溶液pH值范文（精选9篇）
溶液pH值 第1篇
题型一:相同浓度或相同p H的强酸、弱酸稀释到相同p H时加水的体积多少比较。
理论依据:浓度相同的强酸、弱酸加水稀释时, p H值变化大的为弱酸, 变化小的为强酸;p H相同的强酸、弱酸加水稀释时, p H值变化大的为强酸, 变化小的为弱酸。
1) 浓度均为0.1mol/L的盐酸和醋酸 (体积相同) , 分别加水m、n升进行稀释, 使溶液的p H都变为4, 比较m与n的大小?
查阅资料得知:0.1mol/L醋酸的p H=2.88;0.1mol/L盐酸的p H=1。
两种酸溶液p H随水的体积变化图形为:
根据题意并结合理论依据, 由图可知:相同体积、相同浓度的强酸、弱酸加水稀释到相同p H值时, 所需水的体积强酸大于弱酸, 即m>n。
2) p H值均为1的盐酸与醋酸, 分别加水m、n升进行稀释, 使溶液的p H都变为4, 则m与n的大小?
两种酸溶液p H随水的体积变化图形为:
根据题意并结合理论依据, 由图可知:相同体积、相同p H值得强酸、弱酸加水稀释到相同p H值时, 所需水的体积弱酸大于强酸, 即n>m。
题型二:相同浓度或相同p H的强碱、弱碱稀释到相同PH时加水的体积大小比较。
理论依据:浓度相同的强碱、弱碱加水稀释时, p H值变化大的为弱碱, 变化小的为强酸;p H相同的强碱、弱碱加水稀释时, p H值变化大的为强碱, 变化小的为弱碱。
1) 浓度均为0.1mol/L的Na OH溶液和氨水 (体积相同) , 分别加水m、n升进行稀释, 使溶液的p H都变为9, 比较m与n的大小?
备课查阅资料得知:0.1mol/L的氨水p H=11.13;0.1mol/LNa OH溶液的p H=13。
两种碱溶液p H随水的体积变化图形为:
根据题意并结合理论依据, 由图可知:相同体积、相同浓度的强碱、弱碱加水稀释到相同p H值时, 所需水的体积强碱大于弱碱, 即m>n。
(2) p H值均为13的Na OH溶液和氨水, 分别加水m、n升进行稀释, 使溶液的p H都变为9, 则m与n的大小?
两种碱溶液p H随水的体积变化图形为:
根据题意并结合理论依据, 由图可知:相同体积、相同PH值的强碱、弱碱加水稀释到相同p H值时, 所需水的体积弱碱大于强碱, 即n>m。
题型三:强碱弱酸或强酸弱碱中和滴定时溶液p H值取值范围与酸碱溶液体积之间的关系。
理论依据:强酸弱碱或强碱弱酸之间的中和滴定, 一定要分清滴定终点与中性点的区别。若恰好中和反应生成强酸弱碱盐, 溶液显酸性, p H<7;若恰好中和反应生成强碱弱酸盐, 溶液显碱性, p H>7;当然, 中性点p H=7, 但此时n (酸) ≠n (碱) , 若起始浓度相等, 则V (酸) ≠V (碱) 。
(1) 用0.1mol/LNa OH溶液滴定20.00m L0.1mol/LCH3COOH溶液, V (CH3COOH) 与V (Na OH) 的大小关系引起p H值取值范围如何变化?
滴定时溶液p H随Na OH溶液的体积变化图形为:
根据题意并结合理论依据, 由图可知:V (Na OH) =20m L, n (酸) =n (碱) 此时恰好完全中和, b点为中和点, 恰好生成强碱弱酸盐, 溶液呈碱性, p H>7。V (Na OH) <20m L, 有三种情况:a~b之间, p H>7;a点为中性点:p H=7;a点右边:p H<7;V (Na OH) >20m L, p H>7。
(2) 用0.1mol/L盐酸溶液滴定20.00m L0.1mol/L氨水溶液, V (HCl) 与V (NH3·H2O) 的大小关系引起PH值取值范围如何变化?
滴定时溶液PH随盐酸溶液的体积变化图形为:
根据题意并结合理论依据, 由图可知:V (HCl) =20m L, n (酸) =n (碱) 此时恰好完全中和, b点为中和点, 恰好生成强酸弱碱盐, 溶液呈酸性, p H<7;V (HCl) <20m L, 有三种情况:a~b之间, p H<7;a点为中性点:p H=7;a点右边, p H>7;V (HCl) >20m L, p H>7。
水的电离和溶液的pH值 第2篇
难点：水的`离子积，有关 的简单计算。
教学过程
引言：
在初中我们学习了溶液的酸、碱度可用pH值表示，这是为什么呢?为什么可以用pH表示溶液的酸性，也可以表示溶液的碱性?唯物辩证法的宇宙观认为：“每一事物的运动都和它周围的其他事物相互联系着和相互影响着。”物质的酸碱性是通过水溶液表现出来的，所以，先研究水的电离。
1.水的电离
[实验演示]用灵敏电流计测定纯水的导电性。
现象：灵敏电流计指针有微弱的偏转。
说明：能导电，但极微弱。
分析原因：纯水中导电的原因是什么?
结论：水是一种极弱电解质，存在有电离平衡：
在25℃时，1L纯水中(即55.56mol/L)测得只有 的 发生电离。
(1)请同学生们分析：该水中 等于多少? 等于多少? 和 有什么关系?
①
②
③
(2)水中
这个乘积叫做水的离子积，用 表示。
(3)请同学从水的电离平衡常数推导水的离子积K。
(4)想一想
①水的电离是吸热?还是放热?
②当温度升高，水的离子积是： (升高，降低或不变)
③当温度降低，水的离子积是： (“增大”，“减小”或“不变”)
[结论]水的电离是个吸热过程，故温度升高，水的 增大。25℃时，
;100℃时， 。
(5)水的离子积是水电离平衡时的性质，它不仅适用于纯水，也适用于任何酸、碱、盐稀溶液。即溶液中
①在酸溶液中，近似看成是酸电离出来的 浓度， 则来自于水的电离。
且
②在碱溶液中，近似看成是碱电离出来的 浓度，而 则是来自于水的电离。
[想一想]
为什么酸溶液中还有 ?碱溶液中还有 ?它们的浓度是如何求出来的?
