本文討論了 pH 值的計算與意義，指出 pH 值衡量氫離子濃度，並描述了酸性、中性和鹼性溶液的特徵。強酸和強鹼在特定條件下可能有 pH 值小於 0 或大於 14，文中還提供了多個例子和計算。最後，強調 pH 值的計算和酸鹼中和反應的重要性。

1. pH 值計算 「酸」 (acidity) ，是測量 H3O ＋ 濃度， pH 值 = - log10 氫離子莫耳濃度， 即 pH ＝－ log 〔 H3O ＋ 〕， 測 pH 值，可得知酸鹼度。 現今已知傳統的強酸和強鹼在工業條件下 ( 高溫高壓 ) 所得的 pH 可能為負數亦可以超過 14 ， 負數表示 <H + > 濃度大於 1 。大於 14 表示 <OH - > 濃度大於 1 。 ( 其實 pH = 0 也是正常的 <H + > = 1 ) pH 值可能會小於 0 或大於 14 。

2. pH 值之範圍介於 0 ～ 14 之間， pH 值＝ 7 時表中性， pH 值＞ 7 為鹼性， ＜ 7 為酸性； pH 值之單位是用對數表示， △ pH ＝ 1 其強度就差 10 倍， pH 3 就比 pH 4 酸性強了 10 倍。 牛奶略小於 7 ，番茄汁略大於 4 ，醋約 3 ，檸檬汁為 2 ，一般雨水則為 5 左右。

3. 酸性、中性及鹼性溶液的〔 H ＋ 〕及〔 OH － 〕： (1) 若在純水中加入食鹽、糖等中性物質後。 〔 H ＋ 〕＝〔 OH － 〕＝ 10 -7 M 。 水溶液呈中性 。 (2) 若在純水中加入鹽酸、食醋等酸性物質後。〔 H ＋ 〕＞ 10 -7 M ＞〔 OH － 〕。 水溶液呈酸性性 。 (3) 若在純水中加入氫氧化鈉、肥皂等鹼性物質後。〔 H ＋ 〕＜ 10 -7 M ＜〔 OH － 〕。 水溶液呈鹼性 。

4. ex ： 0.01 M 的 HCl 水溶液，其 [H3O + ]= ？ [OH - ]= ？ pH= ？ pOH= ？ 解： HCl 水溶液的解離方程式如下： HCl + H 2 O -> H3O + + Cl - 因 HCl 為強酸，所以完全解離， [H3O + ] = 0.01 M = 10 -2 M, pH=2 [OH - ] = 10 -14 /10 -2 = 10 -12 M, pOH=12 25℃ Kw = [H3O + ]x[OH - ] = 10 -14 M pH + pOH = 14

5. 思考： 10 -1 M HCl 溶液其 pH 值 =1 10 -8 M HCl 溶液其 PH 值 =? 講解： PH 值就是酸鹼值， PH=7 是中性（純水） ， PH>7 是鹼性， PH<7 是酸性。 PH 值愈大，鹼性愈強， PH 值愈小，酸性愈強。

6. 在 0.02mol/L 的 HCl 溶液中，由水電離出來的 [H + ] 爲多少？其 pH 值又是多少？ 某溶液中由水電離産生的 [H + ]= 1 x 10 -9 mol/L ，其溶液的 pH 值是多少？ NaOH 溶液中由水電離産生的 [OH - ]= 1 x 10 -9 mol/L ，其溶液的 pH 值是多少？ pH = 5 的鹽酸用水稀釋 10 倍、 100 倍、 10000 倍，其溶液的 pH 值各爲多少？ 在 pH=4 的醋酸溶液中，其 [OH - ] 濃度是多少？ 分組討論：

7. ex ： 下列物質的 水溶液 ，何者的 pH 值＜７？ （１）ＮＨ 3 （２）ＳＯ 3 （３）ＮａＨＣＯ 3 （４）Ｎａ 2 ＣＯ 3 ex ： 下列化合物何者加入純水中，會減少水溶 液中氫離子的濃度 ? （１）Ｎａ 2 ＣＯ 3 （２）ＣＨ 3 ＣＯＯＨ（３）ＣＯ 2 （４）ＮａＣｌ 。

