酸碱溶液中氢离子浓度的计算.ppt

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,第四节,酸碱溶液中H,+,浓度的计算,(p184),一、一元强酸(碱)溶液 中H,+,浓度的计算,(一)强酸(碱)溶液的定义,1.强酸：,一般指解离常数大于10的酸2.强碱：,一般指解离常数大于10的碱HA=H,+,+A,-,B+H,2,O=HB,+,+OH,-,现以,c,(mol.L,-1,)HCl溶液为例讨论,在HCl溶液中存在以下解离作用：,HCl=H,+,+C1,-,H,2,O,H,+,+OH,-,该溶液体系的PBE式为：,H,+,Cl,-,+OH,-,c,+,K,w,/H,+,H,+,2,-,c,H,+,-,K,w,=0,(二)一元强酸溶液中H,+,浓度的计算,当HCl溶液的浓度c10,-6,molL,-1,，水的解离可忽略，,可近似求解1)精确式,H,+,OH,-,+Cl,-,Cl,-,=,c,pH=-lg,c,(2)最简式,例 题,求0.050 mol.L,-1,和1.010,-7,mol.L,-1,HCl溶液的pH解：(1),因,c,1,=0.050 mol.L,-1,10,-6,mol.L,-1,故采用最简式进行计算：,H,+,=0.050 mol.L,-1,pH=1.30,(2)当,c,2,=1.010,-7,mol.L,-1,20,K,W,，,c,/,K,a,K,a时，不仅水的解离可以忽略，而且弱酸的解离对其总浓度的影响可以忽略。

K,w,/H,+,0，,c,-H,+,c,)即判据为：,c K,a,20,K,W,，,c,/,K,a,500,时,(6)式为计算一元弱酸溶液 pH的,最简式,讨论2：,3.,当酸极弱且溶液极稀时，水的解离不能忽略c K,a,K,W,c,-(H,+,+,OH,-,),c,),即判据为：,c K,a,500,时,(7)式为计算一元弱酸溶液 pH的,近似式,讨论3：,OH,-,例 题 1,计算0.10 mol.L,-1,HF溶液的pH,已知,K,a,=7.210,-4,解：因,c K,a,=0.107.210,-4,20,K,W,c,/,K,a,=0.1/(7.210,-4,)500，,故根据近似式计算:,例 题 2,计算：1.010,-4,mol.L,-1,NH,4,Cl,溶液的pH，,已知：NH,3,的,K,b,=1.810,-5,解：,NH,4,+,的,K,a,=,K,w,/,K,b,=1.010,-14,/(1.810,-5,)=5.610,-10,由于,cK,a,=1.010,-4,5.610,-10,500，,应按近似式(2)计算,pH=6.59,总 结,(1),c,a,K,a,20,K,W,，,c,a,/,K,a,20,K,W,，,c,a,/,K,a,500,(3),c,a,K,a,500,(4),c,a,K,a,20,K,W,，,c,a,/,K,a,500,(二),一元弱碱溶液,pH,的计算,PBE,为：,HB,+,+H,+,=OH,-,同理：按一元弱酸类似的方法处理，得一元弱减溶液pH的一系列计算公式。

1),c,b,K,b,20,K,W,，,c,b,/,K,b,20,K,W,，,c,b,/,K,b,500,(3),c,b,K,b,500,(4),c,b,K,b,20,K,W,，,c,b,/,K,b,500,总 结,三、两种弱酸混合溶液H,+,的计算,设：两种弱酸为HA和HB，浓度为,c,HA,(mol.L,-1,)和,c,HB,(mol.L,-1,)，离解常数为,K,HA,，,K,HB,，(都是一元酸),其PBE为：H,+,=A,-,+B,-,+OH,-,由于溶液呈酸性，故忽略水的解离，OH,-,=0,将上式简化为：H,+,A,-,+B,-,根据平衡关系：,近似处理,(1)如果两种酸都较弱，可忽略其解离的影响，,既HA,c,HA,HB,c,HB,(2)如果两种酸都不太弱，不能忽略其解离的影响，,按逐步逼近法计算先按最简式计算出H,+,1,，再由H,+,1,求出HA和HB，代入近似式求H,+,2,，如此反复，直到满足误差要求为止例 题,计算:0.10 mol.L,-1,HF和0.10 mol.L,-1,HAc,混合溶液的pH值已知：,K,HF,=6.810,-4,K,HAc,=1.7510,-5,解：,四、多元弱酸(碱)溶液,pH,的计算,多元酸在溶液中是逐级解离的，所以是一种复杂的酸碱平衡体系，即便是二元酸，如果严格处理，得到的计算 H,+,的方程也是一个四次方程，解起来十分困难，况且在实际工作中也没有实际意义。

