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一、質(zhì)子條件質(zhì)子條件,又稱質(zhì)子平衡方程(Protonbalanceequation)用PBE表示。溶液中得質(zhì)子后產(chǎn)物與失質(zhì)子后產(chǎn)物的質(zhì)子得失的量相等。反映了溶液中質(zhì)子轉(zhuǎn)移的量的關(guān)系。Na2S的[OH-]表達(dá)式NaHCO3的質(zhì)子條件為HAc水溶液分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算Notes:選好質(zhì)子參考水準(zhǔn)。以溶液中大量存在并參與質(zhì)子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)為質(zhì)子參考水準(zhǔn),通常是原始的酸堿組分及水。寫(xiě)出質(zhì)子參考水準(zhǔn)得到質(zhì)子后的產(chǎn)物和失去質(zhì)子后的產(chǎn)物,并將所有得到質(zhì)子后的產(chǎn)物平衡濃度的總和寫(xiě)在等式的一邊,所有失去質(zhì)子后的產(chǎn)物平衡濃度的總和寫(xiě)在等式的另一邊,即得到質(zhì)子條件。在處理多元酸堿時(shí)應(yīng)注意濃度前的系數(shù)。在質(zhì)子條件中不應(yīng)出現(xiàn)作為質(zhì)子參考水準(zhǔn)的物質(zhì),因?yàn)檫@些物質(zhì)不管失去質(zhì)子或是接受質(zhì)子都不會(huì)生成它本身。分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算Example:寫(xiě)出NH4H2PO4水溶液的質(zhì)子條件式:+H+-H+H+←H2O→OH-
NH4+
→
NH3H3PO4←H2PO4-→HPO42-
→PO43-
[H+]+[H3PO4]=[OH-]+[NH3]+2[PO43-]+[HPO42-]分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算二、pH的計(jì)算(1)強(qiáng)酸(強(qiáng)堿)溶液→強(qiáng)酸溶液
A.最簡(jiǎn)式[H+]=ca(ca≥10-6mol/L)B.近似式(ca<10-6mol/L)分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算(1)強(qiáng)酸(強(qiáng)堿)溶液
→強(qiáng)堿溶液A.最簡(jiǎn)式:[OH-]=cb(cb≥10-6mol/L)B.近似式(cb<10-6mol/L)分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算二、pH的計(jì)算(2)一元弱酸(堿)和多元弱酸(堿)A.最簡(jiǎn)式:(cKa≥10Kw及c/Ka≥105)B.近似式:(cKa≥10Kw及c/Ka<105)(cKa<10Kw及c/Ka≥105)分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算→一元弱堿A.最簡(jiǎn)式:(cKb≥10Kw及c/Kb≥105)B.近似式:(cKb≥10Kw及c/Kb<105)(cKb<10Kw及c/Kb≥105)分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算
→
(3)多元酸(堿)
A.最簡(jiǎn)式:當(dāng)CKa1≥20Kw,C/Ka1≥500B.近似式:當(dāng)CKa1≥10Kw,分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算→(4)強(qiáng)酸與弱酸混合溶液(Camol/LHCl+Cmol/LHAc)A.最簡(jiǎn)式B.近似式[H+]≈ca分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算→(5)兩種弱酸的混合HAcHAKHAHBcHBKHB最簡(jiǎn)式(cHAKHA>>cHBKHB)分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算→(6)兩種弱堿的混合當(dāng)cb1Kb1>>cb2
Kb2)時(shí)分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算→(7)兩性物質(zhì)——酸式鹽
NaHA近似式:([HA-]≈c,忽略HA-的離解)([HA-]≈c,cKa2>10Kw忽略HA-和水的離解)最簡(jiǎn)式:([HA-]≈c,cKa2>10Kwc>10Ka1)分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算→一元弱酸弱堿鹽
近似式:([HA]=[A-]≈c,忽略HA和A-的離解)([HA]=[A-]≈c,Ka’≥20Kw,忽略HA、A-和水的離解)最簡(jiǎn)式:([HA]=[A-]≈C,Ka’≥20Kw,C>20Ka)分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算→多元酸的鹽(NH4)2CO3、(NH4)2S最簡(jiǎn)式:分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算→HAc+NaF,H3BO3+NaAc的混合液近似式:最簡(jiǎn)式:當(dāng)KHAcCHAc≥20Kw,CF-≥20KHF時(shí),分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算→緩沖溶液(1)緩沖溶液的緩沖原理能夠抵抗外加少量酸、堿或加水稀釋,而本身的pH基本保持不變的溶液稱為緩沖溶液。常見(jiàn)的緩沖溶液由:弱酸及其共軛堿、弱堿及其共軛酸、多元弱酸的酸式鹽及其次級(jí)鹽等組成。HAc-NaAc、NH4+-NH3、H3PO4-NaH2PO4、NaH2PO4-Na2HPO4、NaHCO3-Na2CO3分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算→緩沖溶液(2)緩沖溶液的pH計(jì)算HAcH++Ac-起始(mol·dm-3
)ca0cb
平衡(mol·dm-3
)ca-c(H+)
c(H+)cb+c(H+)
由于弱酸HA的解離程度較弱,且體系中有較大量的A-存在,抑制HA的離解使ca-c(H+)≈ca
、cb
+c(H+)≈cb
分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算→緩沖溶液(3)緩沖溶液的選擇和配制適當(dāng)提高共軛酸堿對(duì)的濃度0.1~1mol·dm-3
保持共軛酸堿對(duì)的濃度接近,即ca
/cb
=1∶1
緩沖范圍
pH=pKa±1
常用緩沖體系中弱酸的pKa與緩沖范圍
例題6
下一節(jié)例題-~5
分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算常用緩沖體系中弱酸的pKa與緩沖范圍分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算計(jì)算0.10mol·dm-3HAc溶液的pH值解:∴pH=2.89
例題2已知Ka(HAc)=1.76×10–5,分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算計(jì)算0.10mol·dm-3NaAc溶液的pH值解:∴pOH=-lgc(OH-
)=5.1∴pH=14-pOH=14-5.1=8.9
Ac-
+H2OHAc
+OH-
HAcH
++Ac-∴Ac-的Kbθ=1.0×10-14/1.76×10-5=5.68×10-10∵c(Ac-
)/Kbθ=0.10/5.68×10–10=1.7×108>400例題3Kaθ
×Kbθ
=c(H+)·c(OH-
)=Kwθ=1.0×10-14分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算計(jì)算0.10mol·dm-3Na2CO3溶液的pH值解:∴pOH=-lg(4.2×10-3)=2.4∴pH=14-pOH=14-2.4=11.6
CO32-+H2OHCO3-
+OH-
例題4分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算計(jì)算將10.0ml0.2000mol·dm-3HAc和5.5ml0.2000mol·dm-3NaOH溶液混合后溶液的pH值(pKa
=4.75)解:cb=0.200×5.5/15.5=0.071(mol·dm-3) ca=(10.0×0.200-5.5×0.200)/15.5=0.058(mol·dm-3)∴pH=4.84例題5分析化學(xué)酸堿溶液pH的計(jì)算需要pH=4.1的緩沖溶液,分別以HAc+NaAc和苯甲酸+苯甲酸鈉(HB+NaB)配制。試求c(NaAc)/c(HAc)
和c(HB)/c(NaB)的值。若相關(guān)組分的濃度都為0.1mol·dm-3,哪種緩沖溶液更好?例題6解:欲配制pH=4.1的緩沖溶液,應(yīng)選用pKa與pH接近
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