《化学反应原理》——21、溶液的酸碱性与pH(上)

第三章  水溶液中的离子反应与平衡

第二节 水的电离和溶液的pH

21溶液的酸碱性与pH(上)

二、溶液的酸碱性与pH

1. 溶液的酸碱性

思考：酸性溶液中是否存在OH－氢氧根离子？碱性溶液中是否存在H＋氢离子？

水溶液中存在水的电离平衡，所以酸性溶液中存在OH－氢氧根离子，碱性溶液中存在H＋氢离子，只不过它们的浓度很小。可见水的离子积不仅适用于纯水，也适用于酸性、碱性、中性的稀电解质溶液。

思考：比较常温下的下列溶液中，c(H＋)氢离子浓度和c(OH－)氢氧根离子浓度的值或变化趋势（增大或减小）。   

小结：

（1）任何水溶液中（酸性、碱性或中性）均有H＋氢离子和OH－氢氧根离子。

已知某温度下水的离子积Kw，可依据c(H＋)氢离子浓度计算c(OH－)氢氧根离子浓度；反之，依据c(OH－)氢氧根离子浓度可计算c(H＋)氢离子浓度。

（2）溶液的酸碱性与溶液中c(H＋)氢离子浓度、c(OH－)氢氧根离子浓度的关系。

酸性溶液中：c(H＋)>c(OH－)，其中常温下c(H＋)>1×10－7 mol·L－1，c(OH－)<1×10－7 mol·L－1。

中性溶液中：c(H＋)＝c(OH－)，其中常温下c(H＋)＝c(OH－)＝1×10－7 mol·L－1。

碱性溶液：c(H＋)<c(OH－)，其中常温下c(H＋)<1×10－7 mol·L－1，c(OH－)>1×10－7 mol·L－1。       

从上面的关系可知，从本质上讲，溶液的酸碱性由溶液中的氢离子浓度与氢氧根离子浓度的相对大小决定。

2、溶液酸碱性的表示方法——pH

（1）pH的定义

一般溶液中氢离子、氢氧根离子的浓度可反应溶液的酸碱性，但如果溶液中氢离子、氢氧根离子的浓度比较小，使用起来不方便，这种情况下一般用pH表示溶液的酸碱性。

pH是溶液中氢离子浓度的负常用对数：

pH＝－lg c(H＋)

例如，常温下：

c(H＋)＝1×10－7 mol·L－1的中性溶液，pH＝－lg 10－7＝7

c(H＋)＝1×10－5 mol·L－1的酸性溶液，pH＝－lg 10－5＝5

c(H＋)＝1×10－9 mol·L－1的碱性溶液，pH＝－lg 10－9＝9       

可见，常温下的水溶液：

中性溶液的pH＝7；

酸性溶液的pH<7；

碱性溶液的pH>7。

小结：

常温下，溶液的pH与溶液的酸碱性的关系为：

一般pH适合表示0—14的范围，超出此范围就直接用氢离子、氢氧根离子的浓度表示溶液的酸碱性。

常温下，pH<7为酸性，且pH越小酸性越强；pH>7为碱性，且pH越大碱性越强。

但注意，上述关系是基于常温，如果不是常温则中性的pH可能不是7，这要看此时的水的离子积。  

（2）pH的测定方法

方法一：使用pH试纸

pH试纸测定pH的原理：pH试纸是用多种酸碱指示剂混合，浸润试纸，晾干后制成。在不同pH的情况下，显示不同的颜色，与标准比色卡上的颜色对照就可测出溶液的颜色。

pH试纸的种类：

广泛试纸可粗略地测溶液的pH，可测pH的范围是1—14或0—10，可识别的pH差约为1.

精密试纸可测的pH范围较窄，如1.4—3.0、2.5—4.0、6.9—8.4、9.5—13.0等，可判别0.2或0.3的pH差。

使用方法：用镊子取一小片pH试纸放在干燥、洁净的玻璃片(或表面皿)上，用洁净干燥的玻璃棒蘸取待测液点在试纸中部，试纸变色后，与标准比色卡对照，读出颜色最接近的pH。

注意：使用时pH试纸不能湿润；不能用于测有漂白性溶液的pH，如氯水、浓硝酸等；不能用于测自身有较深颜色的溶液的pH，如高锰酸钾溶液。

方法二：使用pH计

pH计又叫酸度计，可精密测量溶液的pH。量程为0—14.

使用时，将探测头插入待测液中，读取显示屏上显示的pH。

（3）pH的重要应用

人的血浆中存在着碳酸和碳酸氢根离子的缓冲体系： 

缓冲体系能维持血液pH在正常的范围内。当体系中增加少量强酸时，平衡向正反应方向移动，而消耗氢离子；当增加少量强碱时，平衡向逆反应方向移动，而消耗氢氧根离子。

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