酸碱溶液氢离子浓度的计算.ppt

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1、第三节酸碱溶液中氢离子浓度的计算一、一元强酸(碱)溶液H+浓度的计算现以c(mol.L-1)HCl溶液为例讨论在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：[H+]＝[Cl-]+[OH-]＝c+KW/[H+][H+]2-c[H+]-Kw=0(1)精确式当HCl溶液的浓度c≥10-6mol·L，水的解离可忽略，可近似求解。[H+]＝[OH-]+[Cl-]≈[Cl-]=cpH=-lgc（2）最简式(一)一元强酸溶液H+浓度的计算例1求0.050mol.L-1和1.0×10-7mol.L-1HCl溶液的pH。解：因c1=0.050mol.L-1

2、>10-6mol.L-1故采用最简式进行计算：[H+]=0.050mol.L-1pH=1.30当c2=1.0×10-7mol.L-1<10-6mol.L-1，须用精确式进行计算：同样对于NaOH溶液也按上述方法处理。即c≥10-6mol·L-1[OH-]≈cpOH＝-logc最简式c＜10-6mol·L-1精确式(二)一元强碱溶液pH的计算二、二元强酸溶液pH的计算下面讨论H2SO4溶液酸度的计算，在H2SO4溶液中存在如下离解平衡：H2SO4=H++HSO4-Ka1=＞＞1HSO4-⇌H++SO42-Ka2=1.2×10-2由硫酸的解离常数可知，其第一级解离很完全，第二级解离不甚完全，因

3、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-]+[HSO4-]+2[SO42-]忽略水的离解时：[H+]=c+[SO42-]即[SO42-]=[H+]-c(1)又由物料平衡得：c＝[HSO4-]+[SO42-]或[HSO4-]=c-[SO42-]＝2c-[H+](2)将式(1)和式(2)代入式Ka2=[H+]·[SO42-]/[HSO4-],得：[H+]2-(c-Ka2)[H+]-2cKa2＝0(3)解方程：计算例题计算0.020mol·L-1H2SO4溶液的pH。已知：Ka2=1.2×10-2解：三、一元弱酸(碱)溶液pH的计算一元弱酸HA的浓度为c，其PBE

4、为：(一)一元弱酸溶液pH的计算(1)式为计算一元弱酸溶液pH的精确式但[HA]未知。由PBE:[A-]=[H+]-[OH-]=[H+]-KW/[H+](2)由MBE：c=[HA]+[A-][HA]=c-[A-]=c-[H+]+KW/[H+](3)有∵[HA]Ka=[H+]·[A-](2)、(3)代入上式并整理得到一个含[H+]的一元三次方程式：(4)式为计算一元弱酸溶液pH的精确式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。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

5、离解是溶液中H+的主要来源，水离解的影响较小。（Kw/[H+]≈0）。即：cKa>20KW，c/Ka<400时(5)式为计算一元弱酸溶液pH的近似式讨论1：2.当Ka和c不是很小,且c>>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。(Kw/[H+]≈0，c-[H+]≈c)。即cKa>20KW，c/Ka>400时(6)式为计算一元弱酸溶液pH的最简式讨论2：3.当酸极弱或溶液极稀时，水的离解不能忽略。(cKa≈KW,c-([H+]-[OH-])≈c)即cKa<20KW，c/Ka>400时(7)式为计算一元弱酸溶液pH的近似式讨论3：例1计算0.10mol.L-1HF

6、溶液的pH,已知Ka=7.2×10-4解：因cKa=0.10×7.2×10-4>20KW,c/Ka=0.1/(7.2×10-4)<400，故根据近似式计算:例2计算1.0×10-4mol.L-1NH4Cl溶液的pH，已知：NH3的Kb=1.8×10-5解：NH4+的Ka=KW/Kb=1.0×10-14/(1.8×10-5)=5.6×10-10由于cKa=1.0×10-4×5.6×10-10<20KW,c/Ka=1.0×10-4/(5.6×10-10)>400，应按近似式(2)计算pH=6.59总结(1)caKa<20KW，ca/Ka<400(2)caKa>20KW，ca/Ka<400(3)

7、caKa<20KW，ca/Ka>400(4)caKa>20KW，ca/Ka>400(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)cbKb<20KW，cb/Kb<400(2)cbKb>20KW，cb/Kb<400(3)cbKb<20KW，cb/Kb>400(4)cbKb>20KW，cb/Kb>400总结四、多元弱酸(碱)溶液p