3.3酸碱溶液[H的计算 全面考虑、分清主次、合理取舍、近似计算 物料平衡电荷平衡*质子条件 「化学平衡关系 [H+]的精确表达式 近似处理 近似式 进一步近似处理 最简式
1 3.3 酸碱溶液[H+ ]的计算 全面考虑、分清主次、合理取舍、近似计算 物料平衡 电荷平衡 *质子条件 化学平衡关系 [H+]的精确表达式 近似处理 近似式 进一步近似处理 最简式
331物料平衡、电荷平衡和质子条件 物料平衡(MBE: 各物种的平衡浓度之和等于其分析浓度 电荷平衡(CBE 溶液中正离子所带正电荷的总数等于负 离子所带负电荷的总数,(电中性原则) 质子条件(PBE) 溶液中酸失去质子的数目等于碱得到质 子的数目
2 3.3.1物料平衡、电荷平衡和质子条件 物料平衡(MBE): 各物种的平衡浓度之和等于其分析浓度. 电荷平衡(CBE): 溶液中正离子所带正电荷的总数等于负 离子所带负电荷的总数.(电中性原则) *质子条件(PBE): 溶液中酸失去质子的数目等于碱得到质 子的数目
Na2HPO4浓度为c 物料平衡: C=H3PO4+H2PO4+[HPO4+PO43- 电荷平衡 Na++H|=[H2PO41]+2HPO42-1 +3PO43|+OH 质子条件 2H3PO41+[H2PO4+[H=[PO43-+ [oH-
3 Na2HPO4浓度为c • 物料平衡： • c =[H3PO4 ]+ [H2PO4 - ]+ [HPO4 2- ] +[PO4 3- ] • 电荷平衡 • [Na+ ]+[H+ ]= [H2PO4 - ] +2[HPO4 2- ] • +3[PO4 3- ]+ [OH- ] • 质子条件 • 2[H3PO4 ]+ [H2PO4 - ]+ [H+ ]= [PO4 3- ]+ [OH- ]
质子条件式的写法 (1)先选零水准(大量存在参与质子转移的物 质) (2)将零水准得质子后的形式写在等式的左边, 失质子后的形式写在等式的右边 (3)有关浓度项前乘上得失质子数
4 质子条件式的写法 (1) 先选零水准(大量存在,参与质子转移的物 质). (2) 将零水准得质子后的形式写在等式的左边, 失质子后的形式写在等式的右边. (3) 有关浓度项前乘上得失质子数
例:元弱酸(HA)的质子条件式: 零水准( Zero leve:H2O,HA HA与H2O间质子转移:HAHO=H3O++A H2O与H2O间质子转移HO+H2O=HO+OH 零水准酸型碱型 得失质子数相等:[H3O=A]+OH 酸型 碱型 零水准得 零水准失 质子产物 质子产物 质子条件式:[H=|A1+OH
5 例:一元弱酸(HA)的质子条件式： 零水准(Zero Level): H2O, HA HA与H2O间质子转移: HA+H2O H3O+ + AH2O与H2O间质子转移:H2O+H2O H3O++ OH- 零水准 酸型 碱型 得失质子数相等: [H3O+ ] = [A- ] + [OH- ] 酸型 零水准得 质子产物 碱型 零水准失 质子产物 质子条件式: [H+ ] = [A- ] + [OH- ]
例:Na2NHPO水溶液 零水准:H2O、NH4+、PO3 [H+]+[HPO42]+2(H2PO4 1+3H3PO4I OH+INH3
6 例：Na2NH4PO4水溶液 [H+ ] + [HPO4 2- ] + 2[H2PO4 - ]+3[H3PO4 ] = [OH- ] +[NH3 ] 零水准：H2O、NH4 + 、PO4 3-
3.3.2溶液pH的计算 1.一元弱酸(弱减)的[H]的计算 弱酸HA的质子条件式:[H=[A+[oH] 代入平衡关系式[H KHA K 「H[H+ 精确表达式:叶H=√KnHA+K CHTI 若将[HA=1*K。 代入 展开则得一元三次方程(p40:式2-11,难解!
7 3.3.2 溶液pH的计算 1.一元弱酸（弱减）的[H+]的计算 展开则得一元三次方程(p40 : 式2-11), 难解! + a w [HA] [H ] [H ] [H ] K K + + = + a w K K [HA]+ 弱酸HA的质子条件式: [H+ ]=[A- ]+[OH- ] 代入平衡关系式 精确表达式: [H+ ]= + a + a [H ] [HA] [H ] c K = + 若将 代入
精确式:[H=√K1IHA+K 若:κaC>20K(1012),忽略κ(即忽略水的酸性) HA=ca-A=ca(H-OH≈caH 得近似式 HI=√K(C-[HD 展开:Hr2+Kn[H-cK=0,解一元二次方程即可。 若E∠5%当2500:4=C-[H]≈C K 得最简式:H]=√Kcn
8 若: Ka c>20Kw(10-12.7), 忽略Kw(即忽略水的酸性) [HA]=ca -[A- ]=ca -([H+ ]-[OH- ])≈ ca -[H+ ] 得近似式: + + a a [H ] ( [H ]) = − K c + a w 精确式： [H ] [HA] = + K K 展开: [H+ ] 2+Ka [H+ ]-caKa=0, 解一元二次方程即可。 + a a 得最简式: [H ] = K c HA C H C K C Er a a = − + 若 5%,当 500时： [ ]
例1.计算020 Imol L-1CI2 CHCOOH的pH (pKa=126) 解:KgC=10-126×0.20=10196>20K0 c/K=020/10-126=10056<500 故应用近似式:叶计√Kn(cn-[H]) 解一元二次方程:[H]=10109则pH=1.09 如不考虑酸的离解(用最简式:pH=0.98) 则E=29%
9 例1. 计算0.20mol·L-1 Cl2CHCOOH 的pH. （pKa=1.26） 如不考虑酸的离解(用最简式:pH=0.98), 则 Er=29% K c - ( ) + 故应用近似式: [H a a [H ] + ]= 解一元二次方程: [H+ ]=10-1.09 则pH=1.09 解: Kac=10-1.26×0.20=10-1.96>>20Kw c / Ka= 0.20 / 10-1.26 =100.56＜500
例题2 计算1.0×104moL1HcN的 pH(pKa=9. 31) 解: K2C=10931×1.0×104=1013120K c/K=1.0×104/10931=1051>500 故应用:H=、Kc+K=1061 如不考虑水的离解,[H=/kc=1066 E=-11%
10 例题2. 计算1.0×10-4mol·L-1 HCN 的 pH(pKa=9.31) 解: Kac=10-9.31×1.0×10-4=10-13.31<20Kw c / Ka = 1.0×10-4 / 10-9.31 =105.31＞ 500 故应用: [H+ ]= =10-6.61 K c + K a w a 如不考虑水的离解 K c , [H+ ]= =10-6.66 Er =－11%