2.溶液的酸碱性和pH
(1)溶液的酸碱性
常温时，溶液酸碱性与 ， 的关系是：
中性溶液： ， ， 越大，酸性越强， 越小，酸性越小。
碱性溶液： ， ， 越大，碱性越强， 越小，碱性越弱。
[4]
溶液pH值 第3篇
一般来说,p H值的测定有两种方法:化学传感器法和人工比色目测法[1]。第一种方法通常用于精密的科学实验研究,可以准确迅速地获得高精度的PH值,而在大多数情况下,出于成本及生产现场的特殊性的考虑,用比色法就足以达到大多数工业生产中测定溶液p H值在精度方面的要求。通常比色目测法是由人为操作实现,借助某种介质如PH试纸,通过人眼对颜色的观察及与标准色库的比对从而判断出当前溶液PH值。但是这种方法也存在显而易见的弊端,例如在实际操作中由于光源、实验条件、缺乏客观的评价标准等诸多因素的存在,其判断结果带有很大程度的主观性,而且人眼无法T识s,别出细微的色彩差异,有时甚至会判断失误,进而影响生产率及产品的质量。有鉴于此,如果能够将机器视觉[2]这一技术引入代替人工操作,就可以避免由于没有客观的视觉标准而产生的人为偏差,提高PH测定精度,这对实际的工业生产具有很大程度的现实意义。
而在实际当中,通过机器视觉获得的图像经历形成、传输、接收、处理的一系列过程,不可避免地会存在不同程度的噪声干扰,如在数字化过程中存在的量化噪声、传输过程中产生的误差及其他一些人为因素等。噪声会恶化图像质量,使图像趋于模糊,特征淹没,给图像的进一步分析带来困难。因此,预处理[3]是图像处理中的一个重要内容。
而运用机器视觉技术对色彩进行判定,主要针对彩色图像的色彩特征值提取,所以在图像处理时除考虑有效抑噪之外,还要求减少处理前后图像在颜色上发生偏差,通常平滑会使图像的边缘变的模糊,而锐化处理会在增强边缘效果的同时增加噪声。如果要进行锐化处理的图像自身信噪比较低,则可能噪声增加得比信号还快,因此预处理一般是先平滑在进行锐化。
2 图像平滑处理方法研究
图像平滑技术可以分为空域技术和频域技术两类。前者在源图像的基础上直接进行计算,处理对象是像素的灰度值。后者是基于图像的傅立叶变换,在图像的变化域上进行处理,处理对象为变化后的系数,然后再进行反变换从而实现去噪。与灰度图像有所不同,本文涉及的图像处理方法是在空间域进行的,所以这里只了解几种空间域里常用的图像去噪方法。
2.1 均值滤波器
局部平滑法是一种线性滤波技术,具有良好的抑噪性能。假设图像是由许多灰度恒定的小块组成,相邻像素间存在很高的空间相关性,而且噪声是统计独立的,则可用像素邻域内的各像素的灰度平均值代替该像素原来的灰度值,实现图像的平滑。最简单的局部平滑法称为非加权邻域平均,它均等地对待邻域中的每个像素,即各个像素灰度平均值作为中心像素的输出值。设有一幅N×N的图像f(x,y),用非加权邻域平均法所得的平滑图像为g(x,y),则有:
式中x,y=0,1,…,N-1;s为不包括(x,y)的邻域即去心邻域中各像素坐标的集合;M表示集合s内像素的总数。常用的邻域有4-邻域和8-邻域。设图像中的噪声为随机不相关的加性噪声,窗口内各点噪声是独立同分布的,经过上述平滑后,信号与噪声的方差比可提高M倍。这种算法具有简单,处理速度快的优点。但它的主要缺点是在降低噪声的同时使图像产生模糊,尤其在边缘和细节处。而且邻域越大,在去噪能力增强的同时模糊程度也更加严重。
2.2 中值滤波器
中值滤波[4]是一种非线性滤波,其基本原理是把数字图像或数字序列中一点的值用该点的一个临域中各点值的中值代替,既用窗口中所有像素的灰度中值来代替该像素的值。
中值滤波一般有奇数个像素滑动窗口,用排序好的奇数像素滑动窗口最中间的那个数的灰度值代替指定像素点的灰度值。
其中,v=(L-1)/2;L为窗口宽度;Fi是中值滤波的输出。
一维窗口序列为{Fjk},窗口形状可以是十字,圆形,方形,线性等等。类似一维、二维中值滤波输出为G(i,j),G(i,j),=Med{Fik}。如果采用其他窗口形状的中值滤波器得出的算法也会有所差别,本文采用的是3×3中值滤波器。
中值滤波在一定条件下可以减少线性滤波器所带来的图像细节模糊,保持物体的边缘轮廓,而且对处理脉冲干扰及点状噪声有效抑制。用中值滤波方法对原始图像进行降噪,但不宜处理点“线”尖等细节多的图像。它在实际运算过程中并不需要图像的统计特性,相对其他方法比较方便。
2.3 实验论证
本文在实验室仿真环境下对两种方法的去噪效果进行比较,并分别展示了两种方法对两种常见噪音的处理效果。所处理图像为清华之星高清数码免驱动摄像头捕捉所得,在稳定光源下显色试纸的部分标准色板,测量范围在1-14之间,从左到右PH依次为5,7,9。
虽然均值滤波算法简单,运算量较小,但是滤波后的图像效果比较一般,图像有一定程度的模糊化现象,不利于进一步的色彩特征值提取;中值滤波能够有效去除脉冲噪声、椒盐噪声及乘性噪声,同时又能够避免均值滤波带来的图像模糊问题,平滑效果较好。由于本文重点是在于获得图像的色彩特征信息,并未涉及图像细节处理等问题,所以采用中值滤波完全可以满足去噪要求。对于噪音的避免还可以在硬件方面进一步完善,如黑箱的合理设计,以及稳定光源的选取等。
3 图像色彩信息增强
对于本文所针对的色彩特征值的提取,预处理要求将采集得到的图像进行去噪处理的同时还要保证图像色彩信息使其易于辨别,从而在进一步的图像信息分析中得到的色彩特征值会更为精确,接下来所判定的PH值才能达到更高的精度。在预处理时如果直接采用具有图像增强效果的滤波方法,则在增强图像信息的同时也会将噪声放大,甚至噪声增加的速度甚至远远超过图像本身。所以应该先对图像进行去噪,然后再进一步进行图像增强处理。本文在实验室仿真环境下采用巴特沃斯高通滤波器,通过MATLAB仿真对图像进行增强处理,对去噪后的图像进行了进一步的锐化。实验结果由实验结果可以看出在保存了原图像色彩信息的基础上经过增强对比度处理后的图像明显比原图像色彩突出,颜色鲜亮,更利于进一步的色彩特征值的提取,以及更精确的色彩的辨析,从而提高PH值检测精度。
4 结论
本文主要对数码摄像头所获取的PH试纸图像进行了预处理。首先对图像进行了降噪处理,比较常用方法之后,在满足要求的前提下选用了中值滤波降噪方法并仿真证明其有效性;然后采用了巴特沃斯滤波器对去噪后的图片进行了图像增强处理,突出了图像色彩信息这一特征值,达到了预期效果,为进一步的基于机器视觉的溶液PH值的研究做准备。
摘要：针对数码摄像头采集到的溶液PH值试纸图像的预处理方法进行了研究,并运用实验室仿真技术对其结果进行了论证,为接下来的色彩信息采集及进一步的PH值的判定做好准备。
关键词：机器视觉,PH值,预处理,滤波,图像增强
参考文献
[1]袁云峰.基于机器视觉的溶液pH值测试的试验研究[D].广西:广西大学,2002.
