这个计算器能做什么
本工具用于计算强酸或强碱稀释后的pH值。强酸(如盐酸HCl、硝酸HNO₃,以及作为初步近似的硫酸H₂SO₄)和强碱(如氢氧化钠NaOH、氢氧化钾KOH)在水中完全电离,因此它们的氢离子或氢氧根离子浓度等于溶质的摩尔浓度。稀释会降低这一浓度,使pH值逐渐趋近于7。
使用方法
首先选择溶液类型是强酸还是强碱。然后输入初始摩尔浓度C1(mol/L)、初始体积V1,以及加入溶剂后的最终体积V2。注意V1和V2必须使用相同的单位。计算器会返回稀释后的浓度C2、对应的pH值和pOH值。
公式解析
稀释过程中溶质的物质的量保持不变,由此得到经典关系式\(\text{C}_1 \cdot \text{V}_1 = \text{C}_2 \cdot \text{V}_2\),即\(\text{C}_2 = \frac{\text{C}_1 \cdot \text{V}_1}{\text{V}_2}\)。对于一元强酸,\([\text{H}^+] = C_2\),
$$\text{pH} = -\log_{10}(C_2)$$对于强碱,\([\text{OH}^-] = C_2\),因此 \(\text{pOH} = -\log_{10}(C_2)\),
$$\text{pH} = 14 - \text{pOH}$$(在25℃下,水的离子积pKw = 14)。
实例演算
取10 mL浓度为0.1 mol/L的盐酸,稀释至100 mL。则
$$C_2 = \frac{0.1 \times 10}{100} = 0.01 \text{ mol/L}$$$$\text{pH} = -\log_{10}(0.01) = 2$$原本pH为1的酸,经过10倍稀释后,pH升至2。
常见问题
这个工具适用于弱酸吗?不适用。弱酸和弱碱只能部分电离,计算其pH值需要用到酸解离常数Ka并进行平衡计算。
为什么大量稀释后pH会趋近于7?随着浓度下降,水的自偶电离的贡献变得不可忽略。本简化模型假设溶质起主导作用;在浓度极低时,真实pH会接近7。
计算假设的温度是多少?25℃,此时pKw = 14,用于在pH与pOH之间换算。