酸堿溶液中H的計(jì)算

分清兩個(gè)概念：酸度和酸的濃度酸度：H+,pH計(jì)可測(cè)得酸度。酸的濃度：可被堿中和的酸的總濃度。2.4.1水溶液中酸堿平衡處理的方法0.1mol/LHCl與0.1mol/LHAc具有不同的相同的酸度酸的濃度2.4酸堿溶液中[H+]的計(jì)算

1、物料平衡式

massbalanceequation在平衡狀態(tài)，某組分的分析濃度等于其各型體的平衡濃度之和的數(shù)學(xué)表達(dá)式。例：解：2、電荷平衡式

chargebalanceequation在平衡狀態(tài)，溶液中正離子所帶電荷總數(shù)與負(fù)離子所帶電荷總數(shù)相等的數(shù)學(xué)表達(dá)式。例：解：濃度為c3、質(zhì)子平衡式

protonbalanceequation在平衡狀態(tài)，體系中得失質(zhì)子的物質(zhì)的量相等的數(shù)學(xué)表達(dá)式。得到質(zhì)子平衡式（PBE)的方法：由質(zhì)子轉(zhuǎn)移關(guān)系列出PBE：（1）找出參考水準(zhǔn)referenceprotonlevels,或零水準(zhǔn)zerolevelofprotons。參考水準(zhǔn)一般選擇參與質(zhì)子轉(zhuǎn)移且大量存在的物質(zhì)。MBE,CBE質(zhì)子轉(zhuǎn)移關(guān)系式PBE（2）寫出質(zhì)子轉(zhuǎn)移式：得質(zhì)子后的產(chǎn)物寫在等號(hào)左邊，失質(zhì)子產(chǎn)物寫在右邊。（3）根據(jù)得失質(zhì)子的物質(zhì)的量相等的原則，寫出PBE。列出PBE參考水準(zhǔn)：（2）HAc水溶液H2O,HAc質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)式：PBE：HAc=H++Ac-H2O=H++OH-（1）純H2O參考水準(zhǔn)：質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)式：PBE：列出PBEH2O+H2O=H3O++OH-H2O列出PBE參考水準(zhǔn)：（3）H3PO4水溶液H2O,H3PO4質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)式：PBE：（4）Na2HPO4水溶液列出PBE（5）NH4AcPBE：寫出Na2S溶液的PBE寫出NaNH4HPO4溶液的PBE1.一元弱酸（HA）溶液[H+]濃度的計(jì)算質(zhì)子條件式[H+]=[OH-]+[A-]代入平衡關(guān)系式精確表達(dá)式近似處理：當(dāng)弱酸的濃度不是太小時(shí)，可以忽略其本身的電離，認(rèn)為[HA]≈ca，則上式簡(jiǎn)化為條件是什么？ca/Ka

≥105，誤差<5％ca/Ka≥500,誤差<2.5%進(jìn)一步近似處理：當(dāng)酸的Ka不是非常小時(shí)，可略去水電離所提供的H+,上式進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：1.近似的條件？caKa≥10Kw或caKa≥25Kw誤差<5％誤差<2.5%若滿足第二個(gè)條件，但不滿足第一個(gè)條件，則2.計(jì)算0.2mol/lCl2CHCOOH溶液的pHpKa=1.26pH=1.09如不考慮酸的離解，則算出的pH=?，相對(duì)誤差？求1.010-4

mol/LHCN溶液的pH。已知Ka=6.210-10。2.一元弱堿溶液（A-）中pH的計(jì)算若Kbcb>10Kw，則忽略水的電離若cb/Kb≥105，則[A-]≈cb3.兩性物溶液中[H+]濃度的計(jì)算(1)酸式鹽（HA-）型兩性物精確表達(dá)式如果HA-放出質(zhì)子與接受質(zhì)子的能力都比較弱，則可認(rèn)為[HA-]≈c當(dāng)cKa2≥10Kw時(shí)，可忽略水電離提供的H+，略去Kw項(xiàng)，上式簡(jiǎn)化為若c/Ka1≥10，則分母中的Ka1可以略去，得到最簡(jiǎn)式：12同時(shí)滿足條件1和條件2，用最簡(jiǎn)式若滿足條件2，但不滿足條件1，即不能忽略水的電離，則計(jì)算式為cKa2=0.05×10-10.25=10-11.55＞10Kwc/Ka1=0.05/10-6.38=105.08＞＞10故可用最簡(jiǎn)式10pH=9.66(2)類兩性物質(zhì)——弱堿（A-）＋弱酸（HB）溶液的pH（KaHA＞KaHB)近似式最簡(jiǎn)式（3）弱酸弱堿鹽型兩性物以NH4Ac為例進(jìn)行討論P(yáng)BEKaNH4+、KbAc-都很小，故可認(rèn)為[NH4+]≈c,[Ac-]≈c體系類似于兩性物HA-，近似處理的規(guī)則一樣pKHAc=4.74,pKNH4+=9.24例：求0.10mol/LNH4Ac溶液的pH。pKHAc=4.74,pKNH4+=9.24對(duì)于弱酸弱堿鹽形成的兩性物質(zhì)，Ka2相當(dāng)于兩性物質(zhì)中酸組分的Ka值，Ka1相當(dāng)于兩性物質(zhì)中堿組分的共軛酸的Ka值cKa2=0.1×10-9.24＞10Kwc/Ka1=0.1/10-4.74＞10故可用最簡(jiǎn)式Ka1~KaHAcKa2~KaNH4+（4）氨基酸型兩性物質(zhì)子條件Ka2=2.5×10-10,Kb2=2.2×10-12,說(shuō)明給出質(zhì)子和得到質(zhì)子的能力都很弱，可認(rèn)為[NH3+CH2COO-]≈c若濃度為0.10mol/l，此題應(yīng)用哪個(gè)計(jì)算式？4.一元強(qiáng)酸溶液pH的計(jì)算以cmol/l鹽酸為例，該溶液的PBE為忽略水電離出的[H+]5.一元強(qiáng)堿溶液[H+]的計(jì)算對(duì)應(yīng)于一元強(qiáng)酸溶液體系，將[H+]換成[OH-]6.二元弱酸溶液[H+]的計(jì)算濃度為Camol/L的H2A溶液精確式精確式例：計(jì)算0.10molL-1H2C2O4

