酸碱溶液中氢离子浓度的计.ppt
,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- H2O=H+OH- 该溶液体系的PBE式为： (1),一般只要HCl溶液的浓度c10-6molL-1，可近似求解。 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 PBE：,c10-6molL-1 OH-c pOH-logc c10-6molL-1,二、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-= HA Ka/ H+ + KW /H+ (1) H+ 2 = HA Ka+ KW (2) 由MBE： ca=HA+A- HA=ca H+ / (H+ + Ka) (3) 整理得到一个含H+的一元三次方程式：,即 H+3+KaH+2 +(KacA+KW)H+-KaKw=0 (4) 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Ka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。（Kw/H+0）。 即： caKa20KW，ca/Ka400时 H+=-Ka+(Ka2+4caKa)1/2/2 见(4) 2.当Ka和c不是很小,且caKa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。(Kw/H+0， ca-H+0)。,即 caKa20KW，ca/Ka400时 H+=(caKa)1/2 见（2） 3. 当酸极弱或溶液极稀时，水的离解不能忽略。 (caKaKW ,c-(H+-OH-)c ) 即caKa20KW，ca/Ka400时 H+=(caKa+Kw)1/2 (二) 一元弱碱（B）溶液 PBE为：HB+H+=OH- 同理：1当 cbKb20KW，cb/Kb400时 OH-=-Kb+(Kb2+4cbKb)1/2/2 2当 cbKb20KW，cb/Kb400时 OH-=(cbKb)1/2 3. 当 cbKb20KW，cb/Kb400时 OH-=(cbKb+Kw)1/2,浓度为ca mol/L 的 HA溶液,PBE：,其中：,简化：,简化：,最简式,例2：求0.1 mol/L 一氯乙酸 溶液的pH。 已知 Ka = 1.410-3。,解：,例3：求1.010-4 mol/L HCN 溶液的pH。 已知 Ka = 6.210-10。,解：,0.011 mol/L, pH=1.96,例1：求0.10 mol/L HAc 溶液的pH。 已知 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pH的计算 （一）多元弱酸溶液 以二元弱酸（H2A）为例。该溶液的PBE为： H+=OH-+HA-+2A2- 通常二元酸Ka1Ka2，即第二步电离可忽略，可以按一元弱酸来处理： 判据？,浓度为Ca mol/L 的 H2A溶液,PBE：,其中：,简化：,精确,1.当 cAKa120KW， cA/ Ka1400时 H+=- Ka1+(Ka12+4c Ka1)1/2/2 2 cA Ka120Kw， cA/ Ka1400时 H+=(cA Ka1)1/2 3. 当 cA Ka1 20KW， cA/ Ka1 400时 H+=(cA Ka1 +Kw)1/2,(二) 多元弱碱溶液 与多元弱酸相似 1当 cbKb120KW，cb/Kb1400时 OH-=-Kb1+(Kb12+4cbKb1)1/2/2 2当 CbKb120KW， cb/Kb1 400时 OH-=(cbKb1)1/2 3. 当 CbKb1 20KW， cb/Kb1 400时 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-,NH4Ac,NH2CH2COOH 氨基乙酸,四、两性物质溶液pH的计算,酸式盐：HB-,氨基酸：,简化：,（1）无机酸，一般pK 较大，即Ka2较小，HB CHB，,最简式,精确式,（一）酸式盐：HB-,PBE：,其中：,例：0.10 mol/L NaHCO3, pKa1 = 6.38, pKa2 = 10.25。,解：,以NH4Ac为例进行讨论。,PBE：,比较,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 氨基酸在水溶液中以偶极离子的形式存在，具有酸、碱两种作用，为两性物质。例如氨基乙酸：,NH2CH2COOH 氨基乙酸,例：求0.010 mol/L 氨基乙酸溶液的pH。pKa1 = 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 HB,PBE：,五、 混合酸（碱）,（3）强酸与弱酸混合： 例如 a mol/L HCl + Ca mol/L HAc,PBE：,若a20Ac-，上式可简化为：H+ a 例：求0.10 mol/L H2SO4溶液的H+。,解：,Ka2=0.01,思考题 1、求0.050mol/L和1.010-7mol/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/LH3PO4溶液的中H+及各型体的浓度。已知Ka1=7.610-3， Ka2=6.310-8， Ka3=4.410-13 (2.410-2；2.410-2 ；6.310-8；1.210-18） 4、计算0.10mol/LHAc和0.010mol/LHCl混合溶液的pH。 （2.00）,1、求0.050mol/L和1.010-7mol/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c<10-6 mol/L，须用精确式进行计算： pH=6.80,2、计算0.10mol/LHF溶液的pH,已知Ka=7.210-4 解：因cKa=0.107.210-420KW, c/Ka=0.1/(7.210-4)<400， 故根据式 pH=2.09,3、计算0.10mol/LH3PO4溶液的中H+及各型体的 浓 度。已知Ka1=7.610-3， Ka2=6.310-8， Ka3=4.410-13 解：因为 Ka2Ka3，且cKa1=0.17.610-320KW，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/Ka1=0.10/(7.610-3)<400，故有：,H2PO4-=H+ =2.410-2 mol/L HPO42-=H2PO4-Ka2/H+ =Ka2=6.310-8 mol/L PO43-=HPO42-Ka3/H+ =Ka2Ka3/H+ =(6.310-84.410-13)/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-=cKa/(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Ka1=4.5 10-3,Ka2=2.5 10-10。 解：因为cKa2=0.10 2.5 10-1020Kw， c=0.120Ka1, 故可以采用最简式计算： H+ =(Ka1Ka2)1/2 =(4.510-32.5 10-10)1/2 =1.110-6 mol/L pH=5.96,
