pH 测量给出的是关于溶液的证据。要把它与物质类别联系起来,你必须说明溶解了什么,以及这种物质在水中的行为。
本课属于混合任务中的化学推理。下面的数据是为教学虚构的,并已标明。危险性只做概念性的讨论。
怎样解读酸性证据?
先把 pH 当作第一条线索。
- pH 小于 7: 酸性。溶解的非金属氧化物(例如二氧化硫)是常见的原因。
- pH 等于 7: 中性。纯水和许多盐溶液属于这一类。
- pH 大于 7: 碱性。可溶的金属氢氧化物,或溶于水的金属氧化物,是常见的原因。
然后问自己:第二条什么证据可以支持这个结论?例如用已知的碱或酸做中和。
例题(虚构数据)
一位学生在工厂附近收集雨水,并把废气通入蒸馏水中。纯蒸馏水的 pH 是 7.0。测量结果如下:
| 样品 | pH |
|---|---|
| 蒸馏水,通气前 | 7.0 |
| 通入废气后,读数 1 | 3.1 |
| 通入废气后,读数 2 | 3.0 |
| 通入废气后,读数 3 | 3.2 |
接着用标准碱溶液中和这份酸性溶液。三次滴定分别用了 20.1 cm³、19.9 cm³ 和 20.0 cm³。
题目: 废气中含有哪一类物质?这个结论有多可靠?
第 1 步,写出证据。 pH 从 7.0 降到约 3.1。三个读数最多相差 0.2,所以是一致的。
第 2 步,解读。 pH 约为 3 表示溶液呈酸性,所以气体与水反应生成了酸。这支持酸性氧化物,也就是非金属氧化物。
第 3 步,检查重复结果。 平均滴定体积 = (20.1 + 19.9 + 20.0) ÷ 3 = 60.0 ÷ 3 = 20.0 cm³。数值很接近,所以结果可靠。
第 4 步,限定结论。 pH 说明气体生成了酸,但没有说出究竟是哪种气体。要确定它,还需要进一步测试。
要提防的错误
错误答案:“pH 是 3,所以这种气体是二氧化硫。”
这位学生指名了一种气体,但好几种非金属氧化物都会形成酸性溶液,数据无法把它们区分开。纠正的办法是写出证据支持的类别(“酸性氧化物”),并说明要确定具体的气体还需要另一个测试。第二个常见错误是说“气体是酸”,其实呈酸性的是溶液。
自我检测
1. 溶液 A 的 pH 是 12.4,溶液 B 的 pH 是 6.8。分别描述它们。
查看答案
A 呈碱性,因为 pH 大于 7。B 呈弱酸性,因为 pH 小于 7 但很接近 7。
2. 三次滴定体积是 21.4 cm³、21.0 cm³ 和 21.2 cm³。求平均值。
查看答案
总和 = 21.4 + 21.0 + 21.2 = 63.6。平均值 = 63.6 ÷ 3 = 21.2 cm³。
3. 把一种金属氧化物加入水中,pH 升到 12。这提示哪一类物质?为什么这还不是证明?
查看答案
这提示它是溶于水形成碱的金属氧化物,因为溶液呈碱性。但这不是证明,因为其他碱性物质也可能得到同样的 pH,所以再做一个测试会让结论更可靠。
接下来学什么?
接着学习区分两个化学测试中的观察与推断,练习把看到的与得出的结论分开。你可以回到解读分离步骤,看另一类关于方法的推理,混合练习里也有一道酸性案例题。
如果你的结论超出了证据所能支持的范围,我们的老师可以在一对一线上综合科学补习中帮你设定这个界限。