[2]程咏梅,潘泉,张洪才,王刚.集成DSP的视频处理卡在机器视觉中的应用[J].现代电子技术[J].2004,11:29.
[3]Hearn D,Baker MP.Computer graphics[M].New Jersey:Prentice Hall Inc,1997.
蒸馏水的ph值多少 第4篇
1.使用pH指示剂。在待测溶液中加入pH指示剂，不同的指示剂根据不同的pH值会变化颜色，根据指示剂的研究就可以确定pH的.范畴。滴定时，可以作精确的pH标准。
2.使用pH试纸。pH试纸有广泛试纸和精密试纸，用玻璃棒蘸一点待测溶液到试纸上，然后根据试纸的颜色变化对照标准比色卡可以得到溶液的pH。pH试纸不能够显示出油份的pH值，因为pH试纸以氢离子来量度待测溶液的pH值，但油中没含有氢离子，因此pH试纸不能够显示出油份的pH值。
酸度计测溶液pH的使用体会 第5篇
我中心拥有一台数字式酸度计, 分辨力为0.01pH。是一种带单片机结构的pH计。由于增加了单片机结构等技术, 来自玻璃电极和甘汞电极组成的pH测量电池的信号进入一高阻输入电路, 经同相放大后进人由微机控制的双积分A/D转换器的模拟电路部分, 输出信号由数字显示器自动显示或控制。这样, 使其具有校准记忆, 能自动调节斜率, 温度自动补偿的能力, 使pH极的使用更加方便灵活、准确可靠、重复性更好。现就以此为例, 介绍其使用体会。
1 原理
酸度计是采用氢离子选择性电极测量水溶液pH值的一种广泛使用的化学分析仪器, 是用其电势法测量pH。其原理是:当一个氢离子可逆的指示电极和一个参比电极同时浸入在某一溶液中组成原电池 (参比电极电位原则是不变的, 并应已知) , 在一定的温度下产生一个电动势, 这个电动势与溶液的氢离子活度有关, 而与其他离子的存在关系很小。25℃下液相中氢离子活度为1mol/kg, 气相氢气压为1.01325×105Pa (1个大气压) , 这时的氢电极称为标准氢电极, 它的电极电势为零。任何电极的电势都可以依据这个标准氢电极来度量。将待测电极与标准氢电极连接, 温度控制在25℃, 所测的电池电动势称为标准电极电势。因此, 待测溶液pH的变化可以直接表示为它所构成的电池电动势的变化:E=Eo+ (2.303RT/F) lg (OH+) =EO- (2.303RT/F) pH式中:R为摩尔气体常数 (8.3143J/mol·k) ;F为法拉第常数 (96 487.0c/mo1) ;T为绝对温度 (27.15℃+t) ;E0为标准电极电位。由上式可知, 测得电池电动势后, 可以计算出溶液的pH值。
酸度计一般由电计和电极构成, 电极响应值即斜率是通过能斯特方程式来计算的。若25℃时仪器内部系统所感应到的实际电极电势是59.16mv, 则仪器应显示100%;若为56.79mv, 则它所显示%斜率值为56.79/59.16, 0.96即96%。因而未带ATC电极的pH计, 应确保所有溶液都为25℃。在两点校准仪器后, 自动显示斜率, 具有自动温度补偿的酸度计, 它在斜率为90%~100%之间所测溶液pH值随温度变化很小。
2 影响检测结果的主要因素
2.1 仪器的维护
(1) 周期性检定酸度计和电极, 并做好期间核查。酸度计作为强制检定目录里的计量器具, 一般实验室均将该仪器送到法定计量检定机构进行周期检定, 检定合格才能使用。 (2) 仪器的输入端 (即电极插口) 必须保持清洁, 不用时将接续器插入, 以防灰尘侵入, 在环境温度较高时, 应用净布把电极擦干。 (3) 湿度:如果使用环境的相对湿度比较大, 易导致酸度计显示的数字大幅度波动, 这是电子芯片的绝缘性降低所导致。可经常进行除湿或经常开仪器使其预热, 待仪器稳定后再进行pH标准缓冲溶液的标定工作。
2.2 电极
在日常的检定工作中常常只检定电计, 而未检定电极。其实影响酸度测量的主要因素是电极, 此种情况下, 可以用pH缓冲溶液测得的电极斜率值来判断电极是否可以使用, 电极斜率值是判断电极状态和性能一个很好的指标, 方法是: (1) 选择pH方式进行两点校准, 将pH7和pH4依次作为第一点和第二点校准缓冲液。如果在pH4缓冲液时显示仍为pH=7的话, 表明电极损伤或破坏, 需要更换。 (2) 仪器显示电极斜率<85%时电极需要调节更换。 (3) 斜率值在85%~90%之间:电极斜率值下降很快或响应缓慢, 即表明需清洁电极。
清洁电极方法是: (1) 用蘸有丙酮或肥皂水的脱脂棉擦去电极膜表面污垢。 (2) 将电极头浸泡在0.1MHC1中过夜 (勿用强酸, 如浓HC1清洗电极, 会缩短电极寿命) 。
2.3 pH缓冲液的配制
实验分析中, 缓冲溶液对仪器斜率系数的高低影响, 在电极良好时至关重要, 新配制清亮的缓冲溶液斜率K值总是达到90%以上。应注意以下几点: (1) 缓冲溶液有明显的浑浊、絮状物时, 不得使用, 需重新配制。须用不含CO2的蒸馏水配制缓冲溶液。 (2) 使用能两点校准的pH计, 测定之前可将pH=7作为第一点, 第二点使用与被测样品pH值接近的缓冲溶液校准电极。若仪器显示斜率在85%~90%或K>100%即需将缓冲溶液重新配制。 (3) 用过的缓冲溶液勿倒回瓶中, 防止加速缓冲溶液的浑浊、沉淀等污染, 以延长缓冲溶液的保质期。
