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物理:pH值

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例子问题

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例子问题1:P H

7.0g HCl溶解在3L水中的pH值是多少?

可能的答案:

0.7

1．6

2.1

2.8

1．2

正确答案:

1．2

解释：

盐酸是一种强酸;它会在水中完全解离，这意味着H⁺等于HCl的浓度(它们是1:1的比例)。7.0g HCl等于0.2mol (MW HCl为35.3g/mol)。将0.2mol HCl加入3L水中，得到浓度为0.067M，或 $\dpi{100} \small 6.7\ * 10^{-2}$ 。

现在我们知道了 $\ dpi{100} \ \小左(H ^{+} \右]= 6.7 \ * 10 ^ {2}$ 和pH =日志(H⁺］．使用我们的-log技巧，我们可以看到 $\ dpi{100} \小1 \ * 10 ^ {1}> \ 6.7 * 10 ^ {2}> 1 \ * 10 ^ {2}$ 。自 $\dpi{100} \small -log\left (1\ * 10^{-1} \right)=1$ 而且 $\dpi{100} \small -log\left (1\ * 10^{-2} \right)=2$ ，我们知道答案在1到2之间。

$\dpi{100} \small 6.7\ * 10^{-2}$ 更接近于 $\dpi{100} \small 1\ * 10^{-1}$ ，所以我们可以选择更接近1的答案。即1.2。

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问题52:酸碱化学

酸和碱可以用三种主要方式来描述。阿伦尼乌斯的定义是最具限制性的。它将酸和碱分别限制为在溶液中提供质子和氢氧根离子的种类。这类酸的例子包括HCl和HBr，而KOH和NaOH是碱的例子。在水溶液中，这些酸通过解离反应达到平衡状态。

$HA \leftrightharpoons H^{+} + A^{-}$

所有的基础都以类似的方式进行。

$BOH \leftrightharpoons B^{+} + OH^{-}$

的Brønsted-Lowry定义酸是一种更广泛的方法。所有的阿伦尼乌斯酸和碱也是Brønsted-Lowry酸和碱，但反过来就不对了。Brønsted-Lowry酸与阿伦尼乌斯酸通过相同的解离反应达到平衡，但酸的性质由不同的参数定义。Brønsted-Lowry定义认为碱是氢氧根供体，如Arrhenius定义，但也包括共轭碱，如A^-在上述反应中。在逆向反应中，A^-接受质子再生HA。Brønsted-Lowry定义将碱定义为质子受体，酸定义为质子供体。

溶液的pH值 $\small HA$ 从4降到3，然后从3降到2。以下哪一项对这些过渡期间发生的事情的描述最准确?

可能的答案:

pH值为2的溶液中质子数是pH值为4的1 / 100。

pH值为2的溶液中质子数是pH值为4的100倍。

pH值为2时溶液中的氢氧根离子是pH值为4时的20倍。

pH值为2的溶液中质子数是pH值为4的20倍。

pH值为2的溶液中质子数是pH值为4的1 / 20。

正确答案:

pH值为2的溶液中质子数是pH值为4的100倍。

解释：

pH值是对数刻度。pH值每下降一个单位，质子数就增加十倍。

$pH=-\log[H^+]$

$2=-\log(0.01)$

$4=-\log(0.0001)$

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问题9:计算P H和P哦

胃液样本的pH值为2.5。分泌物中的氢离子浓度是多少?

可能的答案:

0.003M

0.025M

0.005M

0.03M

0.0025M

正确答案:

0.003M

解释：

$pH=-\log[H^+]$

氢离子的浓度必须介于两者之间 $\small 10^{-3}M$ 而且 $\small 10^{-2}M$ ；另一种说法是介于两者之间 $\small 1*10^{-3}M$ 而且 $\small 10*10^{-3}M$ 。氢离子浓度为的溶液的pH值 $\small 10^{-3}M$ 将是3,pH值与氢离子浓度 $\small 10^{-2}M$ 将是2;因此，我们的浓度一定在这两个值之间，因为pH值是2.5

2.5=3.0-0.5

要找到确切的浓度，你必须熟悉对数刻度。0.5的差值等于3的对数。

$\log(3)=0.48$

因此，我们的回答必须是 $\small 3*10^{-3}M$ ,或 $\small 0.003M$ 。

我们可以反过来计算pH值来验证我们的答案。

$-\log(3*10^{-3})$

$-(\log(3)+\log(10^{-3}))$

-(0.48+(-3))

-(-2.52)

2.52

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例子问题2:P H

将2.0g单质子强酸溶于1L水中。得到的pH值为2.0。酸的分子量是多少?

