酸碱溶液中氢离子浓度的计算PPT优秀资料

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,5-3 酸碱溶液中氢离子浓度的计算,一、强酸（碱）溶液H,+,浓度的计算,现以HCl为例讨论。,在HCl溶液中存在以下离解作用：,HCl=H,+,+C1,-,H,2,O=H,+,+OH,-,该溶液体系的PBE式为：,H,+,OH,-,+Cl,-,c+K,W,/H,+,H,+,=c+(c,2,+4K,w,),1/2,/2 (1),一般只要HCl溶液的浓度c10,-6,molL，可近似求解。,H,+,OH,-,+Cl,-,Cl,-,=c,pH=-lgc,式（,1,）即为,H,+,的精确计算式。,一元强碱溶液,pH,的计算,同样对于,NaOH,溶液也按上述方法处理。即,c,10,-6,molL,-1,OH,-,c pOH,-logc,c,10,-6,molL,-1,OH,-,c+(c,2,+4K,w,),1/2,/2,二元强酸溶液,pH,的计算,下面讨论,H,2,SO,4,溶液酸度的计算，在,H,2,SO,4,溶液中存在如下离解平衡：,H,2,SO,4,H,+,+HSO,4,-,K,a1,=,1,HSO,4,-,=H,+,+SO,4,2-,K,a2,=1.210,-2,由硫酸的离解常数可知，其第一级离解很完全，第二组离解不甚完全，因此其酸度的计算不能简单地按一元强酸来处理。其,PBE,为：,H,+,OH,-,+HSO,4,-,+2SO,4,2-,忽略水的离解时：H,+,=c+SO,4,2-,即,SO,4,2-,=H,+,-c,(,1),又由物料平衡得：,c,HSO,4,-,+SO,4,2-,或 HSO,4,-,=c-SO,4,2-,2c-H,+,(2),将式,(1),和式,(2),代入式,K,a2,=H,+,SO,4,2-,/HSO,4,-,得：,H,+,2,-(c-K,a2,)H,+,-2cK,a2,0 (3),解方程：H,+,=(c-K,a2,)+(c-K,a2,),2,+8cK,a2,1/2,/2,二、一元弱酸碱溶液,pH,的计算,（一）一元弱酸溶液,一元弱酸,HA,的,PBE,为：,H,+,=A,-,+OH,-,=cKa/(H,+,+K,a,)+OH,-,或,H,+,2,=cK,a,H,+,/(H,+,+K,a,)+K,W,或由,MBE,：,c,a,=HA+A,-,A,-,=H,+,-OH,-,=H,+,-K,W,/H,+,(1),HA=c,a,-A,-,=c,a,-H,+,+K,W,/H,+,(2),有,HAK,a,=H,+,A,-,(1)、(2),代入上式并整理得到一个含,H,+,的一元三次方程式：,K,a,(c,a,-H,+,)=H,+,(H,+,-K,w,/H,+,)(3),即,H,+,3,+K,a,H,+,2,+(K,W,c,A,+K,W,),H,+,-K,a,K,w,=0,此式为考虑水的离解时，计算一元弱酸,HA,的精确公式。解这种方程较麻烦。在分析化学中为了计算的方便，根据酸碱平衡的具体情况常对作近似处理。,讨论：,1.,当,K,a,和,c,不是很小，即一元弱酸溶液的浓度不是很稀时，在这种情况下，弱酸的离解是溶液中,H,+,的主要来源，水离解的影响较小。（,K,w,/H,+,0,）。,即：,c,a,K,a,20K,W,，,c,a,/K,a,400,时,H,+,=-K,a,+(K,a,2,+4c,a,K,a,),1/2,/2,2.当K,a,和c不是很小,且c,a,Ka时，不仅水的离解可以忽略，而且弱酸的离解对其总浓度的影响可以忽略。(K,w,/H,+,0，c,a,-H,+,0)。,即,c,a,K,a,20K,W,，,c,a,/K,a,400,时,H,+,=(c,a,K,a,),1/2,3.,当酸极弱或溶液极稀时，水的离解不能忽略。,(c,a,K,a,K,W,c-(H,+,-OH,-,),c),即,c,a,K,a,20K,W,，,c,a,/K,a,400,时,H,+,=(c,a,K,a,+K,w,),1/2,(,二,),一元弱碱（,B,）溶液,PBE,为：,HB,+,+H,+,=OH,-,同理：,1,当,c,b,K,b,20K,W,，,c,b,/K,b,400,时,OH,-,=-K,b,+(K,b,2,+4c,b,K,b,),1/2,/2,2,当,c,b,K,b,20K,W,，,c,b,/K,b,400,时,OH,-,=(c,b,K,b,),1/2,3.,当,c,b,K,b,20K,W,，,c,b,/K,b,400,时,OH,-,=(c,b,K,b,+K,w,),1/2,三、多元酸碱溶液,pH,的计算,（一）多元弱酸溶液,以二元弱酸（,H,2,A,）为例。