2.4 检测过程中应注意: (1) 测量前必须把仪器和标准溶液以
及被测液体提前放在实验室。对于0.01级以上的电位差计, 应在室温18℃~22℃条件下工作。 (2) 使用电极时, 任何附着或凝固在电极外的填充液都应用蒸馏水冲去;用完后, pH复合电极, 确保电极处在灌有缓冲液或水的盛液套中旋紧, 并竖直放置。防止填充液干枯, 切勿将电极存放在蒸馏水中, 否则缩短电极使用寿命, 同时勿将电极长时间干放。 (3) 在测量两种标准溶液以及每次使用测量之前, 一定要将电极上的残留溶液冲洗干净, 以免污染下一种标准溶液, 电极从一种溶液移至另一种溶液之前, 用蒸馏水或下一个被测溶液清洗后, 用纸巾吸干。勿擦拭电极膜, 以防静电产生极化, 影响电极响应时间。 (4) 首次使用电极时, 取下盛液套, 应将电极平缓的移至垂直位置, 以防玻璃电极膜内有气泡;玻璃电极使用前应在水或缓冲液中浸泡24小时, 使玻璃电极表面膨胀变软形成水化胶层。拿放电极时勿接触电极膜 (电极膜的损伤会导致精度降低和响应迟缓现象) 。 (5) 测量中必须使探头和温度计充分浸到被测溶液中, 并保持一段时间, 使其数值稳定后才读数。 (6) 测定小体积样品时, 应确保电极浸没在溶液中。测定时, 电极与溶液接口勿出现气泡。 (7) 每次刚校准完pH电极后测定样品时, 要使测量的数据稳定后再读数。因pH计响应时间同电极溶液和溶液温度有关。有些溶液很快就能达到平衡, 而离解力很低的溶液, 就可能会要几分钟, 甚至更长时间才能达到平衡。测定溶液时, 应搅拌, 然后静置读数。
总之, 做好酸度计电极的日常维护保养, 缓冲溶液的及时配制及对仪器正确的使用, 当测量有异常情况时首先看电极是否损坏, 其次看缓冲液是否有问题, 最后看酸度计是否出故障, 这样就可以提高pH检测的准确性。
参考文献
[1]酸度计使用说明书.
溶液中pH的计算方法归纳 第6篇
一、打下基础, 做好铺垫
1. 明确对象, 把握关键, 理清思路
本节课要讲清水的离子积的含义是完成p H计算教学任务的关键。教师首先要让学生建立水的电离方程式的书写→水的电离平衡常数→水的离子积常数的知识主线。教师先让学生借助对化学平衡状态以及化学平衡常数的理解, 去理解水的电离平衡, 并要求学生必须明确水是极弱电解质, 水电离的H+、OH-的离子浓度极少。接着教师说明在水中增加或减少H+、OH-能破坏水的电离平衡, 在水中增加H+要忽略水电离H+, 增加OH-要忽略水电离出OH-。最后教师强调在酸或碱的稀溶液中水的浓度基本不变:引出电解质的水溶液中水的离子积都是溶液中C (H+) ×C (OH-) =KW的一个常数, 并且是温度常数, 随温度变化而变化, 为认识溶液p H和学习盐类水解打基础。
2. 分析本质, 作出判断, 做好铺垫
要使学生从本质上认识稀溶液的酸碱性与C (H+) 、C (OH-) 的关系, 关键还是要学生在思路上紧扣平衡移动原理, 通过对水的电离平衡及其影响因素分析, 明确不管外界条件对溶液中C (H+) 、C (OH-) 做如何改变, 溶液中的C (H+) ×C (OH-) =KW, 而与此相反的是KW值并不随溶液中的C (H+) 、C (OH-) 改变而改变。
二、明确考纲要求, 分析计算类型
关于溶液p H计算, 考纲只要求学生能够对强酸、强碱溶液, 强酸、强碱溶液稀释以及强酸、强碱之间发生中和反应前后的溶液p H进行一些简单的计算;明确溶液中C (H+) 、C (OH-) 相对大小, 用离子浓度大的进行计算。
三、明确掌握概念、会对公式进行变形。
p H概念:溶液中H+的物质的量浓度负对数。
对象:C (H+) <1mol/L时。
涉及公式:p H=log C (H+) 、C (H+) =10-PH、C (H+) ×C (OH-) =KW。
四、找准对象进行计算
学生只要掌握了上面所说到的几个方面, 对公式进行掌握, 会灵活运用公式, 明确知道溶液中离子浓度的大小关系, 对于溶液p H的计算就能顺利掌握。
1. p H计算的分类
(1) 酸溶液。强酸的水溶液中, 溶液中的H+是酸电离的H+, 忽略水电离出H+, 溶液中的OH-是水电离的OH-, 此时不能忽略水电离出OH-。因此, 公式就可以做如下变形:
p H=logC (H+) 酸、C (H+) 酸=10-PH、C (H+) 酸×C (OH-) 水=KW。
题型包括:单一酸溶液、酸与酸相混、酸溶液的稀释。 (无限稀释p H≤7)
(2) 碱溶液。
强碱的水溶液中, 溶液中的OH-是碱电离的OH-, 忽略水电离出OH-, 溶液中的H+是水电离的H+, 此时不能忽略水电离出H+。因此, 公式就可以做如下变形:
p H=logC (H+) 水、C (H+) 水=10PH、C (H+) 水×C (OH-) 碱=KW。
题型包括:单一碱溶液、碱与碱相混、碱溶液的稀释。 (无限稀释p H≥7)
(3) 强酸与强碱混合。强酸强碱混合要进行比较并看谁过量, 酸过量用第一种方法计算, 恰好完全反应溶液呈中性, 碱过量用第二种情况计算。 (以Hn R与M (OH) m为例分析)
2. 常见例题分类
(1) 有关酸溶液混合计算题。
