酸鹼離子濃度

()PH值和氫離子濃度

  A、純水的解離:

      (1)純水並非完全不解離,但其解離的數目很小。

      (2)根據實驗發現:純水的解離方程式為: H2O H OH

         25 時,每一升水只有107莫耳解離,

                      產生解離的 H 莫耳數有107莫耳,

                                 OH 莫耳數有107莫耳。

                      [H]

                     [OH]

  B、溶液的酸鹼性:

      純水中(中性溶液)         [H][OH]107M

 

      酸性溶液                 [H][OH]     
                                  
即:[H] 【>】107 M

                                       [OH] 【<】107 M

 

      鹼性溶液                 [H][OH]    
                                  
即:[H] 【<】107 M

                                       [OH] 【>】107 M

 

      一般在室溫下,任何的溶液:     [H]×[OH]1014M2

 

一、選擇題:

(   )1.     純水中含那些離子?
(A)
金屬離子 (B)非金屬離子 (C)氫離子和氫氧離子 (D)不含任何離子。

【答案】:【(C)

【解析】:H2OHOH,水中同時存在氫離子H與氫氧離子OH

 

(   )2.     下列敘述何者錯誤?
(A)
純水為極弱的電解質  (B)25 時任何溶液[H][OH]1014 2   (C)在鹼性溶液中,HOH共存,但是[H][OH]  (D)酸性溶液中含H,鹼性溶液中含OH,中性溶液中則不含HOH

【答案】:【(D)

【解析】:(A) 25時,水的解離在1公升中只有107莫耳,因此解離度極小,視為極弱的電解質。
(B) 25
時,任何溶液的離子積 [H][OH]1014M2
(C)
酸性溶液中,[H][OH]
  
鹼性溶液中,[H][OH]
(D)
中性溶液中,[H][OH],溶液中依然有H離子與OH離子。

 

(   )3.     下列敘述何者正確?
(A)
純水中[H][OH]  (B)酸性溶液中,只有 H存在   (C)鹼性溶液中,只有OH存在   (D)無論在酸性、鹼性溶液、或純水中,皆有H OH存在。

【答案】:【(D)

【解析】:(A) 純水或是中性溶液中,[H][OH]
(B)
酸性溶液中,[H][OH]
(C)
鹼性溶液中,[H][OH]
(D)
任何溶液中,無論在酸性、鹼性溶液、或純水中,皆有 H OH 存在。

 

(   )4.     某物質水溶液[H][OH]1014 2,此溶液為
(A)
酸性  (B)鹼性  (C)中性  (D)皆有可能。

【答案】:【(D)

【解析】:任何溶液中,無論在酸性、鹼性溶液、或純水中,皆有 H OH 存在。
且在25時,[H][OH]的乘積,皆等於1014 2

 

(   )5.     某物質水溶液的[H]106M,則下列何者錯誤?
(A)
此物質[OH]108  (B)此物質必為鹼性溶液   (C)此物質的[H][OH]1014 2  (D)此物質的[H][OH]

【答案】:【(B)

【解析】:當[H]106M,則[OH]108M;此時[H][OH]
因此溶液呈酸性。

 

(   )6.     在溫度一定時,若欲使水中的[H]增大,則
(A)[OH
] 減少  (B)[OH] 隨之增大  (C)[OH] 不變  (D)[OH] 隨壓力的大小而變。

【答案】:【(A)

【解析】:溫度一定時,[H][OH]的乘積,必為一定值,因此當溶液中的[H]增加時,則溶液中的[OH]必定減少。

 

(   )7.     25 時,濃度為 0.1 的食鹽水中,氫離子濃度為
(A)0   (B)10
1 (C)1013  (D)107 M。

【答案】:【(D)

【解析】:食鹽水為中性溶液,因此PH值必定=7[H]107M

 

(   )8.     下列各項化合物,何者加入後會使水中的氫離子濃度減少?
(A)
氫氧化鈉   (B)醋酸   (C)二氧化碳  (D)氯化鈉。

【答案】:【(A)