溶液的pHH2C2O4

的Ka1＝5.37×10-2,

Ka2=5.37×10-57.二元弱堿可同樣處理，將Ka換成相應(yīng)的Kb,[H+]換成[OH-]例：計(jì)算0.10mol/LNa2CO3溶液的pH。已知：Ka1=4.210-7,Ka2=5.610-11。

pOH=2.37,pH=11.638.混合酸溶液（1）兩弱酸混合溶液弱酸HA與HB，濃度為cHA

和cHB,,解離常數(shù)分別為KHA,KHB.溶液呈酸性，可以忽略，整理后得兩種酸較弱時(shí)，兩者離解出的H+相互抑制，可忽略其解離，則[HA]=cHA，[HB]=CHB,計(jì)算一元混合酸溶液[H+]的最簡(jiǎn)式：計(jì)算0.10mol·L-1HF和0.20mol·L-1HAC混合溶液的pH

已知HF的Ka=6.6×10-4，HAC的Ka=1.8×10-59.兩一元弱堿溶液pH值的計(jì)算，類似于兩一元弱酸體系（2）強(qiáng)酸與弱酸混合：例如amol/LHCl+Camol/LHAcPBE：例：求0.10mol/LH2SO4溶液的[H+]。解：10.強(qiáng)堿與一元弱堿混合溶液的pH計(jì)算

類似于強(qiáng)酸與一元弱酸體系11.共軛酸堿體系（HA+A-）pH的計(jì)算應(yīng)用近似式2.4緩沖溶液緩沖溶液(Buffersolution):能保持溶液pH相對(duì)穩(wěn)定的溶液。特點(diǎn):在適度范圍內(nèi)既能抗酸,又能抗堿,適當(dāng)稀釋或濃縮,溶液的pH改變很小.組成:弱酸+其共軛堿HAc-Ac-,H2CO3-HCO3-弱堿+其共軛酸NH3-NH4+

緩沖溶液pH的計(jì)算緩沖溶液的pH首先取決于弱酸的解離常數(shù)Ka,同時(shí)又與Ca和Cb的比值有關(guān).對(duì)于弱堿及其共軛酸組成的緩沖體系,其pOH為有50mL含有0.10mol·L-1HAc和0.10mol·L-1NaAc的緩沖溶液,試求:(1)該緩沖溶液的pH;(2)加入1.0mol·L-1的HCl0.10mL后,溶液的pH.加入1.0mol·L-1的HCl0.10mL后,所解離出的H+與Ac-結(jié)合生成HAc分子,溶液中的Ac-濃度降低,HAc濃度升高,此時(shí),溶液體系中:從計(jì)算結(jié)果可知,加入少量的鹽酸后,溶液的pH基本不變.緩沖容量任何緩沖溶液的緩沖能力有一定的限度.對(duì)于每一種緩沖溶液,只有在加入的酸堿的量不大時(shí),或?qū)⑷芤哼m當(dāng)稀釋時(shí),才能保持溶液的pH基本不變或變化不大.溶液的緩沖能力用緩沖容量來(lái)表示緩沖容量(buffercapacity)的大小取決于緩沖體系共軛酸堿對(duì)的濃度及其濃度比值.在濃度較大的緩沖溶液中,當(dāng)緩沖組分濃度比為1:1時(shí),緩沖容量最大。常用的緩沖體系各組分的濃度在0.1-1.0mol·L-1共軛酸堿對(duì)濃度比在0.1-10,為緩沖體系最有效的緩沖范圍.此時(shí)，對(duì)應(yīng)的緩沖體系的pH=pKa±1,pOH=pKb±1。各體系的相應(yīng)的緩沖范圍顯然決定于它們的Ka

和Kb.

在實(shí)際配制一定pH緩沖溶液時(shí),為了使共軛酸堿對(duì)濃度比值為1,則要選用pKa(或pKb)等于或接近于pH或pOH的共軛酸堿對(duì).對(duì)于HAc—NaAc,HCOOH-HCOONa和H3BO3-NaH2BO3

的緩沖體系,若要配制pH=4.8的酸堿緩沖溶液,問(wèn):(1)應(yīng)選擇何種體系為好?(2)現(xiàn)有12mLc=6.0mol·L-1HAc溶液,欲配成250mL的酸堿緩沖溶液,應(yīng)取固體NaAc·3H2O多少克?已知pK(HCOOH)=3.75,pK(HAc)=4.76,pK(H3BO3)=9.24如選用HCOOH-HCOONa體系,則如選擇HAc-NaAc體系,則如選擇H3BO3-NaH2BO3,則濃度比值接近1,緩沖能力最大緩沖能力喪失2)根據(jù)選擇,如果要配制250mLpH=4.8的酸堿緩沖溶液,則,應(yīng)稱取NaAc·3H2O11g在燒杯中盛放20.0ml,0.10mol·L-1

氨水溶液，逐步加入0.10mol·L-1HCl溶液。試計(jì)算：(1)當(dāng)加入10.0mlHCl后，混合溶液的pH值,(2)當(dāng)加入20.0mlHCl后，混合物溶液的pH值,(3)當(dāng)加入30.0mlHCl后，混合物溶液的pH值pKa(NH4+)=9.26解：