例1: (1) C (H+) =0.01mol/L的盐酸、C (H+) =0.01mol/L的硫酸溶液中的p H。 (2) C (H+) =1×10-5mol/L盐酸溶液与C (H+) =1×10-3mol/L盐酸溶液等体积混合后溶液的p H。 (3) C (H+) =1×10-5mol/L盐酸溶液与C (H+) =1×10-3mol/L硫酸溶液等体积混合后溶液的p H。
解答: (1) C (H+) =0.01, p H=2。
(2) 有关碱溶液混合计算题。
例2:常温下, 计算下列溶液中的p H。
(1) C (OH-) =1×10-5mol/L溶液中的p H。
(2) C (OH-) =0.01mol/L的氢氧化钠、C (OH-) =0.01mol/L的氢氧化钡溶液中的p H。
(3) C (OH-) =1×10-5mol/L氢氧化钠溶液与C (OH-) =1×10-3mol/L氢氧化钠溶液等体积混合后溶液的p H。
(3) 强酸与强碱混合。
计算步骤首先判断过量, 再根据C (H+) 或C (OH-) 计算。
例3: (1) 把0.01mol/L的盐酸与0.01mol/L的氢氧化钡混合以等体积混合的p H。
(2) 把0.01mol/L的盐酸与0.01mol/L的氢氧化钠混合以等体积混合的p H。
(3) 把0.01mol/L的硫酸与0.01mol/L的氢氧化钠混合以等体积混合的p H。
解答: (1) 混合前C (H+) =0.01mol/L
五、合理分析, 灵活应用
学生对上述各种情况掌握以后, 对于不同类型的题就会作出合理的判断。例如计算电解质溶液中的水电离的H+或OH-、计算溶液中的H+或OH-和其他离子的比值, 就不会无从下手。
溶液pH值的快速软件计算法 第7篇
1 计算溶液pH的经典公式法
对于酸碱溶液中H+浓度的计算,目前常用的方法就是所谓的公式法,至少包括27个以上的公式(我们将主要的公式列于表1)。尽管公式可以在一定程度上减少酸碱溶液中H浓度计算的难度,但是一方面由于不同的公式只能适合不同的类型的酸碱溶液;另一方面,每一种溶液类型的公式还包括所谓的精确式、近似式和最简式。因此,公式类型及溶液类型过多分类给公式法的使用带来很多不便,需要较多的训练才能达到熟练的程度,这些计算对于那些离校已久的在职人员更是一种挑战。所以,在接下来的内容中,我们将向大家介绍如何使用PeakMaster软件(免费的)实现酸碱溶液pH值的快速计算。
2 计算溶液pH的PeakMaster软件法
2.1 PeakMaster的下载、安装
登陆PeakMaster软件官方网址http://web.natur.cuni.cz/～gas/,在这个界面上就可以看到下载的网址,点击下载之后,将压缩包解压后,直接点击扩展名为.exe的文件夹即可立即使用,并且不用安装。此软件目前最新的版本是PeakMaster 5.3,最早的版本还有PeakMaster 5.0、 PeakMaster 5.1和PeakMaster 5.2,可以在网站上根据自己的需求任意免费下载。这个软件不仅可用于溶液pH的计算,还可以用于毛细管电泳分离实验的模拟和优化。
2. 2 PeakMaster的使用
2.2.1 PeakMaster的基本使用
这款软件使用起来也特别方便,其操作步骤如下:
双击运行软件→单击中的→单击→从数据库中找出待计算的物质,双击即可添加物质,然后在浓度栏中添加浓度(默认的浓度是mM,注意单位换算),如图1(a)所示→单击最下面中的进入下一个界面→单击第一行的,在整个页面的左下角即可出现此溶液的各种性质,如图1(b)所示,比如pH值、离子强度、电阻率、电导率等等各种性质。
2.2.2 PeakMaster中物质的添加
对于那些PeakMaster数据库找不到的酸性或碱性化合物,可以通过添加的方法更新数据库,主要是这些化合物的pKa和u值两个量。因此首先要搞清楚PeakMaster软件中各符号的意义。在PeakMaster中,pKa(-1),pKa(-2),pKa(-3)相当于传统意义上的pKa1,pKa2,pKa3;pKb(+1),pKb(+2),pKb(+3)相当于传统意义上的pKb1,pKb2,pKb3。所以,我们只需将pKa(-1),pKa(-2),pKb(+1) ……填入到相应的空格内,我们在填入pKa(-1),pKa(-2),pKb(+1)……的同时,还需要填入相应的淌度值,即u(-1),u(-2),u(+1)……
pKa值可以从《兰氏化学手册》中查到,pKb值是由“pKb=14-pKa”得来的。u可以查《兰氏化学手册》,从中得到极限离子当量电导值λ,根据u=λ/F,算出对应的u值。
下面以NaH2PO4为例来展示物质的添加过程:
磷酸为三元酸,因此磷酸有三级解离常数,分别为:
H3PO4=H++H2PO-4 pKa1=2.16
H2PO-4=H++HPO
HPO
H2PO-4既可以作为碱结合氢离子,也可以作为酸电离出氢离子。作为酸,从《兰氏化学手册》查出它的pKa1=7.21,pKa2=12.67;作为碱,可以算出它的pKb1=14-pKa2=1.33。另外,从《兰氏化学手册》中可查得H2PO-4、HPO
添加步骤:
单击→单击第一行的→单击下拉菜单中的“Modify database…”→单击左上角的→在Name栏填入物质的名字,然后填入相应的淌度值和pKa值→单击→点击右下角的“OK” →关闭此界面,进入正常的计算界面,计算方法如2.2.1中所述。将相应的数值填入其中即可,如图2所示。