可能的答案:

$\dpi{100} \小\frac{200g}{mol}$

$\dpi{100} \小\frac{100g}{mol}$

$\dpi{100} \small \frac{225g}{mol}$

答案无法确定

$\dpi{100} \小\frac{150g}{mol}$

正确答案:

$\dpi{100} \小\frac{200g}{mol}$

解释：

用pH值2.0，我们可以得到 $\dpi{100} \small \left [H^{+} \right]=10^{-2}$ ,因为 pH=-log[H^+] 。

由于酸是强酸(完全解离)和单质子酸(一个氢⁺每个分子), $\small [acid]=[H^+]=10^{-2}$ 。

溶液中有1L水，也就是说 $\dpi{100} \小的10^{-2}摩尔$ 的酸。我们知道只有2.0g酸被用来达到这个浓度，这意味着有一个比例 $\dpi{100} \small \frac{2.0g}{10^{-2}mol}$ 。化简这个比率得到 $\dpi{100} \小\frac{200g}{mol}$ 。

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例子问题10:计算P H和P哦

a的pOH是多少 $\small 6*10^{-7}M$ 水溶液 $\small HCl$ ?

可能的答案:

8.9

6.2

5.2

7.8

正确答案:

7.8

解释：

这个问题的第一步是找到pH值。然后我们可以从pH值推导出pOH。

pH值由方程给出 $pH=-\log[H^+]$ 。因为盐酸是单质子的，所以溶液的浓度等于质子的浓度。

$[HCl]=[H^+]=6*10^{-7}M$

利用这个值和pH方程，我们可以计算pH值。

$pH=-\log(6*10^{-7})=6.2$

现在我们可以找到pOH了。pH和pOH的和总是14。

pH+pOH=14

pOH=14-pH

pOH=14-6.2=7.8

该溶液的pOH为7.8。

或者，可以使用一个快捷方式来估计ph值 $\small [H^+]$ 形式是 $\small a*10^{-b}$ ，则pH值为 (b-1).(10-a) 。

(7-1).(10-6)=6.4

对于这个问题，这个捷径让我们得到了pH为6.4,pOH为7.6;非常接近真实的答案!

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示例问题21:分析化学

47.0g亚硝酸，HNO₂，加入4L水中。结果的pH值是多少? $\ dpi{100} \ \小左(K_{一}= 4.1 \ * 10 ^{4}\右)$

可能的答案:

2.5

3．5

3.2

2．0

3．0

正确答案:

2．0

解释：

HNO₂是弱酸;它不会完全解离，所以我们需要使用HA→H⁺+一个^{- - - - - -}反应, $\ dpi{100} \小K_{一}= \压裂{左\[正确产品\]}{左\[正确反应物\]}= \左\压裂{\离开[H ^{+} \右]\离开[^{-}\右]}{\离开HA \[右]}= 4.1 \ * 10 ^ {4}$ 。

47.0 g HNO₂等于1mol。将1mol加入4L，当酸第一次溶解时，浓度为0.25M;但是，我们希望pH值处于平衡状态，而不是初始状态。当酸溶解时，我们知道[HNO₂会减少变成离子，但我们不知道减少了多少，所以我们用“x”来表示。作为HNO₂溶解x倍，离子浓度增加x倍。

HNO₂→H⁺+没有₂^{- - - - - -}

初始0.25M 0 0

平衡是0.25 - x x x

现在，我们可以把方程代入: $\ dpi{100} \小K_{一}= \左\压裂{\离开[H ^{+} \右]\离开[^{-}\右]}{\离开HA \[右]}= \压裂{\左(x \) \左(x \右)}{0.25 - x}$ 。

自x非常小，我们可以忽略它的分母: $\ dpi{100} \小K_{一}= \左\压裂{\左(x \) \左(x \右)}{\左(0.25 \右)}= 4.1 \ * 10 ^ {4}$

(他们希望你在MCAT中这样做;考试时，你永远都不用把x放在分母上!)

