AP化学知识点之酸碱平衡中PH计算方法讲解

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AP化学知识点 AP化学难点

在AP化学知识点学习中，酸碱平衡这部分是非常重要的一部分，却也往往是很多同学们公认的一大难点。因为除开理论知识外，这部分内容还会涉及很多负载的计算过程，其中PH计算就是很多同学们非常难易掌握的一个内容。下面易伯华国际教育小编就为大家简单讲解一下这部分内容。

总体来说，凡是涉及到pH计算的题目，首先要确定该溶液是单一成分还是酸碱滴定过程中的混合溶液。对于单一组成的溶液，无非就是求某酸(不管是强酸还是弱酸)或者某碱(不管是强碱还是弱碱)，再或者酸碱滴定到达equivalence point(等量点)时，也就是求某盐溶液的pH。

如果是求混合溶液的pH，那一般是求在滴定过程中的pH，可能是在equivalencepoint之前，也可能是在equivalence point之后，所以，下面我们分别针对单一成分的溶液和混合溶液的pH分类探讨：

一.单一成分溶液的pH

1、强酸强碱的pH

首先，根据pH的定义，

所以，求pH的关键就是求出H+的浓度，而强酸强碱是完全电离的，因此，对于一元强酸来说，[H+]就等于酸的浓度。比如，对于200 ml，0.01 mol/L的HCl来说，[H+]=[HCl]=0.01 mol/L，所以其pH=-log 0.01=2。

如果给的是二元酸，比如H2SO4，那么[H+]就等于酸浓度的两倍。

如果给的是强碱溶液，那么求pH要利用这个结论，并且一般有两种计算方法，比如求,500 ml，0.01 mol/L的KOH溶液的pH:

a.[OH-]=[KOH]=0.01 mol/L pOH=-log 0.01=2 pH=14-pOH=12

b.根据KW的值求出[H+]=KW/[OH-]=1*10-14/0.01=10-12 pH=-log 10-12=12

2、弱酸或弱碱的pH

一般求滴定曲线初始pH值时，我们要先计算出被滴定的弱酸或者弱碱电离出来的[H+]。弱酸弱碱都是发生部分电离的，所以一般根据它们的电离平衡方程式，借助Ka,Kb的值，利用ICE三段式求算即可。

比如AP的一道freeresponse：

对于(b)我们可以用ICE解答如下：

解出x即可。

同样的方法求弱碱的pOH。

3、单一盐溶液的pH

一般都是求酸碱滴定过程到达equivalence point时的pH，此时酸碱恰好中和反应，溶液中只存在一种盐。如果是强酸强碱的滴定，那很简单，pH=7。

如果是用强碱滴定弱酸，或者强酸滴定弱碱，那么此时生成的盐由于会发生水解(Hydrolysis)而导致pH大于7或者小于7，具体求算需要借助共轭酸碱对(Conjugate Acid-base Pair)的平衡常数之积等于KW，即KW=Ka*Kb。

比如用NaOH滴定某弱酸HX到达equivalence point时，溶液中只有NaX，要想求此时的pH,那么第一步写出该弱酸根离子X-的水解方程式：

此水解平衡常数为Kb，Kb=KW/Ka(Hx)，然后列ICE求出OH-的浓度。一定要记住此水解平衡对应的平衡常数应为Kb不等于弱酸HX的Ka。

二.混合溶液的pH

AP考试中出现的混合溶液一般就是缓冲溶液(Buffer Solution)，也就是在到达equivalence point之前。此时的混合溶液是由未反应完的弱酸HX与已经被NaOH中和掉而生成的NaX组成的，所以这样一对共轭酸碱对形成的混合溶液就是缓冲溶液。所以，简单一点的话，直接根据加入的NaOH的物质的量得到NaX的量，再求出剩余的HX的量，然后代入缓冲溶液pH计算公式：

([base]即[X-],[acid]即[HX])

麻烦一点的话，也可以列HX的电离平衡方程式，把HX和NaX的初始浓度代入，用ICE去求H3O+的平衡浓度。

比如下面的(ii)：

根据HCIO和NaOH各自的物质的量可以判断NaOH不能完全中和掉HCIO，所以我们可以分别求出剩余HCIO此时的浓度为0.0245 mol/L，生成的NaClO的浓度为0.107 mol/L，然后直接利用缓冲溶液pH计算公式求出此时的pH，然后根据[H3O+]=10-pH求出答案。也可以利用ICE：

求出此时的x。

比较这两种方法，直接利用缓冲溶液pH计算公式可以更快速的求出答案。所以，一旦判断出来混合溶液是缓冲溶液，最好直接利用公式进行计算，减少出错率。

2.当酸碱滴定到达equivalencepoint之后，再继续滴加NaOH，那此时的混合溶液就是中和反应生成的盐与过量的NaOH形成的混合溶液，这种情况下，我们一般直接根据过量的NaOH此时的浓度去计算[OH-]的浓度，然后求出pOH，再去求pH，忽略掉盐溶液的水解对pH的影响。

以上就是易伯华小编关于AP化学知识点中单一溶液以及混合溶液的pH计算方法的讲解，大家是不是已经掌握了呢？如果在AP课程学习中还存在什么疑问，一定要及时反馈给易伯华国际教育课程老师，让老师一对一的辅导你开展课程的学习，这样学习起来才能事半功倍哟！