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強酸的氫離子濃度計算教程

關鍵概念

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計算強單質子酸的氫離子濃度

pH是溶液中氫離子濃度的量度:

pH = -log10[H+(水)]

我們可以重新排列此方程式,以找到在給定pH值的溶液中氫離子的濃度:

[H+] = 10-pH值

有兩個步驟可計算氫離子(或氧鎓或氧鎓或離子 離子H3O+)(如果已提供溶液的pH值):

第1步。 Write the equation for finding [H+]:

[H+] = 10-pH值

第2步。 用pH值代替并求出H的濃度+ 摩爾L-1

計算強單質子酸的濃度

如果我們知道強酸溶液的pH值,則可以使用它來計算酸的濃度。

第1步。 Write the equation for finding [H+]:

[H+] = 10-pH值

第2步。 用pH值替換并求解以得出H的濃度+ 摩爾L-1

第三步 寫出強單質子酸完全解離的方程式:

單質子

離子
+ 負離子
鹽酸 HH+ +-
氫溴酸 HH+ +-
氫碘酸 HI H+ + I-
硝酸 H沒有3 H+ + 沒有3-
高氯酸 H4 H+ +4-
強單質子酸
鹽酸鹽酸
氫溴酸溴化氫
碘酸
硝酸硝酸3
高氯酸鹽酸4

第4步。 使用溶液中氫離子的濃度來確定酸的濃度:

對于單質子酸,化學計量比(摩爾比) 酸HA與氫離子H+,是1:1

一般單質子酸: HAH+ + A-
1摩爾酸: 1摩爾HA1摩爾H++ 1摩爾A-
對于0.1摩爾的酸: 0.1摩爾HA0.1摩爾H++ 0.1摩爾A-
對于0.5摩爾的酸: 0.5摩爾HA0.5摩爾H++ 0.5摩爾A-
對于2.3摩爾的酸: 2.3摩爾HA2.3摩爾H++ 2.3摩爾A-
所以對于n摩爾的酸: n摩爾HAn摩爾H++ n摩爾A-

摩爾濃度-1 (摩爾或摩爾濃度)的計算方法是將摩爾除以體積(以升為單位):

molarity = moles ÷ volume

對于未離解的酸HA和對于氫離子H而言,溶液的體積是相同的+,它產生。

一般單質子酸: HAH+ + A-
對于1升溶液中的n摩爾酸: [HA]=n/1[H+]=n/1+[A-]=n/1
對于2升溶液中的n摩爾酸: [HA]=n/2[H+]=n/2+[A-]=n/2
對于0.4升溶液中的n摩爾酸: [HA]=n/0.4[H+]=n/0.4+[A-]=n/0.4
對于1.3升溶液中的n摩爾酸: [HA]=n/1.3[H+]=n/1.3+[A-]=n/1.3
因此對于溶液V L中的n摩爾酸: [HA]=n/V[H+]=n/V+[A-]=n/V

我們可以看到,強單質子酸產生的氫離子的濃度與酸的濃度相同。

[HA] = [H+] = 10-pH值

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工作實例

(基于StoPGoPS 解決化學問題的方法。)

問題1 求出pH值為2.0的鹽酸水溶液中的氫離子濃度

  1. 您被要求做什么?
    計算氫離子濃度
    [H+] = ? mol L-1
  2. 您得到了什么信息(數據)?
    從問題中提取數據:
    pH = 2.0
  3. 您所知道和需要了解的東西之間是什么關系?
    Write the equation (formula) for finding [H+]:
    [H+] = 10-pH值
  4. 用pH值代替并求解:
    [H+] = 10-pH值
    [H+] = 10-2.0
    = 0.010 mol L-1
  5. 您的答案合理嗎?
    Use your calculated value for [H+] to find pH and compare it to that given in the question:
    pH = -log10[H+] = -log10[H+] = 2
    由于此值與問題中給出的值相同,因此我們確信答案是正確的。
  6. 說明您對問題的解決方案:
    [H+] = 0.010 mol L-1

問題2。 鹽酸水溶液的pH值為3.6
計算摩爾濃度的酸-1.