解出x，你会发现 $x=1\times10^{-2}$ 。看看我们的表格，我们知道 $\dpi{100} \small x=\left [H^{+} \right]$

现在我们可以解出pH值: $pH=-log[H^+]=-log(1\times10^{-2})=2.0$

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例子问题3:P H

$HA \leftrightharpoons H^{+} + A^{-}$

所有的基础都以类似的方式进行。

$BOH \leftrightharpoons B^{+} + OH^{-}$

一位科学家正在研究一种水样 A^- ，得到氢氧根的浓度为 $\small 10^{-3} M$ 。下面哪个选项是正确的?

可能的答案:

溶液的pH值无法测定

溶液的pOH是11

质子的浓度是 $\small 10^{-9}M$

溶液的pH值是11

溶液的pH值是3

正确答案:

溶液的pH值是11

解释：

已知氢氧根离子的浓度，我们需要用pOH来求pH。我们知道pH和pOH的和等于14。

pH + pOH = 14

$pOH=-\log[OH^-]$

用浓度的值来求pOH。

$pOH=-\log(10^{-3})=3$

现在我们有了pOH，我们可以用它来解pH。

pH + 3 = 14

pH = 11

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例子问题1:P H

HCN根据以下反应解离。

$HCN + H_{2}O \rightarrow CN^{-}+ H_{3}O^{+}$

K_一个氰化氢是 $\small 6.2*10^{-10}$ 。

0.4mol 的 HCN 被添加到的水。生成溶液的pH值是多少?

可能的答案:

3.77

2.54

0.7

4.95

9.91

正确答案:

4.95

解释：

由于HCN是弱酸，我们必须用平衡方程。

$K_{a}= \frac{[CN^{-}][H^{+}]}{[HCN]}$

由于HCN在溶液中解离，我们预计质子和氰化物离子的浓度会增加，而HCN的浓度会降低。在确定了溶液的量浓度后，我们可以用X等于游离的摩尔数。

$\small K_{a}= \frac{[X][X]}{[[\frac{0.4mol}{2L}]-X]} = 6.2*10^{-10}$

因为X很小，我们可以忽略它在分母上的影响。

$\small K_{a}= \frac{[X][X]}{[\frac{0.4mol}{2L}]} = \frac{[X]^2}{[0.2]}=6.2*10^{-10}$

$\small X = 1.1*10^{-5}$

自X是溶液中质子的浓度，我们可以用这个方程计算pH值 $pH = -log[H^{+}]$ 。

$pH=-log[1.1*10^{-5}]=4.95$

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例子问题1:P H

有两个容器，每个容器都装有不同浓度的质子。在容器A中， $[H^{+} ] = 5 *10^{-6}M$ 。在容器B中， $[H^{+}] = 1*10^{-3}$ 。

这两个容器的pH值有什么不同?

可能的答案:

2.3

3.2

0.9

1.4

4.6

正确答案:

2.3

解释：

MCAT通常允许您近似计算两种溶液的pH值之差。这样看这个问题:你应该已经知道质子的浓度是1 * 10³M表示pH值为3。你不需要知道5 * 10的确切pH值⁶M，但是你应该意识到它在1 * 10之间⁶M和1 * 10⁵M.这意味着它的pH值在5到6之间。

因此pH值的差值在5 - 3和6 - 3之间。

$pH\ difference=pH_A-pH_B$

5<pH_A<6

$5-3<pH\ difference<6-3$

$2<pH\ difference<3$

因此，寻找介于2和3之间的答案。唯一有意义的答案是2.3。

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问题461:高中化学

病人的动脉血液样本的pH值为7.4。一天后，同一名患者的动脉血液pH值为7.15。第二天病人的血液酸性增加了多少倍?

可能的答案:

0.25

6.23

1.03

4.0

1.78

正确答案:

1.78

解释：

计算pH值的公式为:

$\small pH = - log$ $\small \left [ H^{+}\right ]$

动脉血液的正常pH值在7.4左右。这反映了氢离子的浓度，可以发现使用pH方程。

$\small 7.4 = - log\left [ H^{+}\right ]$

$\small 3.98 *10^{-8}M = \left [ H^{+}\right ]$

对第二份血液样本进行类似的计算，我们可以再次找到氢离子浓度。

7.15=-log[H^+]

$7.08*10^{-8}M=[H^+]$

现在我们有了两个浓度，可以求出两个样品的酸度之比。

$\frac{[H^+_2]}{[H^+_1]}=\frac{7.08*10^{-8}}{3.98*10^{-8}}=1.78$

你可能从生物科学上知道，这接近致命的酸中毒水平。

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