第五章253酸碱溶液中氢离子浓度的计ppt课件.ppt

5-3 酸碱溶液中酸碱溶液中氢离子离子浓度的度的计算算一、一、强酸〔碱〕溶液酸〔碱〕溶液H+浓度的度的计算算 现以以HCl为例例讨论 在在HCl溶液中存在以下离解作用：溶液中存在以下离解作用：HCl=H++C1-H2O=H++OH-该溶液体系的溶液体系的PBE式式为：： (1)  普通只需普通只需HCl溶液的溶液的浓度度c≥10-6mol·L-1，可近似求解可近似求解一元一元强碱溶液碱溶液pH的的计算算同同样对于于NaOH溶液也按上述方法溶液也按上述方法处置即 PBE：：c≥10-6mol·L-1 [OH-]≈c pOH＝＝-logcc＜＜10-6mol·L-1  二、一元弱酸碱溶液二、一元弱酸碱溶液pH的的计算算 〔一〕一元弱酸溶液〔一〕一元弱酸溶液 一元弱酸一元弱酸HA的的PBE为：： [H+]=[A-]+[OH-]= [HA] Ka/ [H+] + KW /[H+] (1) [H+] 2 = [HA] Ka+ KW (2)由由MBE：： ca=[HA]+[A-][HA]=ca· [H+] / ([H+] + Ka) (3)整理得到一个含整理得到一个含[H+]的一元三次方程式：的一元三次方程式：  即即 [H+]3+Ka[H+]2 +(KacA+KW)[H+]-KaKw=0 (4) 此此式式为思思索索水水的的离离解解时，，计算算一一元元弱弱酸酸HA的的准准确确公公式式。

解解这种种方方程程较费事事在在分分析析化化学学中中为了了计算算的的方方便便，，根根据据酸酸碱碱平平衡衡的的详细情情况况常常对作作近近似似处置讨论：： 1.当当Ka和和c不不是是很很小小，，即即一一元元弱弱酸酸溶溶液液的的浓度度不不是是很很稀稀时，，在在这种种情情况况下下，，弱弱酸酸的的离离解解是是溶溶液液中中H+的主要来源，水离解的影响的主要来源，水离解的影响较小〔Kw/[H+]≈0〕即：即： caKa≥20KW，，ca/Ka﹤400时 [H+]=[-Ka+(Ka2+4caKa)1/2]/2 见(4) 2.当当Ka和和c不不是是很很小小,且且ca>>Ka时，，不不仅水水的的离离解解可可以以忽忽略略，，而而且且弱弱酸酸的的离离解解对其其总浓度度的的影影响响可可以忽略Kw/[H+]≈0，， ca-[H+]≈0)  即即 caKa≥20KW，，ca/Ka≥400时[H+]=(caKa)1/2 见〔〔2〕〕 3. 当酸极弱或溶液极稀当酸极弱或溶液极稀时，水的离解不能忽略。

水的离解不能忽略 (caKa≈KW ,c-([H+]-[OH-])≈c ) 即即caKa＜＜20KW，，ca/Ka≥400时[H+]=(caKa+Kw)1/2 (二二) 一元弱碱〔一元弱碱〔B〕溶液〕溶液 PBE为：：[HB+]+[H+]=[OH-] 同理：同理：1．当．当 cbKb≥20KW，，cb/Kb﹤400时 [OH-]=[-Kb+(Kb2+4cbKb)1/2]/2 2．当．当 cbKb≥20KW，，cb/Kb≥400时 [OH-]=(cbKb)1/2 3. 当当 cbKb＜＜20KW，，cb/Kb≥400时 [OH-]=(cbKb+Kw)1/2 浓度为ca mol/L 的 HA溶液PBE：其中：准确式简化：近似式简化：近似式最简式例2：求0.1 mol/L 一氯乙酸 溶液的pH。

