醋酸和氢氧化钠混合后的ph值怎样计算?
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发布时间：2023-12-06 21:32
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时间：2024-10-23 04:56
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首先，我们需要求出醋酸和氢氧化钠混合后的摩尔浓度。根据溶液配比计算，50 mL 0.2 mol/L 的醋酸溶液中含有 0.01 mol 的醋酸，50 mL 0.2 mol/L 的氢氧化钠溶液中含有 0.01 mol 的氢氧化钠。将它们混合在一起，体积为 100 mL，摩尔数也为 0.02 mol，因此混合后的摩尔浓度为 0.02 mol/0.1 L = 0.2 mol/L。
接下来，我们需要确定混合溶液的 pH 值。由于醋酸是一个弱酸，而氢氧化钠是一个强碱，因此它们的中和反应会生成一个弱碱性的盐——乙酸钠（NaCH3COO）。乙酸钠在水中会发生水解反应，生成氢氧化钠和乙酸根离子（CH3COO-），因此混合溶液中会同时存在 H+, OH-, Na+ 和 CH3COO-。
我们可以利用酸碱中和反应和酸、碱、盐水解反应的反应式和离子积常数，来计算混合溶液的 pH 值。根据酸碱中和反应和水的自离子化反应，可以列出：
H+ + OH- = H2O (1)
Kw = [H+][OH-] (2)
其中，Kw 是水的离子积常数，其值为 1.0×10^-14，[H+] 和 [OH-] 分别是混合溶液中氢离子和氢氧根离子的浓度。
根据 NaCH3COO 的水解反应，可以列出：
NaCH3COO + H2O = Na+ + CH3COO- + H+ (3)
Ka = [CH3COO-][H+]/[NaCH3COO] (4)
其中，Ka 是乙酸的离解常数，其值为 1.8×10^-5，[CH3COO-] 和 [NaCH3COO] 分别是混合溶液中乙酸根离子和乙酸钠的浓度。
由于混合溶液中 Na+ 和 CH3COO- 的浓度相等，可以近似认为它们的浓度均为 0.1×0.2=0.02 mol/L。因此，根据式 (4) 可以求得混合溶液中 H+ 的浓度：
[H+] = Ka[NaCH3COO]/[CH3COO-] = (1.8×10^-5)(0.02)/(0.02) = 1.8×10^-5 mol/L
将上式代入式 (2) 可以求得混合溶液的 [OH-] 值：
[OH-] = Kw/[H+] = (1.0×10^-14)/(1.8×10^-5) = 5.6×10^-10 mol/L
由于混合溶液中 H+ 和 OH- 的浓度相等，可以近似认为它们的浓度均为 5.6×10^-10 mol/L。因此，根据 pH 的定义可以求得混合溶液的 pH 值：
pH = -log[H+] = -log(1.8×10^-5) ≈ 4.74
因此，混合溶液的 pH 约为 4.74。