8. 不同的酸有不同的解離常數，假設是單質子酸且完全解離，強酸強鹼強電解質鹽類 既每一個酸分子溶於水都解離出一個氫離子； 相同重量下，不同的密度會有不同的體積， 假設密度接近水 =1 的話，這樣一公噸的酸液約等 於一千公升的體積， 假設 45% 的氫氧化鈉是指重量百分比濃度 45% 。氫氧化鈉 (sodium hydroxide) ， 化學式為 NaOH ， 分子量 40 ，密度 2.13 。 深度講義

9. 按照上述條件計算： pH=2 就是指氫離子濃度為 10 -2 M ， 1000 公升的溶液中氫離子含量為 1000 L x 0.01 M = 10 mol 而假設氫氧化鈉也是完全解離，欲完全中和必須有等量的鹼， 溶液才會呈現中性的 pH 7 即 NaOH 的含量也必須為 10 mol ， 若 1Kg 45%NaOH 溶液含有 450g NaOH -> 450/40 = 11.25 mol 則 W x 45% / 40 = 10 mol W ≒ 888.889 g 所以需要加入 888.889 克的 45% NaOH pH=2, [H+]=10^-2 1T=10^3L H+=[H+]*10^3L=10 mole 要中和 10 mole H+, 要 10 mole OH- NaOH 10 mole = 10*(23+1+16)=400g 溶入 45%, 需要總重 400g/0.45=889g 所以加入 45% 氫氧化鈉溶液 889g

10. 下列哪一種酸液和同體積 0.1M 的 NaOH 溶液混合後可得較大的 PH 值 ? 甲 . 0.1M H 2 SO 4 乙 .0.1M HCl 丙 .0.1M HNO 3 丁 .0.1M CH 3 COOH PH 值是衡量氫離子濃度的指數。 〔 H ＋ 〕＝ 10 -n M ， PH ＝ n 。 〔 H ＋ 〕：氫離子的容積莫耳濃度。 〔 H ＋ 〕＝ 10 -3 M ， PH ＝ 3 。 PH 值不一定是整數，可以是小數。不一定是正數，可以是負數。 〔 H ＋ 〕＝ 3×10 -3 M ， 10 -2 ＞ 3×10 -3 ＞ 10 -3 PH ＝ 2~3 。

11. 重點整理： 當在 298K （ 25℃ ）的時候，水的離子積， Kw = [H + ][OH - ]=10 -14 因為 log K w = log [H + ] + log [OH - ] ， 所以此時 pOH=14 － pH 。 2H2O -> H3O + + OH - [H3O + ] = [OH - ] = 10 -7 M (25 。 C ) Kw = [H3O + ]x[OH - ] = 10 -14 M 2 水溶液中，氫離子 (H + 或 H3O + ) 與氫氧根離子 (OH - ) 濃度關係： 酸性溶液－ [H3O + ] > 10 -7 M > [OH - ] 中性溶液－ [H3O + ] = 10 -7 M = [OH - ] 鹼性溶液－ [H3O + ] < 10 -7 M < [OH - ] Kw = [H3O + ]x[OH - ] = 10 -14 M 2 pH 或 pOH 值的計算： pH = -log10[H3O + ] pOH = -log10[OH - ] 因 Kw = [H3O + ]x[OH - ] = 10 -14 M 2 ，故： pH + pOH = 14 水溶液中， pH 值與 pOH 值的關係如下： 酸性溶液－ pH < 7, pOH > 7 中性溶液－ pH = 7, pOH = 7 鹼性溶液－ pH > 7, pOH < 7

12. 回家作業： pH=0 的 HCl 溶液 1ml ， pH=13 的 NaOH 溶液 10ml ，兩者混合均勻，求溶液 pH 值 ? 回家作業： pH=2 H 2 SO 4 100ml 和 0.02M NaOH 溶液 50ml ，兩者是否能完全中和 ? Na 2 SO 4 的莫耳濃度 =?M

13. 參考資料 溶液的 pH 值 §13-3 酸鹼的濃度 實驗十 八十六學年度大學入學考試化學科試題 2004 年國際化學奧林匹亞競賽 九十二學年度台灣省南區數學及自然學科競賽化學科實驗試題