今天这堂课,我们将一同学习溶液的酸碱性与 pH 值。

首先回顾上节课中提到的水的离子积常数。它仅受温度这一因素的影响。随着温度升高,水的离子积常数也会随之增大。在室温(25 摄氏度)下,水的离子积常数一般为 10 的负 14 次方,等于水电离出的氢离子浓度乘以水电离出的氢氧根浓度。水的离子积常数不仅适用于纯水,也适用于稀电解质水溶液。本节课我们将探究这一问题。

在室温下,稀溶液中氢离子浓度和氢氧根浓度的乘积也是 10 的负 14 次方。已知氢离子浓度,便可计算出氢氧根浓度,反之亦然。例如,此处的三个题目分别给出了盐酸、氢氧化钠和氯化钠这三种强电解质溶液:浓度为 0.1 摩尔/升的盐酸溶液的氢离子浓度为 10 的负 1 次方,因此氢氧根浓度为 10 的负 13 次方,因为它们的乘积为 10 的负 14 次方。

对于强碱溶液,浓度为 0.1 摩尔/升的氢氧化钠的氢氧根浓度为 10 的负 1 次方,因此氢离子浓度为 10 的负 13 次方。而浓度为 0.1 摩尔/升的氯化钠溶液由于呈中性,因此氢离子浓度和氢氧根浓度均为 10 的负 7 次方。

从以上计算中,我们可以大致得出常温下溶液的酸碱性和氢离子以及氢氧根浓度之间的关系。例如,在中性溶液中,两种离子的浓度相等;在酸性溶液中,氢离子浓度大于氢氧根浓度;在碱性溶液中,则相反。我们掌握判断溶液酸碱性的根本依据是氢离子和氢氧根的相对浓度大小。切勿使用 pH 值进行计算,因为 pH 值会随温度变化而改变。

提到 pH 值,我们便要探讨它与氢离子之间的关系。这里有一个重要的公式:pH 等于负的对数(氢离子浓度)。换言之,pH = -log[H+]。当氢离子浓度为 10 的负 7 次方时,其 pH 值为 7;若为 10 的负 5 次方,其 pH 值为 5;若为 10 的负 9 次方,其 pH 值为 9。大家要掌握 pH 值与氢离子浓度之间的关系。需要注意的是,在常温下,纯水中氢离子浓度为 10 的负 7 次方,因此常温下纯水的 pH 值为 7。如果将温度升至 120 度,纯水的氢离子浓度变为 10 的负 6 次方。在 120 摄氏度时,纯水虽然仍呈中性,但 pH 值却变为 6。

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本篇文章提供了一份有关土壤pH值及其与重要作物之间关系的对照表。掌握这一关系,便有利于优化农工生产,实现土壤性质调控的合理应用。

值得一提的是,人体也存在酸碱平衡。正常情况下,血液的pH值范围为7.35至7.45(平均值为7.4);唾液的pH值范围为6.6至7.1。血浆中的碳酸根和碳酸氢根共同构成缓冲体系,在调节人体酸碱度方面发挥着至关重要的作用。

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