【知识点详解】
1. 水的电离平衡与pH值:在常温下,水会自发地电离产生氢离子(H+)和氢氧根离子(OH-),形成的水的离子积(KW)为1×10^-14。如果由水电离出的c(H+)等于1×10^-11 mol·L^-1,这意味着水的电离被抑制,可能是由于强酸或强碱的存在。若为酸性环境,溶液的pH = -log[c(H+)],因此pH可能为3;若为碱性环境,溶液的pH = 14 - log[c(OH-)],因此pH可能为11。
2. 酸碱混合后的pH计算:当不同pH的强酸和强碱溶液混合后,若混合后溶液呈中性,酸中的氢离子总量等于碱中的氢氧根离子总量。例如,10体积pH=a的强酸与1体积pH=b的强碱混合后,若n(H+) = n(OH-),则a + b = 15,这是因为10体积的酸提供的氢离子相当于10^a moles/L,1体积的碱提供的氢氧根离子相当于10^(14-b) moles/L。
3. pH试纸的使用:pH试纸是用来测量溶液酸碱度的工具。石蕊试纸和醋酸铅试纸在测量前可以湿润,因为它们是定性检测,湿润不会影响结果。但KI淀粉试纸用于检测碘的存在,不能湿润,因为水会破坏碘的检测。pH试纸必须保持干燥,因为它需要定量测量溶液的pH值,湿润会稀释溶液,导致读数不准确。
4. 碱性溶液混合后的pH:两份碱性溶液混合时,其最终pH可以通过计算混合溶液中氢氧根离子的浓度来确定。例如,pH=8和pH=10的NaOH溶液等体积混合,新的pH可以通过混合后氢氧根离子浓度的对数负值计算得出,结果约为9.7。
5. 水电离出的c(H+)与pH关系:在25℃时,如果水电离出的c(H+)=1×10^-12 mol·L^-1,这表明水的电离受到抑制。如果c(H+)等于水电离出的浓度,溶液的pH=12;如果c(OH-)等于水电离出的浓度,溶液的pH=2。
6. 水的离子积与酸碱性:在任何温度下,纯水或任意稀溶液中,水的离子积c(H+)*c(OH-)是个恒定值,只与温度有关。在25℃,这个值为1×10^-14。中性溶液的定义不是c(H+)=1×10^-7 mol·L^-1,而是c(H+)=c(OH-)。弱酸的浓度与其电离度有关,浓度增大并不意味着电离度也增大,因此不同浓度的同种弱酸溶液中c(H+)可能不按比例增加。
7. 强弱酸与生成氢气的量:当pH=3的一元酸与足量镁反应时,生成氢气的体积与酸的物质的量有关。若V(HX)>V(HY),说明pH相同时,HX的物质的量浓度大于HY,表明HX是较弱的酸,因为弱酸在溶液中的部分电离导致了更高的酸浓度。反应开始时,两种酸的c(H+)相同,因此生成H2的速率也相等。
这些题目涉及到的知识点包括水的电离平衡、酸碱中和反应、pH值的计算、酸碱指示剂和pH试纸的使用、酸碱混合溶液的pH计算以及强弱酸的性质差异。这些内容对于理解高中化学中的酸碱理论和实验操作至关重要。