该溶液的,PBE,为：,H,+,=OH,-,+HA,-,+2A,2-,由于溶液为酸性，所以,OH,-,可忽略不计，由平衡关系：,H,+,=K,a1,H,2,A/H,+,+2K,a1,K,a2,H,2,A/H,+,2,或,H,+,=K,a1,H,2,A/H,+,(1+2K,a2,/H,+,),通常二元酸,K,a1,K,a2,，即第二步电离可忽略，而且,H,2,A=c,a,-H,+,于是上式可以写为：,H,+,2,+K,a1,H,+,-K,a1,c,a,=0,当c10-6 mol/L，须用精确式进行计算：,有 HAKa=H+A-,由于溶液为酸性，所以OH-可忽略不计，由平衡关系：,3.,=0.,解方程：H+=(c-Ka2)+(c-Ka2)2+8cKa21/2/2,解：因为cKa2=0.,10mol/LHAc和0.,即caKa20KW，ca/Ka400时,由于溶液为酸性，所以OH-可忽略不计，由平衡关系：,c/Ka=0.,Ac-=cKa/(H+Ka),A-=H+-OH-=H+-KW/H+(1),OH-=-Kb1+(Kb12+4cbKb1)1/2/2,5 10-3,Ka2=2.,有 HAKa=H+A-,求解：,H,+,=(-K,a1,+(K,a1,2,+4K,a2,c,a,),1/2,)/2,与一元弱酸相似。,1.,当,c,A,K,a1,20K,W,，,c,A,/K,a1,400,时,H,+,=-K,a1,+(K,a1,2,+4c K,a1,),1/2,/2,2,c,A,K,a1,20K,w,，,c,A,/K,a1,400,时,H,+,=(c,a,K,a1,),1/2,(,二,),多元弱碱溶液,与多元弱酸相似,1,当,c,b,K,b1,20K,W,，,c,b,/K,b1,400,时,OH,-,=-K,b1,+(K,b1,2,+4c,b,K,b1,),1/2,/2,2,当,C,b,K,b1,20K,W,，,c,a,/K,b1,400,时,OH,-,=(c,b,K,b1,),1/2,四、两性物质溶液,pH,的计算,（一）多元弱酸式盐,以酸式盐,NaHA,为例。设其溶液的浓度为,c,，,PBE,为：,H,+,=A,2-,-H,2,A+OH,-,由平衡关系：,H,+,=K,a2,HA,-,/H,+,-H,+,HA,-,/K,a1,+K,w,/H,+,求解：,H,+,=K,a1,K,a2,HA,-,+K,W,）,/(K,a1,+HA,-,),1/2,由于通常,K,a1,、,K,a2,都较小，故溶液中,HA,-,c.,1.,若,K,a2,c,20K,w,c20A,-,，上式可简化为：H,+,c,1,思考题,1、,求0.050mol/L和1.010,-7,mol/LHCl溶液的pH。,(1.30;6.80),2、计算0.10mol/LHF溶液的pH,已知Ka=7.2 10,-4,(pH=2.09),3、,计算0.10mol/LH,3,PO,4,溶液的中H,+,及各型体的浓度。已知K,a1,=7.610,-3,，K,a2,=6.310,-8,，K,a3,=4.410,-13,(2.4,10,-2,；2.4,10,-2,；6.3,10,-8,；1.2,10,-18,）,4、,计算0.10mol/LHAc和0.010mol/LHCl混合溶液的pH。,（2.00）,1、,求0.050mol/L和1.010,-7,mol/LHCl溶液的pH。,解：因c10,-6,mol/L 故采用最简式进行计算：,H,+,=0.050 mol/L pH=1.30,当c20K,W,c/Ka=0.1/(7.210,-4,)K,a3,，且cK,a1,=0.17.610,-3,20K,W,，因此磷酸的二、三级解离和水的解离均可忽略，可按一元弱酸来处理。又因为c/K,a1,=0.10/(7.610,-3,)Ka时，不仅水的离解可以忽略，而且弱酸的离解对其总浓度的影响可以忽略。,由于溶液为酸性，所以OH-可忽略不计，由平衡关系：,H,2,PO,4,-,=H,+,=2.410,-2,mol/L,HPO,4,2-,=H,2,PO,4,-,K,a2,/H,+,=K,a2,=6.310,-8,mol/L,PO,4,3-,=HPO,4,2-,K,a3,/H,+,=K,a2,K,a3,/H,+,=(6.310,-8,4.410,-13,)/2.410,-2,=1.210,-18,mol/L,4、,计算0.10mol/LHAc和0.010mol/LHCl混合溶液的pH。,解：先按最简式计算：,H,+,1.010,-2,mol/L,Ac,-,=cK,a,/(H,+,+Ka),=0.101.810,-5,/(1.010,-2,+1.810,-5,),=1.810,-4,mol/L,由于H,+,20Ac,-,，故采用最简式是合理的。,故 H,+,=1.010,-2,mol/L,pH=2.00,计算0.10mol/L氨基乙酸溶液的pH。已知K,a1,=4.5 10,-3,K,a2,=2.5 10,-10,。,解：因为cK,a2,=0.10 2.5 10,-10,20K,w,，,c=0.120Ka1,故可以采用最简式计算：,H,+,=(K,a1,K,a2,),1/2,=(4.510,-3,2.5 10,-10,),1/2,=1.110,-6,mol/L,pH=5.96,