2.3 PeakMaster计算溶液的pH值
2.3.1 单一弱酸(碱)pH值的计算
例如计算0.10 M HAC(pKa=4.76)溶液的pH。计算步骤如2.2.1所述,从图1中,可以看出,用PeakMaster算出来的结果与传统的计算方法算出来的结果一样,然而,用传统的计算方法,会将大量的时间花费在计算上,如果采用PeakMaster来计算,不仅简单而且准确。
2.3.2 混合酸(碱)pH值的计算
为了与现行的公式法相对照,将混合酸碱pH值的软件计算法分三种类型来讨论:
类型一:简单混合酸(碱)混合物。两种或多种同类的物质的pH计算,比如两种或多种弱酸、两种或多种弱碱等,对于这类物质,需要在添加完一种物质后继续按添加另外的几种物质,添加完之后,单击,即可得出混合溶液的pH值。
类型二:一般缓冲溶液(包括弱酸和强碱弱酸盐)pH的计算。例如计算0.040 M HAc-0.060 M NaAc溶液的pH。需要通过化学方程式的反应来进行相关计算,步骤如下:
HAc+NaOH=NaAc+H2O
0.060 M 0.060 M 0.060 M
在这里,可以把NaAc看成是由HAc和NaOH反应得来的,根据生成的NaAc的浓度,计算出HAc和NaOH的浓度均为0.060 M,因此,溶液中HAc的总浓度为0.100 M,NaOH的总浓度为0.060 M,然后按照两种物质的计算方法进行计算。
要计算0.025 M KH2PO4和0.025 M Na2HPO4溶液的pH值,也可通过与上述例子相似的方法进行计算。将KH2PO4 也可看成是H3PO4和KOH反应产物,将Na2HPO4看成是由H3PO4和NaOH反应产物,根据生成的磷酸盐的量推出参加反应的磷酸和碱的量,然后根据四种物质的计算方法进行计算。即有:
H3PO4+KOH=KH2PO4+H2O
0.025 M 0.025 M 0.025 M
H3PO4+2NaOH=Na2HPO4+2H2O
0.025 M 0.05 M 0.025 M
因此,混合液0.025 M KH2PO4和0.025 M Na2HPO4相当于0.05 M H3PO4、0.025 M KOH和0.05 M NaOH三种物质的混合,计算结果如图5所示。
类型三:硼砂缓冲溶液的计算。例如计算20 mM硼砂溶液的pH值。由于硼砂在酸性水溶液中会发生化学反应,因此我们可以根据它的生成物来计算硼砂的pH值,发生的化学方程式如下:
B4O
20 mM 40 mM 40 mM
从上面的方程式可以看出,我们可以将硼砂的浓度转化成H3BO3和H2BO-3的浓度,将二者的浓度输入到PeakMaster中,按两种物质进行pH值的运算。这里需要特别强调的是H3BO3是一元弱酸,但在某些较早出版的手册中,会把它错误地当成多元酸,而且错误地给出了多级离解常数值,这是在查找基础pKa数据时应当注意的地方。
3 结 论
将PeakMaster软件引入到溶液pH计算的教学中,可以缓解教学时数压缩对传统教学内容所造成的压力,从而为基础知识的传授和前沿知识的介绍提供了更加充足的教学时间。PeakMaster软件的使用还可为已经远离基础知识学习阶段且对很多基本公式已经淡忘的化学相关领域的工作人员,提供了一种快速计算溶液pH的途径。
参考文献
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[4]陈恒武.分析化学基础课教学与社会需求的调查和思考[J].大学化学,2009,24(6):6-11.
溶液pH值 第8篇
p H试纸是检测溶液酸碱性的最方便的工具, p H试纸遇到不同酸碱性溶液时, 会显示不同的颜色, 可通过将其颜色与标准比色卡对照确定溶液的酸碱度, 使用十分方便。广泛p H试纸的检测范围是1-14, 以p H7为中性, 小于7为偏酸性溶液, 大于7为偏碱性溶液。次氯酸钠具有强碱性和强氧化性的特点, 当次氯酸钠液滴接触到p H试纸时, 试纸会迅速变色显示其p H值, 但由于次氯酸钠的强氧化性使得试纸的颜色继续发生变化。根据这一现象, 本文拟建立起p H试纸的颜色变化规律与药物浓度之间的简单直观的对应关系, 寻找快速有效的检测方法, 为生产提供参考。
1 材料和方法
1.1 材料与试剂测试病原:
家蚕微粒子孢子:蚕育种与蚕病研究室继代保存, 配制成浓度108个/m L。
家蚕核型病毒多有体:蚕育种与蚕病研究室继代保存, 配制成浓度109个/m L。试剂:
次氯酸钠:佛山市顺德区康源日用化工有限公司生产, 分别配制成0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和1%5级浓度。
材料:
p H广泛试纸:上海三爱思试剂有限公司生产, 检测的p H值范围1-14。
仪器:
p H计PB-10:德国Sartorius股份公司生产。
1.2 方法
1.2.1 次氯酸钠溶液p H值测定
用p H计测定各浓度溶液的p H值。
1.2.2 次氯酸钠溶液p H试纸显色观察
用玻棒沾取少量药液滴于试纸中间, 观察药液在试纸上的颜色变化情况。
1.2.3 次氯酸钠溶液的消毒效果观察
