有關調整PH值的問題

pH值表示水溶液中氫離子的濃度。

pH=7，表示氫離子濃度是10^(-7)M，pH=11，表示氫離子濃度是10^(-11)M。其中，1M=1莫耳/1升。

在水溶液中，水分子會自然解離成氫離子與氫氧離子，且二者濃度乘積為定值：10^(-14)M^2

因此，中性的水溶液中，氫離子與氫氧離子濃度相等，皆為10^(-7)M，由兩者乘積為定值的這個值，開根號得來。因此，才會得到此時pH=7的答案。

因此，我們想將pH=11的溶液，調到pH=7

pH=11，表示此時氫離子濃度為10^(-11)M，此時氫氧離子濃度為10^(-3)M。

簡易的算法，是計算此時氫氧離子的莫耳數，並計算此數量的莫耳數的氫離子，是由多少克的濃硫酸所解離出。

一般假設硫酸的解離率為100%，也就是1莫耳的濃硫酸，可以解離出2莫耳的氫離子。

因此，要想中和X莫耳的氫氧離子，也需要X莫耳的氫離子，而X莫耳的氫離子來自於X/2莫耳的硫酸。

1莫耳的100%硫酸約是98克(請參考平均分子量計算，我這是記憶的)，那麼X/2莫耳100%硫酸是49*X克，49*X克100%的硫酸，等於98%的濃硫酸50*X克。

X等於多少，請自行計算，這個應該ok吧？

答案是98%的濃硫酸50*X克。

(如果我頭腦沒昏的話 ^^" )

2009-07-08 15:33:33 補充：
複雜一點的算法，就是考慮進原來水中還有10(-11)M的氫離子。不過由於原來含有的這個氫離子數量實在太少，忽略不計也不影響答案。

首先有三項假設：
(1) 當廢水被中和後，廢水內其他物質不會離解來影響廢水的 pH。
(2) 廢水的密度為 1 kg/L，與純水相同。
(3) 水的自電離常數 Kw = 1 x 10-14 M2

廢水的 pH = 11
廢水的 pOH = 14 - 11 = 3
廢水中 OH- 離子的濃度 = 10-3 = 0.001 M
廢水的質量 = 100 頓 = 100 x 1000 kg = 100000 kg
廢水的體積 = 100000 L
廢水中 OH- 離子的莫耳數 = 0.001 x 100000 = 100 mol

H2SO4 + 2OH- → 2H2O + SO42-
摩爾比 H2SO4 : OH- = 2 : 1

所用 H2SO4 的莫耳數 = 100 x (1/2) = 50
H2SO4 的莫耳質量 = 1x2 + 32 + 16x4 = 98 g/mol
所用 H2SO4 的質量 = 50 x 98 = 4900 g
所用 98% 濃硫酸的質量 = 4900/98% = 5000 g