  1. 您被要求做什么?
    計算鹽酸的濃度
    [HCl(水)] = ? mol L-1
  2. 您得到了什么信息(數據)?
    從問題中提取數據:
    pH = 3.6
  3. 您所知道和需要了解的東西之間是什么關系?
    編寫方程式,以求出溶液中氫離子的濃度:
    [H+] = 10-pH值

    用pH值代替并解決:
    [H+] = 10-3.6 = 2.5 × 10-4 摩爾升-1

    寫出酸解離的平衡化學方程式:
    鹽酸&rr H+(水) + Cl-(水)

    求出摩爾比(化學計量比):
    H+ :鹽酸
    1 : 1

  4. 使用摩爾比(化學計量比)確定酸的濃度:
    每升H 1摩爾+ 由每升HC l 1摩爾產生
    所以2.5× 10-4 摩爾升-1 H+ 由2.5產生× 10-4 摩爾升-1 鹽酸

    酸濃度為2.5× 10-4 摩爾升-1

  5. 您的答案合理嗎?
    Use your calculated value for [HCl(水)] to find pH and compare it to that given in the question:
    鹽酸(水) &rr H+(水) + Cl-(水)
    [HCl(水)] = [H+] = 2.5 × 10-4 摩爾升-1
    pH = -log10[H+] = -log10[2.5 × 10-4] = 3.6
    由于此值與問題中給出的值相同,因此我們確信答案是正確的。
  6. 說明您對問題的解決方案:
    [HCl(水)] = 2.5 × 10-4 摩爾升-1

3. 0.25升鹽酸水溶液的pH值為3.5
計算溶液中存在的氫離子的摩爾數。

  1. 您被要求做什么?
    計算氫離子的摩爾數
    n(高+) = ? mol
  2. 您得到了什么信息(數據)?
    從問題中提取數據:
    pH = 3.5
    volume = V = 0.25 L
  3. 您所知道和需要了解的東西之間是什么關系?
    編寫方程式,以求出溶液中氫離子的濃度:
    [H+] = 10-pH值

    用pH值代替并解決:
    [H+] = 10-3.5 = 3.2 × 10-4 摩爾升-1

    寫下等式(公式)以求 給定濃度和體積
    moles = concentration (mol L-1) × 體積(L)
    concentration of hydrogen ions = [H+] = 3.2 × 10-4 摩爾升-1
    volume of solution = 0.25 L

  4. 將值代入方程式并求解:
    moles = concentration (mol L-1) × 體積(L)
    摩爾(H+) = 3.2 × 10-4 摩爾升-1 × 0.25
    = 8.0 × 10-5 摩爾

  5. 您的答案合理嗎?
    使用您的計算值得出H的摩爾數+ 查找pH并將其與問題中給出的pH進行比較:
    [H+] = n(H+) ÷ V(solution) = 8.0 × 10-5 mol ÷ 0.25 L = 3.2 × 10-4 摩爾升-1
    pH = -log10[H+] = -log10[3.2 × 10-4] = 3.5
    由于此值與問題中給出的值相同,因此我們確信答案是正確的。
  6. 說明您對問題的解決方案:
    n(高+) = 8.0 × 10-5 摩爾

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氫離子是失去電子的氫原子
鑒于最常見的自然發生同位素 氫原子在其原子核中僅包含1個質子和NO中子,以及1個“繞行”電子,那么,當該同位素失去電子時,它僅僅是一個質子!
由于天然存在的氫也由極少量的其他氫同位素組成,因此IUPAC首選用術語“氫”來表示氫+,但大多數化學家在提及H時仍將使用術語質子+.
多數氫離子,H+,僅僅是一個裸質子!
裸質子非常容易反應,因此在實踐中+ 離子“跳”到水分子上形成離子 (或氧化an或氧化on)離子,H3O+.
因此,H3O+ 也被稱為水合氫離子或水合質子。
當化學家提到氫離子,氫或氫時+ 在水溶液中,它們的真正含義是3O+.
你應該寫H嗎+ 或H3O+ 在談論水溶液時?
一般來說,沒關系,但最好參考H+(水),而不是H+,因此不會混淆質子的性質。
我們用H+ 和H+(水) 這是因為它突出了pH與H有關的事實+ 濃度。
如果您決定使用H3O+ 代替H+(水),然后找到H的方程3O+ 濃度變為:
[H3O+] = 10-pH值

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