知 Ka = 1.410-3解：例3：求1.010-4 mol/L HCN 溶液的pH 知 Ka = 6.210-10解：0.011 mol/L, pH=1.96例1：求0.10 mol/L HAc 溶液的pH 知 pKa = 4.76解：例题 第十六讲 第五章 酸碱滴定法 16-7三、多元酸碱溶液三、多元酸碱溶液pH的的计算算 〔一〕多元弱酸溶液〔一〕多元弱酸溶液 以以二二元元弱弱酸酸〔〔H2A〕〕为例例该溶溶液液的的PBE为：：[H+]=[OH-]+[HA-]+2[A2-]通通常常二二元元酸酸Ka1>>Ka2，，即即第第二二步步电离离可可忽忽略，可以按一元弱酸来略，可以按一元弱酸来处置：置： 判据？判据？ 浓度为Ca mol/L 的 H2A溶液PBE：其中：准确式简化：近似式准确1.当当 cAKa1≥20KW，， cA/ Ka1﹤400时 [H+]=[- Ka1+(Ka12+4c Ka1)1/2]/22．． cA Ka1≥20Kw，， cA/ Ka1≥400时[H+]=(cA Ka1)1/23. 当当 cA Ka1 ＜＜20KW，， cA/ Ka1 ≥400时[H+]=(cA Ka1 +Kw)1/2 ( (二二二二) ) 多元弱碱溶液多元弱碱溶液多元弱碱溶液多元弱碱溶液 与多元弱酸与多元弱酸与多元弱酸与多元弱酸类类似似似似 1 1．当．当．当．当 cbKb1≥20KW cbKb1≥20KW，，，，cb/Kb1cb/Kb1﹤﹤400400时时[OH-]=[-Kb1+(Kb12+4cbKb1)1/2]/2[OH-]=[-Kb1+(Kb12+4cbKb1)1/2]/2 2 2．当．当．当．当 CbKb1≥20KW CbKb1≥20KW，，，， cb/Kb1 ≥400 cb/Kb1 ≥400时时 [OH-]=(cbKb1)1/2 [OH-]=(cbKb1)1/2 3. 3. 当当当当 CbKb1 CbKb1 ＜＜＜＜20KW20KW，，，， cb/Kb1 ≥400 cb/Kb1 ≥400时时 [OH-]=(cbKb1 +Kw)1/2 [OH-]=(cbKb1 +Kw)1/2 两性物质：在溶液中既可以接受质子显碱的性质，又可以提供质子显酸的性质的物质。

分类：酸式盐弱酸弱碱盐氨基酸HCO3-, HS-, H2PO4-, H2PO4-NH4AcNH2CH2COOH 氨基乙酸四、两性物质溶液四、两性物质溶液pH的计算的计算酸式盐：HB-氨基酸：简化： 〔1〕无机酸，普通pK 较大，即Ka2较小，[HB]  CHB，近似式最简式准确式〔一〕酸式盐：HB-PBE：其中：例：0.10 mol/L NaHCO3, pKa1 = 6.38, pKa2 = 10.25 解：以NH4Ac为例进展讨论PBE：比较HB-作为碱Ka1作为酸Ka2对应NH4Ac作为碱Ka(HAc)作为酸Ka(NH4+)对应例题：求0.10 mol/L NH4Ac 溶液的pH解：〔二〕弱酸弱碱盐 第十六讲 第五章 酸碱滴定法 16-13 〔三〕氨基酸〔三〕氨基酸〔三〕氨基酸〔三〕氨基酸 氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸在在在在水水水水溶溶溶溶液液液液中中中中以以以以偶偶偶偶极极极极离离离离子子子子的的的的方方方方式式式式存存存存在在在在，，，，具具具具有酸、碱两种作用，有酸、碱两种作用，有酸、碱两种作用，有酸、碱两种作用，为为两性物两性物两性物两性物质质。