分别吸取上述不同浓度药物4.5m L于10m L离心管内, 然后分别加入0.5 m L病原液 (孢子液或多角体液) , 振荡充分混合, 于混合后5min取混合液进行显微镜观察。
由图1可以看出, 浓度从0.1%到1%的次氯酸钠液, p H值均超过10.5, 呈强碱性, 且p H值随着药液浓度的增大而升高。
2.2 次氯酸钠溶液pH试纸显色观察
观察发现次氯酸钠溶液的p H试纸颜色变化因浓度不同而有差异, 变化的临界点在0.2%和0.3%浓度之间。
0.3%、0.4%和1%浓度药液的试纸颜色变化特征:药液滴于试纸的瞬间, 试纸上出现一个圆形水迹, 圆形水迹中间立即呈现深紫色 (1%溶液呈红紫色) , 而水迹边缘呈绿色;随后深紫色水迹的面积向内部迅速缩小, 在紫色与绿色边缘之间出现一圈浅色的环状带, 随着紫色的不断缩小, 浅色环状带的范围也相应地不断扩大, 30s左右, 水迹中间的紫色基本消失。
0.1%和0.2%药液的试纸颜色变化特征:药液在滴在试纸的瞬间呈现紫色, 液滴边缘呈绿色, 但随后中间紫色部分未出现缩小的现象, 也未能出现环状的浅色环状圈, 中间部分整体逐渐颜色变淡, 1min左右时, 中间的紫色基本消失, 呈现出接近试纸本身的黄色。
以上检测试纸在自然条件下继续放置5min后, 试纸均呈不同程度的漂白, 且随浓度升高漂白的程度越明显。
2.3 次氯酸钠对家蚕微粒子孢子的消毒效果观察
对家蚕微粒子孢子的消毒效果:相差显微镜观察发现, 0.1%和0.2%浓度试验区的少数孢子变黑, 多数孢子在相差显微镜下仍可见较明亮的光泽, 而0.3%、0.4%和1%药液试验区的孢子在相差显微镜几乎均呈黑色, 完全失去光泽。从反应试管混合液的颜色观察, 作用5min后, 0.1%和0.2%浓度试验区的试管混合液呈乳白色悬浮液, 而0.3%、0.4%和1%浓度试验区的试管混合液呈透明状。光学显微镜下观察发现, 0.3%及以上浓度试验区的孢子明显变薄变透明, 与活性孢子区别明显, 在检毒时有可能被忽视。
对家蚕核型病毒多角体的消毒效果:以上各浓度药液处理病原10s内, 肉眼均可见到病原-消毒液混合液从混浊变得透明, 取样进行显微镜观察, 未能见到完整的多角体。
3 讨论
次氯酸钠是一种高效广谱的蚕用消毒剂, 对家蚕各种传染性蚕病病原均有显著的消毒效果。但次氯酸钠也存在不足:有效成分易降解。据调查结果显示:原浓度为6.83%的次氯酸钠溶液, 在夏季室内自然条件下放置1个月后, 其有效浓度降至4.88%, 降幅非常大。因此, 从化工厂购置回来后, 次氯酸钠必须尽快使用, 否则, 放置一段时间后再按常规方法直接配制的药液难以保证浓度, 消毒效果自然受到影响。
由于次氯酸钠具有强碱性和强氧化性的特点, 课题组在用p H试纸检测次氯酸钠酸碱度时发现, p H试纸的显色反应有别于一般化学溶液的特征。次氯酸钠溶液在与试纸反应时, 首先表现出强碱性特点:试纸颜色立即呈现紫色。但紫色在试纸上的保留时间很短, 只需1min时间, 甚至更短的时间, 紫色消失, 从而表现出其强氧化漂白的特性。通过充分观察还发现, 药物浓度在0.2%和0.3%之间的p H试纸的显色反应有明显的差异。因此, 通过p H试纸的显色反应特点, 可以快速直观地判断药物的浓度范围。
根据本试验消毒效果观察发现:0.3%及以上浓度的次氯酸钠溶液对孢子的消毒快速明显, 只需作用5min, 在光学显微镜下, 孢子变薄变透明, 容易与正常活性孢子区别。而在相差显微镜下, 区别更加明显, 孢子完全变黑失去光泽 (根据相差显微镜的成像特点可知, 病原在相差显微镜下变黑失去光泽可判定该病原已完全失活) 。而0.1%及以上浓度的次氯酸钠溶液均可快速融解病毒多角体外壳, 杀灭病毒。
次氯酸钠最早的研究结果表明:在试验室条件下, 只需0.1%有效氯消毒10min即可使孢子失去致病力, 0.4%有效氯消毒30min可使微粒子孢子溶解消失。考虑到农村生产条件的复杂性, 推荐该消毒剂的使用浓度为0.4%。
溶液pH值 第9篇
原料皮浸灰的主要目的是去除对于制革无用的表皮和毛，溶解部分纤维间质，皂化皮脂，膨胀皮蛋白纤维。石灰浸灰处理蓝湿皮，可进一步除去纤维间质及部分脱铬，使皮膨胀，松散胶原纤维，从而为后工序提供理想条件。氢氧化钙来源广、价廉、操作简便、溶解度低、作用温和，对胶原纤维束的分离作用适中，同时，Ca2+与胶原多肽链上的羧基形成交联，从而起到防止皮张过度膨胀作用，保护皮的结构[1]。
浸灰过程中皮块结构性质的变化主要有皮内纤维间质溶出，胶原纤维间和胶原分子链间距离增大，胶原肽链间的盐键、氢键等交联键被破坏，胶原纤维得到分散。浸灰对皮胶原的作用主要有胶溶效应(化学物质对胶原分子链间氢键等交联键的破坏作用)、电荷效应(胶原分子链在碱性溶液中带负电荷，链间的静电排斥作用使胶原结构破坏，往往引起充水作用)、水解效应(胶原结构中的共价键，主要是肽键发生水解作用)。这三种作用同时存在，前两种效应与纤维的松散和皮的膨胀程度密切相关，因此浸灰过程的好坏取决于对胶溶效应和电荷效应的控制和平衡，而水解作用应控制在最小程度。浸灰碱膨胀主要是以电荷膨胀为主，皮在碱溶液中使肽链侧基带同一种符号的电荷，而这些同号的电荷互相排斥，增大了胶原纤维间的距离而使生皮发生膨胀[2,3]，表现为皮的厚度增加，皮纤维得到分散，非纤维蛋白的溶解、脂肪的乳化[4]。