【解析】:水中的氫離子濃度[H]減少,則必定氫氧離子[OH]濃度增加。
因此在水中加入鹼性溶液,因此加入NaOH必定定OH增加,H減少。

 

(   )9.     某溶液中滴入酚紅指示劑後發現呈紅色,則此溶液中
(A) [H
] [OH]   (B) [H] [OH]   (C) [H][OH] 1014 2  (D) 必為酸性溶液。

【答案】:【(C)

【解析】:溶液中滴入酚紅指示劑後發現呈紅色,表示溶液呈鹼性反應。
因此[H][OH],但是離子積[H][OH] 1014 2必定成立。

 

(   )10.  有關於鹼的敘述,下列何者正確?
(A)
鹼是電解質,會解離出氫氧離子  (B) 乙醇(2H5OH)解離式為C2H5OH2H5OH  (C) 氨和硫酸可合成尿素,作為農業上肥料  (D) 25時,[OH][H]1014 M2,所以氨水為鹼性溶液。

【答案】:【(A)

【解析】:(A) 鹼的共同離子為OH,鹼性溶液中必定含OH離子。
(B)
乙醇(C2H5OH)為有機化合物中的醇類,為非電解質,不能解離。
(C)
氨氣(NH3)和硫酸(H2SO4)可以合成硫酸銨【(NH4)2SO4)
     NH3
H2SO4(NH4)2SO4
   
氨氣(NH3)和二氧化碳(CO2),可以合成尿素[(NH)2CO]
     2NH3
CO2(NH2)2COH2O
(D)
氨水溶液在25時,[OH][H]1014 M2
   
溫度一定時,離子積為定值,和溶液的酸鹼性無關。

 

二、填充題:

1.      【題組】在一杯純水中,分別加入不同的物質,請回答下列問題:

(  )1.滴入食鹽水時,溶液不呈酸性,也不呈鹼性,是因
(A)
溶液不含 H,也不含 OH  (B) 溶液中含相等的 H OH  (C) 溶液是電中性  (D) 溶液是鹹的。

【答案】:【(B)

【解析】:食鹽水為中性溶液,含HOH離子,且兩者相等。

 

(  )2.滴入硫酸時,硫酸在水中可以解離出 H,此時原來溶液中的 OH 變化為何?
(A)
增多  (B)減少  (C)不變  (D)完全消失。
上題中,溶液中加入更多純水,發現溶液中的氫離子濃度【減少】,氫氧離子濃度【增加】

【答案】:【(B)

【解析】:純水中的PH值原為7,加入硫酸後,H濃度增加,OH濃度減少,PH值下降;
溶液中加入更多的純水,將其稀釋,使得溶液的酸度降低,H離子濃度減少,OH離子濃度增加。

 

(  )3.滴入氫氧化鈉時,由於氫氧化鈉在水中可以解離出 OH ,此時原來溶液中的 H 變化為何?(A)增多   (B)減少   (C)不變  (D)完全消失。
上題中,溶液中加入更多純水,此時溶液中氫離子濃度【增加】,氫氧離子濃度【減少】

【答案】:【(B)

【解析】:水中滴入氫氧化鈉NaOH時,OH離子濃度增加,H離子濃度減少,因此PH增加。
溶液中加入更多純水時,將其稀釋,使溶液的鹼性減弱,OH離子濃度將減少,因此H離子濃度將增加。

 

2. 【題組】有()氫氧化鈉 ()硫酸 ()氫氧化鈣 () ()鹽酸 ()氨水 ()食鹽水  
等溶液各有10㏄;今做各項試驗,請回答下列問題:

甲、氫離子濃度大於氫氧離子濃度的有【乙、戊】
【解析】:酸性溶液的[H][OH],因此H2SO4HCl符合。

乙、氫離子濃度小於氫氧離子濃度的有【甲、丙、己】
【解析】:鹼性溶液的[H][OH],因此NaOHCa(OH)2NH4OH符合。

丙、氫離子濃度等於氫氧離子濃度的有【丁、庚】

丁、加入10毫升的水後,氫離子濃度會減少的是【乙、戊】

戊、加入10毫升的水後,氫氧離子濃度會減少的是【甲、丙、己】

己、加入10毫升的水後,氫離子濃度和氫氧離子濃度不變的是【丁、庚】

4.    【題組】請完成下列的作圖:

(1)在水中加入硫酸

(2)在水中加入氫氧化鉀

(3)在水中加入食鹽水

水中加入硫酸,[H]增加,PH值將減少,PH值由原來的7迅速下降。

水中加入氫氧化鉀,[OH]增加,[H]減少,PH值將增加,PH值由原來的7迅速上升。

水中加入食鹽水,因食鹽水為中性,溶液的酸鹼性不變,因此PH值維持不變。

(4) 在硝酸中加入水

(5)在氨水中加入水

(6)在食鹽水中加入水

硝酸中加入水稀釋,使得硝酸濃度變淡,酸中的[H]濃度減少,因此PH值由原來小於7,慢慢增加;但是溶液仍維持酸性,因此水中的[H]仍大於107MPH值雖接近7,仍小於7

氨水中加入水稀釋,使得氨水濃度變淡,氨水中的[OH]濃度減少,[H]將增加,因此PH值由原來的鹼性溶液大於7,慢慢下降接近7;但是溶液仍維持鹼性,因此水中的[H]仍小於107MPH值雖接近7,仍大於7

食鹽水加水稀釋,因容易為中性溶液,因此加入水後的酸鹼度不變,PH值仍維持原來的7[H][OH]仍維持107M

 

 

(一)      氫離子濃度和PH

規定: [H] 10a                PH a

       [OH]10b               POH b

註: (1)PH值愈小,則H濃度愈大,【酸性】愈強,【鹼性】愈弱。

        PH值愈大,則OH濃度愈大,【鹼性】愈強,【酸性】愈弱。

           (2)PH值不一定是整數,可以是小數,亦可以為負數。

           (3)血液的PH【大於】7,屬於【弱鹼性】

              尿液的PH【小於】7,屬於【弱酸性】

              牛奶的PH【小於】7,屬於【弱酸性】

              海水的PH【大於】7,屬於【弱鹼性】

 

【題型一】PH值的基本換算:

(1)[H]103 

[OH]1011

PH 3

POH 11

(2)[H]109  

[OH]105

PH 9

POH 5

(3)[H]108

[OH] 106  

PH 8

POH 6

(4)[H]1013

[OH] 101  

PH 13

POH 1

(5)[H]104

[OH]1010

PH 4

POH 10

(6)[H]1012

[OH]102

PH 12

POH 2

(7)[H]109

[OH]105

PH 9

POH 5

(8)[H]1011

[OH]103

PH 11

POH 3

(9)[H] 10  

[OH]1015

PH 【-1

POH 15

(10)[H]1

[OH]1014

PH 0

POH 14

                     

【題型二】PH POH 的範圍:

1.      [H] 2 ×106 M:

     (1)[OH]5×109M

     (2)PH 值的範圍為5PH6

     (3)POH 值的範圍為8POH9

    [H][OH]1014M2

   

    1062×106105  [ 6PH值>5
    10
95×109108  [ 9POH值>8

 

2.      [H] 5×107 M:

     (1)[OH]2×108M

     (2)PH 值的範圍為6PH7

     (3)POH 值的範圍為7POH8

   [H][OH]1014M2

   

    1075×107106  [7PH值>6
    10
82×108107  [ 8POH值>7

 

3.      [OH] 4×101 M:

             (1)[H]2.5×1014M

             (2)PH 值的範圍為13PH14

             (3)POH 值的範圍為0POH1

    [H][OH]1014M2

   

    1014×101100  [ 1POH值>0
    10
142.5×10141013 [ 14PH值>13

 

4.      [OH] 2×101 M:

             (1)[H]5×1014M

             (2)PH 值的範圍為13PH14

             (3)POH 值的範圍為0POH1

    [H][OH]1014M2

   

    1012×101100  [ 1POH值>0
    10
145×10141013 [ 14PH值>13

 

5.      [OH] 5×109 M:

             (1)[H]2×106M

             (2)PH 值的範圍為5PH6

             (3)POH 值的範圍為8POH9

    [H][OH]1014M2

   

    1062×106105  [ 6PH值>5
    10
95×109108  [ 9POH值>8

 

6.      [H] 4×1014 M:

             (1)[OH]2.5×101M

             (2)PH 值的範圍為13PH14

             (3)POH 值的範圍為0POH1

    [H][OH]1014M2

   

    10144×10141013  [ 14PH值>13
    10
12.5×101100  [ 1POH值>0

 

 

【題型三】原子量:Na23Ca40N14Cl35.5S32K39Mg24

1.      0.4氫氧化鈉溶解於10的水中:

             (1)[OH]103MM

             (2)[H+] 1011 M

             (3)PH 11

   NOH分子量=40

   NOH莫耳數=0.4÷400.01莫耳

   [NOH]0.01÷100.001M103M

   [OH]103M

   [H]1011M

   PH值=11

 

2.      2.45的硫酸溶解於 5 公升水中:

             (1)[H+] 102 M

             (2)PH 2

   H2SO4分子量=98

   H2SO4莫耳數=2.45÷980.025莫耳

   [H2SO4]0.025÷50.005M5×103M

   [H]5×103×2102 M

   [OH]1012 M

   PH值=2

3.      0.98 的硫酸溶解於 2 的水中:
(1)[H+]
101 M
(2) PH
1

   H2SO4分子量=98

   H2SO4莫耳數=0.98÷980.01莫耳

   [H2SO4]0.01÷20.05M5×102M

   [H]5×102×2101 M

   [OH]1013 M

   PH值=1

 

4.      0.74氫氧化鈣溶於200毫升水中:

             (1)[H+] 1013 M

             (2)PH 13

   Ca(OH)2分子量=74

   Ca(OH)2莫耳數=0.74÷740.01莫耳

   [Ca(OH)2]0.01÷0.20.05M5×103M

   [OH]5×102×2101 M

   [H]1013M

   PH值=13

 

5.      1.26 的硝酸溶解於 20 的水中:
(1)[OH
] 1011 M
(2) PH
3

HNO3分子量=63

   HNO3莫耳數=1.26÷630.02莫耳

   [HNO3]0.02÷200.001M103 M

   [H]103 M

   [OH]1011 M

   PH值=3

 

6.      0.73 的鹽酸溶解於 20 的水中:

             (1)[ H+] 103 M

             (2)[OH]1011 M

HCl分子量=36.5

   HCl莫耳數=0.73÷36.50.02莫耳

   [HCl]0.02÷200.001M103 M

   [H]103 M

   [OH]1011 M

   PH值=3

 

 

 

7.      [OH] 4×101 M:

             (4)[H]2.5×1014M

             (5)PH 值的範圍為13PH14

             (6)POH 值的範圍為0POH1

    [H][OH]1014M2

   

 1014×101100  [ 1POH值>0
 10
142.5×10141013 [ 14PH值>13

 

8.      [OH] 2×101 M:

             (4)[H]5×1014M

             (5)PH 值的範圍為13PH14

             (6)POH 值的範圍為0POH1

    [H][OH]1014M2

   

  1012×101100  [ 1POH值>0
  10
145×10141013 [ 14PH值>13

 

9.      [OH] 5×109 M:

             (4)[H]2×106M

             (5)PH 值的範圍為5PH6

             (6)POH 值的範圍為8POH9

    [H][OH]1014M2

   

    1062×106105 [ 6PH值>5
    10
95×109108 [ 9POH值>8

 

10.   [H] 4×1014 M:

             (4)[OH]2.5×101M

             (5)PH 值的範圍為13PH14