例如氨基乙酸：例如氨基乙酸：例如氨基乙酸：例如氨基乙酸：NH2CH2COOH 氨基乙酸例：求0.010 mol/L 氨基乙酸溶液的pHpKa1 = 2.35, pKa2 = 9.78 解：pH = 6.14氨基酸：氨基酸的等电点：等电点：氨基乙酸 的等电点：混合酸两种强酸弱酸与强酸两种弱酸〔1〕两种强酸， 浓度分别为a1与a2：PBE：〔2〕弱酸与弱酸混合： 例如 Ca1 mol/L HA + Ca2 mol/L HBPBE：五、 混合酸〔碱〕〔3〕强酸与弱酸混合： 例如 a mol/L HCl + Ca mol/L HAcPBE：假假设a>20[Ac-]，上式可，上式可简化化为：：[H+] ≈a例：求例：求0.10 mol/L H2SO4溶液的溶液的[H+]解：Ka2=0.01 思索思索题 1、求、求0.050mol/L和和1.0×10-7mol/LHCl溶溶液的液的pH (1.30;6.80) 2、、计算算0.10mol/LHF溶液的溶液的pH,知知Ka=7.2 × 10-4 (pH=2.09) 3、、 计算算0.10mol/LH3PO4溶液溶液的中的中H+及各型体的及各型体的浓度。

知度知Ka1=7.6×10-3，， Ka2=6.3×10-8，， Ka3=4.4×10-13 (2.4×10-2；；2.4×10-2 ；；6.3×10-8；；1.2×10-18〕〕 4、、计算算0.10mol/LHAc和和0.010mol/LHCl混合混合溶液的溶液的pH 〔〔2.00〕〕 1、求、求0.050mol/L和和1.0×10-7mol/LHCl溶液的溶液的pH 解：因解：因c>10-6 mol/L 故采用最故采用最简式式进展展计算：算： [H+]=0.050 mol/L pH=1.30 当当c<10-6 mol/L，，须用准确式用准确式进展展计算：算： pH=6.80 2、、计算算0.10mol/LHF溶液的溶液的pH,知知Ka=7.2×10-4 解：因解：因cKa=0.10×7.2×10-4>20KW, c/Ka=0.1/(7.2×10-4)<400，， 故根据式故根据式 pH=2.09  3、、计算算0.10mol/LH3PO4溶溶液液的的中中H+及及各各型型体体的的 浓 度。

知度知Ka1=7.6×10-3，， Ka2=6.3×10-8，， Ka3=4.4×10-13解：由于解：由于 Ka2>>Ka3，，且且cKa1=0.1×7.6×10-3>20KW，，因因此此磷磷酸酸的的二二、、三三级解解离离和和水水的的解解离离均均可可忽忽略略，，可可 按按 一一 元元 弱弱 酸酸 来来 处 置置 又又 由由 于于c/Ka1=0.10/(7.6×10-3)<400，故有：，故有：  [H2PO4-]=[H+] =2.4×10-2 mol/L [HPO42-]=[H2PO4-]Ka2/[H+] =Ka2=6.3×10-8 mol/L [PO43-]=[HPO42-]Ka3/[H+] =Ka2Ka3/[H+] =(6.3×10-8×4.4×10-13)/2.4×10-2 =1.2×10-18 mol/L  4、、计算算0.10mol/LHAc和和0.010mol/LHCl混合溶液混合溶液的的pH。

解：先按最解：先按最简式式计算：算： [H+] ≈1.0×10-2 mol/L [Ac-]=cKa/([H+]+Ka) =0.10×1.8×10-5/(1.0×10-2+1.8×10-5) =1.8×10-4 mol/L由于由于[H+]>20[Ac-]，故采用最，故采用最简式是合理的式是合理的故故 [H+]=1.0×10-2 mol/L pH=2.00  计算算0.10mol/L氨基乙酸溶液的氨基乙酸溶液的pH知Ka1=4.5 ×10-3,Ka2=2.5 ×10-10解：由于解：由于cKa2=0.10 ×2.5 ×10-10>20Kw，， c=0.1>20Ka1, 故可以采用最故可以采用最简式式计算：算： [H+] =(Ka1Ka2)1/2 =(4.5×10-3×2.5 ×10-10)1/2 =1.1×10-6 mol/L pH=5.96。