尿素对石灰乳悬浮稳定性有一定的保护作用，对氢氧化钙有一定的增溶作用且抑制皮在浸灰过程中的膨胀，松散胶原纤维[5]。尿素进入皮纤维内部后与水反应后放出气体，使体积增大，纤维松散。Ca(OH)2水溶液中OH-有很强的脱鞣能力，加入尿素可提高反应速率。因为尿素能使铬革在碱性条件下加速膨胀，使胶原纤维疏松、溶胀，同时OH-进入交联蛋白分子内界，从而加速脱鞣反应。在热的碱性溶液中，尿素不但能促进破坏蛋白质分子次级键的作用，其自身也有这种作用[6]。
2 实验部分
2.1 主要仪器与材料
2.1.1 主要仪器
DDS-11A数显电导率仪(上海雷磁新泾仪器有限公司);PHS-3C精密pH计(上海雷磁仪器厂);HZS-H恒温水浴振荡器(哈尔滨市东联电子技术开发有限公司)。
2.1.2 实验材料
黄牛蓝湿革，济南鲁日均达皮革有限公司;氢氧化钙，分析纯，天津市化学试剂三厂;浸水酶NM，北京泛博科技有限责任公司;尿素，分析纯，天津市申泰化学试剂有限公司。
2.2 实验方案
2.2.1 蓝湿革浸灰工艺
（1）浸水
水2000%，5%浸水酶NM，温度20℃，时间11 h。
(2）浸灰
水2000%，10%Ca(OH)2，温度20℃，时间48 h。在Ca(OH)2用量相同的前提下，分别加入0、5%、10%、15%、20%尿素溶液。
2.2.2 浸灰过程溶液pH的变化
测定反应过程中溶液pH的变化。
2.2.3 蓝湿皮浸灰过程电导率的测定
测定反应过程中溶液电导率的变化。
3 结果与讨论
3.1 蓝湿革浸灰过程pH变化
蓝湿革浸灰过程尿素用量及反应时间对pH的影响见图1，处理后皮块柔软度及松散度见表1。
由图1可知，10%Ca(OH)2和10%Ca(OH)2+5%尿素pH值变化趋势一致，其原因可能是：单独加Ca(OH)2，前3 h Ca(OH)2与皮表面胶原反应，在皮块表面发生脱铬，生成氢氧化铬沉淀及胶原钙，溶液中胶原钙使pH值略有升高。随反应的进行，Ca(OH)2进入皮内，脱铬消耗OH-，从而使pH值略有下降。随时间的增加，反应生成大量胶原酸钙，使Ca(OH)2溶解度增大，悬浮液中未溶解的Ca(OH)2继续溶解，因而使溶液pH值再次上升。4 h后，皮块纤维间隙增大，使离子进入内界速度加快，由于脱铬消耗大量OH-，尿素分解生成的氨气进入纤维间隙，溶液pH值急剧下降，最终反应生成胶原钙及铬的沉淀物，pH值比开始时略有升高;加入少量尿素(5%)，与单独浸灰变化趋势基本一致，尿素作用表现的比较微弱，但对pH值有一定缓冲作用。
当Ca(OH)2用量为10%，尿素用量分别为10%、15%、20%时，pH变化趋势一致。1 h时尿素用量大pH值高，其原因是尿素对Ca(OH)2增溶作用[4]。但随着尿素与Ca(OH)2的反应，消耗大量Ca(OH)2，使溶液pH值略有下降。2～3 h时随着Ca(OH)2及尿素进入皮纤维间隙，OH-脱铬生成胶原酸钙及氢氧化铬沉淀物，大量胶原酸钙的生成对Ca(OH)2有一定的增溶作用，悬浮液中Ca(OH)2溶解，使pH值再次上升。后由于Ca(OH)2的大量消耗(OH-脱铬)及尿素分解生成氨气进入皮纤维间隙，使溶液的pH值急剧下降。最终反应体系内以胶原钙、Ca(OH)2及胶原水解物形式存在，pH值迅速上升并最终达到较平稳状态，pH值比开始时低。尿素用量大，pH值低，由于与尿素反应消耗的Ca(OH)2多，且纤维松散有利于Ca(OH)2渗透及反应。结合图1和表1可知，尿素用量为15%时对pH值缓冲效果最好，皮块柔软，松散程度也较好。
3.2 蓝湿革浸灰过程电导率变化
蓝湿革浸灰过程尿素用量及反应时间对电导率的影响见图2。
由图2可知，当Ca(OH)2用量为10%，尿素用量分别为5%、10%时，电导率变化趋势一致，前6 h略有升高，后迅速降低。其原因可能是：前6 h Ca(OH)2与尿素反应，生成的离子在溶液中，随着反应进行，离子进入皮纤维间隙，且OH-脱铬生成氢氧化铬沉淀，电导率急剧下降。随着尿素的加入，纤维松散有利于离子进攻及脱铬，电导率下降幅度增大。
当Ca(OH)2用量为10%，尿素用量为15%、20%时，前6 h电导率几乎不变，6 h后降低，且尿素用量大，电导率低。6 h前，尿素对系统的缓冲使得电导率比较稳定，且反应主要在溶液中进行，尿素和Ca(OH)2反应离子数比较稳定。6 h后离子进入皮块内界，且OH-脱铬生成氢氧化铬沉淀，电导率急剧下降，6 h后反应剧烈，对皮块结构破坏比较严重。
前6 h,Ca(OH)2与尿素反应剧烈，与皮块反应少，尿素用量15%～20%消耗Ca(OH)2多，后与皮块反应。
4 结论
尿素对浸灰过程pH具有缓冲作用，尿素用量15%对pH缓冲效果最好，反应条件温和，尿素的加入可使皮块柔软，增大纤维间隙，松散胶原纤维。
摘要：通过对蓝湿革浸灰反应过程中溶液的pH值及电导率变化的测定,探讨了尿素用量对浸灰体系pH的影响。结果表明,浸灰时加入尿素,对体系的pH值有很好的缓冲作用,尿素用量为15%时,对浸灰体系pH缓冲效果最好。尿素的加入对松散胶原纤维有一定作用。
关键词：尿素,浸灰,缓冲作用
参考文献
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