考慮水提供質子的強酸溶液

化學原理啟迪186

1.       雖然標準「強酸」的質子濃度[H⁺]取決於強酸（例如0.1M HCl），但也有些情況必須把「水」提供的「質子濃度」列入考慮。舉例來說，1.0×10^－7M HNO3硝酸溶液。這種「強酸」的溶解度很高，在平衡狀態下水對整體的質子濃度[H⁺]有一定貢獻。

2.      因為從「硝酸HNO3」而來的H⁺會影響「水」的平衡位置，所以整個溶液的質子濃度將不會是1.0×10^－7M + 1.0×10^－7M =2.0×10^－7M 。而是質子濃度[H⁺]在1.0×10^－7M和2.0×10^－7M之間。

3.      我們可用以下的電荷平衡原理計算出精確的質子濃度[H⁺]

[正電荷]＝[負電荷]

4.      依據這個原理，我們得知

[H⁺]＝[NO3^－]+[OH^－]

5.      以上的關係，再依據離子積常數Kw調整成

[H⁺]＝[NO3^－]+（Kw／[H⁺]） 

或 （[H⁺]²－Kw／[H⁺]）＝[NO3^－]

6.      硝酸溶液含有的1.0×10^－7M HNO3硝酸，意思是硝酸離子濃度[HNO3^－] 1.0×10^－7M＝。輸入這個數值，我們解開以上的公式得到[H⁺]=1.6×10^－7M。

7.      計算過程：

(1)   利用猜近似值的方法尋找最可能的答案。

(2)   我們知道（[H⁺]²－Kw／[H⁺]）＝[NO3^－]，[NO3^－]= 1.0×10^－7M，假設[H⁺]=x ，那麼需要破解的方程式就是 

x²－1.0×10^－14／x＝1.0×10^－7M

(3)   我們知道[H⁺]=x在1.0×10^－7M和2.0×10^－7M之間，先猜這個數值間距的中間數值1.5×10^－7，如果太大就往下調整，如果太小再往上調整。

(4)   假設x=1.5×10^－7 代入方程式得到

｛（1.5×10^－7）² －1.0×10^－14｝／1.5×10^－7

＝（2.25×10^－14－1.0×10^－14）／1.5×10^－7

＝0.83×10^－7≠1.0×10^－7

與預估的數值不符。

(5)   因為計算的結果數值太小，所以我們猜的時候，應該把數值調高一點，假設x=1.6×10^－7 代入方程式得到

｛（1.6×10^－7）² －1.0×10^－14｝／1.6×10^－7

＝（2.56×10^－14－1.0×10^－14）／1.5×10^－7

＝0.98×10^－7＝1.0×10^－7

與預估的數值一樣。

(6)   x=1.6×10^－7M 所以質子濃度[H⁺]=1.6×10^－7M

8.      這個方法適用於所有強酸（雖然一般的濃度計算不需要這麼做）。它也可以用來計算強鹼的pH值。

n   翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》

徐弘毅：

1.      某些酸雖然稱為強酸，但是溶解在水中的數量太少，稀釋之後幾乎跟水的酸性差不多，因此計算pH酸性的時候，必須考慮水的酸性。

2.      中國的經濟成長率雖然很高，但是中國的人口很多，平均起來每一個人實際上沒有賺多少錢，所以物價波動（通貨膨脹）對百姓的影響就很大。

3.      有些知識份子表面上看起來蠻有學問，但是如果他們一旦有了權力，要照顧許多社會大眾的時候，就顯得知識相當地不夠用，接近無能。例如，馬政府的官員都有高學歷，但是行政院沒有一個部會「行政效率」有能力通過國際ISO認證，政策錯誤百出，浪費民脂民膏。

4.      為什麼台灣鐵路局狀況很多？因為歷屆的交通部長的知識水準都太差，不足以解決國營事業的癌症；為什麼台灣的道路一天到晚坍方？因為交通部所有的文官都太無能、太無知、太愚蠢。簡單地說，他們過去所學的，不足以解決台灣所有的交通問題。

5.      扁政府時期有很多事情做不好，例如水庫淤積無法防洪防災。那馬政府執政的這三年有改善嗎？幾乎沒有，有些地方還惡化，為什麼？因為沒有「準備好」，卻說謊說準備好了，他們那麼一丁點知識就自以為是、自我感覺良好，結果不堪實際的檢驗。

6.      為什麼台灣的校園霸凌那麼多？因為教育部長跟馬英九上台之前，沒有「準備好」，卻到處說謊，說他們已經可以完全執政、完全負責，結果三年來校園霸凌不斷，老師欺凌學生不斷。知識就是力量，但是整個教育部的官員顯現出是一群無知無能的人，他們的知識程度只能改變自己的家庭環境，沒有辦法改變整體的教育環境。

7.      李遠哲在美國柏克萊大學是頂尖的，為什麼在台灣社會顯得無能？因為柏克萊大學除了李遠哲以外，還有其他非常頂尖的大師；但是台灣的國立大學大部分的教授是智障、是被國民黨酬庸當樁腳用的，根本不是學者。