pH 标度：0 到 14 的酸碱刻度

“这个溶液是酸性还是碱性”只是第一步，更有用的是知道它大概几号位。这个模拟把柠檬汁、可乐、纯水、肥皂水、氨水依次放到 0～14 的色带上，让 pH 从一个抽象数字变成一把尺子。

实验目的

本模拟对应的学习目标：

• 记住 pH ＜ 7 显酸性、pH ＝ 7 中性、pH ＞ 7 显碱性；
• 知道 pH 越小酸性越强、越大碱性越强；
• 说出常见液体的大致 pH 范围；
• 掌握测定 pH 的常用方法和正确操作。

如何操作

1. 拖动“换一种液体”滑块，从柠檬汁一路换到家用氨水。
2. 每换一种，先自己猜它是酸性还是碱性，再看指针落在色带的哪一段。
3. 找出 pH 最接近 7 的那几种（纯水、牛奶）。
4. 记下几种日常会接触的液体的 pH，让学生回家用 pH 试纸验证一次。

实验现象

学生通常会看到下面这些现象，可以逐条核对：

• 柠檬汁、食醋、可乐落在色带左端的红橙区，pH 约 2～3，酸性较强。
• 纯水指针正好停在 7，中性；牛奶略偏酸（约 6.5）。
• 小苏打溶液约 8.3、肥皂水约 10、家用氨水约 11～12，落在右端蓝紫区，显碱性。
• 指针每向左移动一格，酸性明显增强，而且是十倍级的增强。

实验原理

pH 是表示溶液酸碱性强弱的定量标度，常用范围 0～14。pH ＜ 7 显酸性，pH ＝ 7 中性，pH ＞ 7 显碱性。

pH 反映溶液中氢离子的浓度：pH = −lg c(H⁺)。这是对数标度，所以 pH 每减小 1，H⁺ 浓度增大到原来的 10 倍。

酸溶液中 H⁺ 浓度大于 OH⁻，碱溶液中反之。酸与碱作用生成盐和水叫中和反应，实质是 H⁺ + OH⁻ → H₂O，反应会使 pH 向 7 靠近。

测量方法有三种：pH 试纸，用玻璃棒蘸取待测液滴在试纸上，与标准比色卡对照，读数为整数；酸碱指示剂：石蕊遇酸变红、遇碱变蓝，无色酚酞遇碱变红、遇酸不变色，只能判断酸碱性而读不出具体数值；pH 计最精确。

操作要点：不能把 pH 试纸直接伸进待测液中，那会污染试剂瓶里的溶液；也不能先用水润湿试纸，那等于稀释样品，使读数偏向 7。

常见误区

• “pH 越大酸性越强” —— 反了，pH 越大碱性越强。
• “显酸性的溶液就一定是酸” —— 某些盐溶液（如氯化铵）也显酸性。
• “pH 一定落在 0～14 之间” —— 极浓的强酸强碱可以超出这个范围，只是中学不涉及。

应用与延伸

• 土壤 pH 决定种什么作物：茶树、蓝莓喜酸，大多数蔬菜喜中性偏微酸；酸性土壤常撒熟石灰改良。
• 人体血液 pH 稳定在 7.35～7.45，胃酸约 pH 1.5；洗发水标“弱酸性”是为了接近头皮的 pH。
• 酸雨（pH ＜ 5.6）腐蚀建筑、危害作物；养鱼、游泳池、食品发酵都要监控 pH。

模拟里 11 种液体的数字

滑块上的 11 种液体并不是随手排的，它们的 pH 取的是常见的测量值。把它们和纯水比一比，能看出对数标度有多“陡”：

表里有两处容易让学生意外：海水是弱碱性的，不是中性；咖啡喝起来“酸”，其实比橙汁温和一百倍。让学生先猜再看，记忆会牢得多。

回家用 pH 试纸验证时要提醒两点：试纸读的是整数，牛奶测出 6 或 7 都算对；可乐放掉气再测，结果会比刚开瓶时略高，因为溶解的二氧化碳跑掉了一部分。

pH 与浓度的两道算术题

对数标度的算术可以很简单。第一题：把 pH = 2 的稀盐酸加水稀释 10 倍，H⁺ 浓度变成原来的十分之一，pH 升到 3；稀释 100 倍就是 pH 4。但稀释一万倍时不会得到 pH 6 再往上到 7 以上，因为水本身也会电离出少量 H⁺，酸溶液无论怎么加水都只会无限接近 7、不会越过 7，碱溶液同理从另一侧接近 7。第二题反过来用上面的表：牛奶 6.6 和纯水 7.0 只差 0.4，H⁺ 浓度比是 10 的 0.4 次方，约 2.5 倍，所以牛奶只是“略偏酸”；而可乐 2.5 和牛奶 6.6 差 4.1，浓度差一万多倍，这才叫酸性饮料。

课堂上怎么用这个模拟

先把滑块停在“可乐”，让学生只看颜色不看读数，猜它和白醋谁更酸，再揭晓 2.5 和 2.9；接着跳到“海水”，多数人会猜中性，读数 8 会引出“为什么海水偏碱”的讨论。最后让学生按酸性从强到弱把 11 种液体排一遍序，课后用 pH 试纸测家里的三种液体，把结果带回来对照。

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