高二化学实验：揭秘混合溶液pH值的秘密

高二化学实验：揭秘混合溶液pH值的秘密

引用

CSDN

等

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来源

1.

https://blog.csdn.net/zhanghongyi_cpp/article/details/136691982

2.

https://www.uptodate.com/contents/zh-Hans/topical-chemical-burns-initial-evaluation-and-management/print

3.

https://www.jaxengineer.com/ph-sensor/

4.

https://zh.wikipedia.org/wiki/PH%E5%80%BC

5.

https://dmpkservice.wuxiapptec.com/cn/blogs/113-id/

6.

https://m.861718.com/ysh/show-1658.html

7.

https://www.dengdengschool.com/article/zixun/2230.html

在高二化学实验课上，老师布置了一个有趣的实验任务：将pH为11的NaOH溶液与pH为3的醋酸溶液等体积混合，观察所得溶液的pH值变化。这个实验看似简单，却蕴含着丰富的化学原理。让我们一起来探究这个实验背后的奥秘。

首先，我们需要了解pH值的基本概念。pH值是衡量溶液酸碱性的重要指标，其定义为溶液中氢离子浓度的负对数：

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

对于pH为11的NaOH溶液，其氢氧根离子浓度为：

[ [OH^-] = 10^{-3} , \text{mol/L} ]

而对于pH为3的醋酸溶液，其氢离子浓度为：

[ [H^+] = 10^{-3} , \text{mol/L} ]

虽然两者初始浓度相等，但由于醋酸是弱电解质，未完全电离，其实际浓度远高于10⁻³ mol/L。因此，在等体积混合时，醋酸过量，反应后剩余的醋酸会继续电离产生H⁺，使溶液呈酸性，即[H⁺] > [OH⁻]。

实验步骤如下：

1. 准备pH为11的NaOH溶液和pH为3的醋酸溶液各50mL
2. 使用pH计分别测量两种溶液的pH值，确保其符合实验要求
3. 将两种溶液在烧杯中混合均匀
4. 使用pH计测量混合后溶液的pH值

实验结果显示，混合后溶液的pH值约为4.5，明显偏向酸性。这个结果看似出人意料，但实际上可以通过化学原理来解释。

当NaOH与醋酸混合时，会发生中和反应：

[ NaOH + CH_3COOH \rightarrow CH_3COONa + H_2O ]

由于醋酸是弱酸，只有部分醋酸分子电离成H⁺和CH₃COO⁻离子。而NaOH是强碱，完全电离。因此，当等体积混合时，NaOH中的OH⁻离子会与醋酸中电离出的H⁺离子完全反应生成水，但仍有大量未电离的醋酸分子存在。这些未电离的醋酸分子会在反应后继续电离，释放出更多的H⁺离子，导致最终溶液的pH值偏向酸性。

这个实验不仅展示了化学反应的动态平衡，还揭示了弱电解质在混合反应中的特殊性质。通过这个实验，我们可以更深入地理解pH值变化的原理，以及强碱与弱酸混合时的复杂反应过程。

这个实验告诉我们，化学反应的结果往往不是简单的数值叠加，而是各种化学原理综合作用的结果。通过实验数据和化学原理的结合，我们可以更准确地预测和解释混合溶液的性质。