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15.6:

强酸和碱溶液

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强酸在溶液中完全分解。例如,硝酸完全分解 成水合氢离子和硝酸根离子。由于水自电离产生的水合氢离子 可以忽略不计,因此 水中水合氢离子的浓度 等于强酸的浓度。这些溶液的 pH 值可以 用强酸的初始浓度来确定。例如,在 0.10 M 的 HCl 溶液中,HCl 将完全分解成水合氢离子 和氯离子,因此溶液中的水合氢离子 浓度也将为 0.10 M。取这个浓度的负对数,溶液的 pH 值等于 1。反过来,溶液的 pH 值可 用于测定溶液中的 水合氢离子浓度。例如,对于 pH 值为 3.60 的溶液,其水合氢离子浓度可通过求解 该方程式来确定,3.60=水合氢离子 浓度的负对数。为了求解该浓度,两边同时乘以 负一,然后取两边的反对数。水合氢离子浓度等于 2.5 10⁻⁴ M.属于第一组金属氢氧化物的强碱,如 氢氧化钠和氢氧化钾,完全分解成溶液。例如,0.20 M 氢氧化钠在水中 会完全解离,将会产生 0.20M 钠离子 和 0.20M 氢氧化物离子。然而,第二组金属氢氧化物,如氢氧化钡和氢氧化钙,每摩尔碱产生两摩尔氢氧化物离子。例如,0.020M 氢氧化钙将在水中 完全离解,并将产生 0.020M 钙离子 和 0.040M 氢氧化物离子。离子型金属氧化物,如氧化钠和氧化钙,也是强碱。它们的氧化物离子与水反应,产生氢氧化物离子。氢氧化物离子的浓度 可用于计算溶液的 pOH 和 pH 值。例如,5×10⁻⁵M 氢氧化钾溶液具有等量的 氢氧化物离子作为强碱,因此 pOH 为 4.30。与 pH 一样,溶液的 pOH 也可 用于通过求解以下方程来确定氢氧化物 离子浓度:pOH 等于氢氧化物 离子浓度的负对数。由于 pH 加 pOH 等于 14,而 pOH 为 4.3,因此溶液的 pH 值为 9.7。

15.6:

强酸和碱溶液

强酸是一种在水溶液中完全分离的化合物,产生的浓度为水合氢离子,等于酸的初始浓度。 例如, 0.20 M 氢溴酸将在水中完全分离,产生 0.20 M 水合氢离子和 0.20 M 溴离子。

Eq1

另一方面,强碱是一种在水溶液中完全分离并产生氢氧化物离子的化合物。 例如, 0.015 M KOH (1 类金属氢氧化物) 将完全分离,产生 0.015 M OH 和 0.015 M K+

Eq2

第 2 类金属氢氧化物,如钡氢氧化物 [Ba(OH)2] 和锶氢氧化物 [Sr(OH)2],也是强碱,并拥有两个氢氧化物离子。 这就导致他们在同一个浓度生产比 NaOH 或 KOH 更基本的溶液。 例如, 0.015 M Ba(OH) 产生 0.015 M Ba 和 0.030 M 氢氧化物。

Eq3

由于强酸和碱完全分离,摩尔比可用于确定其水合氢离子和氢氧化物浓度,而后者可用于计算溶液的 pH 或 pOH。 例如, 0.030 M HCl 溶液将产生 0.03 M 水合氢离子。 因此,该溶液的 pH 值将为

Eq4

可以使用确定同一溶液的 pOH 公式

Eq5

由于溶液的 pH 值为 1.52 ,其 pOH 可以计算为

Eq6

同样,强碱产生的氢氧化物离子的浓度可用于使用方程测定溶液的 pOH

Eq7

当已知 pOH 时,上述方程也可用于确定氢氧化物离子浓度。 例如,如果溶液的 pOH 为 3.00 ,

Eq8

两侧乘以 −1 给出

Eq9

现在,两侧都提反对数

Eq10

因此,带有 pOH 3 的溶液的水合氢离子浓度为 1.0 × 10−3 M。 如果已知溶液的 pH 值,可以使用类似方法来确定其水合氢离子浓度。