所以,多元酸碱一般都进行简化处理以二元弱酸（,H,2,A,）为例该溶液的,PBE,为：,H,+,=HA,-,+2A,2-,+OH,-,（1）由于溶液为酸性，所以,OH,-,可忽略不计，,H,+,HA,-,+2A,2-,再由有关的平衡关系得：,(一)多元弱酸溶液,pH,的计算,（2）通常二元酸,K,a1,K,a2,，即,即第二步电离可忽略，二元酸可按一元酸近似处理，因为,HA,-,H,+,所以,H,2,A=,c,a,-HA,-,=,c,a,-H,+,于是上式可以写为：,与一元酸体系类似,(2)按一元弱酸处理,A.,当,c,a,K,a1,20,K,W,，,c,a,/,K,a1,20,K,w,，,c,a,/,K,a1,500时，可以忽略第一,级离解对H,2,A浓度的影响，此时H,2,A=,c,a,近似式,最简式,计算：0.10 mol.L,-1,H,3,PO,4,溶液的中H,+,及各物种的浓度已知：,K,a1,=7.610,-3,K,a2,=6.310,-8,K,a3,=4.410,-13,例 题,K,a2,K,a3,，,因此磷酸的二、三级解离可忽略，,可按一元弱酸来处理又,c K,a1,=0.17.610,-3,20,K,W,，,水的解离也可忽略，,c,/,K,a1,=0.10/(7.610,-3,)20,K,W,，,c,b,/,K,b1,20,K,W,，,c,a,/,K,b1,500,时,最简式,例 题,计算0.10 mol.L,-1,Na,2,C,2,O,4,溶液中OH,-,及各物种的浓度。

已知：,K,b1,=1.610,-10,K,b2,=1.710,-13,解：Na,2,C,2,O,4,溶液的PBE为：,H,+,+HC,2,O,4,-,+2H,2,C,2,O,4,=OH,-,因为：,HC,2,O,4,-,OH,-,=4.010,-6,mol.L,-1,H,2,C,2,O,4,=HC,2,O,4,-,K,b2,/OH,-,K,b2,=1.710,-13,mol.L,-1,C,2,O,4,2-,=,c,-H,2,C,2,O,4,-HC,2,O,4,-,0.10,mol.L,-1,可按一元弱碱来处理则PBE可简化为：,HC,2,O,4,-,OH,-,c,/,K,b1,=0.10/1.610,-10,500，故可用最简式计算：,因此C,2,O,4,2-,的第二级解离和水的解离均可忽略，,又,cK,b1,=0.11.610,-10,20K,W,，,五、两性物质溶液,pH,的计算,两性物质在水溶液中既可以失去质子，又可以得到质子，酸碱平衡的关系比较复杂因此在有关计算中，常根据具体情况，忽略溶液中某些次要的平衡关系，进行近似处理,使之简化例如:(1)多元弱酸的酸式盐(NaHCO,3,),(2)弱酸弱碱盐(NH,4,Ac),(3)氨基酸,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H,2,A,HA,-,平衡关系：,（一）多元弱酸的酸式盐,精确式,1.对于HA,-,，其进一步作酸式、碱式解离的趋势都比较小，(即,K,a2,、,K,b2,都较小)，故溶液中,HA,-,c,.,即：,cK,a2,20,K,w,c,20,K,w,c,20,K,w,c,20,K,a1,水的解离及H,2,A的第二级解离均可忽略，,K,a1,+,c,c,4.若,cK,a2,20,K,a1,，说明HA,-,的酸式解离极微，,K,a1,+,c,c，但此时水的酸性不能忽略，但可不考虑其碱性总 结,(1),cK,a2,20,K,w,c,20,K,a1,(2),cK,a2,20,K,w,c,20,K,a1,(3),cK,a2,20,K,a1,(4),cK,a2,20,K,w,c,20,K,w,，,c,=0.1 20,K,a1,=20 4.510,-3,=0.090,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,-1,pH=5.96,。