强碱混合溶液pH的计算

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1、强碱混合溶液pH的计算　　一、问题的提出　　在计算强碱混合溶液的pH值时，若采用不同的计算方法，计算结果往往不同。　　例25℃时将pH=9.0和pH=10.0的两种强碱溶液等体积混合，求混合溶液的pH值。　　解法一pH=9.0和pH=10.0的两种强碱溶液的H+浓度分别为：　　c1(H+)=1×10-9.0mol/L=1.0×10-9mol/L　　c2(H+)=1×10-10.0mol/L=1.0×10-10mol/L　　两种强碱溶液等体积混合后，所得混合溶液的H+浓度为：　　　　混合溶液的pH值为：　　pH=-lg5.5×10-10=9.26　　解法二pH=9.0和pH=10.0的两种

2、强碱溶液的OH-浓度分别为：　　　　两种强碱溶液等体积混合后，混合溶液的OH-浓度为：　　　　混合溶液的pH值为：　　pH=pKw-pOH=14.00+lg5.5×10-5=9.74　　在上述计算方法中，究竟哪种方法是正确的？应该如何计算强碱混合溶液的pH值？　　为了探讨强碱混合溶液pH值的计算方法，本文首先讨论强碱溶液中OH-浓度的计算方法。　　二、强碱溶液中OH-浓度的计算　　在一元强碱MOH的水溶液中，存在如下电离：MOH==M++OH-H2OH++OH-　　MOH为强电解质，在水中完全电离；而H2O是弱电解质，只能微弱电离，且由于MOH的同离子效应，使H2O的电离度极小。MOH溶

3、液中的OH-来自MOH的完全电离和H2O的微弱电离，MOH电离产生的OH-的浓度等于MOH的浓度，H2O电离产生的OH-的浓度等于溶液中H+的浓度。　　将上式整理，得：c2(OH-)-c(MOH)×c(OH-)-Kw=0　　利用求根公式，得：①　　①式是考虑水的电离而得到的计算一元强碱溶液OH-浓度的精确公式。　　在计算一元强碱溶液的OH-浓度时，通常允许有不超过±5％的相对误差，据此可以对①式进行简化。当c(MOH)≥4.3×10-7mol/L时，有c2(MOH)+4Kw≈c2(MOH)（推导过程从略），则①式可简化为：　　c(OH-)=c(MOH)②　　②式是计算一元强碱溶液的最简公

4、式。利用②式计算时，必须满足的条件是c(MOH)≥4.3×10-7mol/L，否则计算的相对误差将超过±5％。　　同理，当MOH的浓度极低，c(MOH)≤5.0×10-9mol/L时有：　　　　③　　此时，溶液中OH-的浓度取决于水的电离。　　三、强碱混合溶液pH值的计算　　计算强碱溶液的pH值时，若c(MOH)≥4.3×10-7mol/L，可利用②式计算OH-的浓度。　　25℃下，在pH值分别为pH1和pH2的两种MOH溶液中，MOH的浓度分别为：　　　　　将上述两种强碱溶液等体积混合后，混合溶液中MOH的浓度为：　　　　混合溶液中OH-的浓度为：　　　　强碱混合溶液的pH值为：　　④

5、　　④式是计算pH值分别为pH1和pH2的两种强碱溶液25℃时等体积混合后所得混合溶液的pH值计算公式。应用④式计算时，应满足的条件是c(MOH)≥4.3×10-7mol/L（pH≥7.63）。　　对本文所举实例，可以利用④式进行计算。混合溶液的pH值为：　　　　对照所给出的解法，可知解法二所得结果是正确的。　　四、讨论　　解法一没考虑混合后强碱浓度的变化对水的电离平衡的影响，错误地认为混合溶液中有：　　强碱溶液中的H+来自H2O的电离：　　H2OH++OH-　　pH值分别为pH1和pH2的两种强碱溶液等体积混合后，强碱溶液的溶液的浓度发生了变化，必然使水的电离平衡发生移动。因此，混合溶

6、液中由水电离产生的H+为：　　解法二虽然也没有考虑混合后强碱浓度的变化对水的电离平衡的影响，但计算结果是正确的。MOH溶液中的OH-来自MOH的电离和H2O的微弱电离。由于H2O的电离度极小，可以不考虑水的电离，MOH溶液中的OH-全部来自MOH的电离。因此，等体积混合后，强碱溶液的OH-浓度等于混合前两种强碱溶液OH-浓度的平均值。当计算强碱混合溶液的pH值时，一般需先依混合前溶液的pH值算出各自的[OH-]，再求混合溶液的[OH-]，而后求其pOH、pH或求[H+]、pH均可。若由混合前溶液的pH值算出各自的[H+]，再求混合溶液的[H+]及pH，会造成较大的误差，因为强碱混合溶液中

7、有[OH-][H+]。