的 pH，可以幫助了解人的健康狀況。 一些體液和代謝產(chǎn)物的正常pH 如圖 4 9 所示。習(xí)題一、填空題1純水是一種極弱的電解質(zhì)，它能微弱地電離出_和_。在 25時，水電離出的H+和 OH濃度為 _，其離子濃度的乘積為_，該乘積叫做 _，在 25時，其數(shù)值為 _。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+）由小到大的排列順序為_。二、選擇題1體積相同、 pH 相同的 HCl 溶液和 CH3COOH溶液，與 NaOH溶液中和時兩者消耗NaOH的物質(zhì)的量 A相同 B HCl 多C CH3COOH多 D無法比較第 5頁2在 48mL0.1mol LHNO3溶液中加入12mL0.4mol LKOH溶液時，所得到的溶液呈A弱酸性B強酸性C堿性 D中性3甲溶液的pH 為 4，乙溶液的pH 為 2，甲溶液與乙溶液的c（ H+）之比為 三、回答下列問題1酸性溶液里有沒有OH？堿性溶液里有沒有H+？為什么？2A、B、C 三種溶液，其中，A 的 pH 為 5，B 中 c（ H+）=10 3molL，C 中 c（ OH） =10 2mol L，哪種溶液的酸性最強？第 6頁