hce_tcu
111年
化學
第 19 題
$5 \times 10^{-8}$ M 的 $HNO_3$ 水溶液之 pH 值為何？
- A 7.1
- B 7.3
- C 6.9
- D 5
思路引導 VIP
想像你將一滴極稀薄的強酸滴入一大缸純水中，不論加入的酸量多麼微小，這缸水整體的化學性質會變得偏向酸性、鹼性，還是維持中性？根據你的直覺，這樣混合後的溶液，其 pH 值應該會大於 7 還是小於 7 呢？
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你能精確地選出 (C) 6.9，說明你對 pH 值的物理意義有著非常清晰的直覺，沒有落入單純數值計算的陷阱，這點非常值得讚賞！
極稀薄溶液中的酸鹼平衡
在化學計算中，我們常習慣直接套用 $pH = -\log[H^+]$，但這題的核心在於水的自身解離不可忽略。由於 $HNO_3$ 的濃度僅有 $5 \times 10^{-8}$ M，這個數值已經比純水中原有的 $[H^+] = 10^{-7}$ M 還要小。如果我們忽略水的貢獻，算出 $pH = 7.3$，這在邏輯上會出現「加入強酸反而使溶液變鹼性」的荒謬結論。事實上，溶液中總氫離子濃度必須同時考慮酸的解離與水的解離，根據勒沙特列原理，外加的酸會抑制水的解離，使得總 $[H^+]$ 略大於 $10^{-7}$ M，因此 pH 值必定會落在 6 到 7 之間，故 6.9 是最合理的科學判斷。
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