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1、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,2,数量关系(p71 73)物料平衡(MaterialBalance):各物种的平衡浓度之和等于其分析浓度.电荷平衡(Charge Balance):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(Proton Condition):溶液中酸失去质子的数目等于碱得到质 子的数目.,3,质子条件式的写法(p72 73),(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
2、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,例:一元弱酸(HA)的质子条件式：零水准(Zero Level):H2O,HAHA与H2O间质子转移:HA+H2O H3O+A-H2O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-,5,例：Na2NH4PO4水溶液,H+HPO42-+2H2PO4-+3H3PO4=OH-+NH3,零水准：H2O、NH4+、PO43-,6,酸碱溶液的几种类型,一.一元弱酸碱 HA
3、 多元弱酸碱 H2A,H3A二.两性物质 HA-类两性物质 A-+HB三.混合酸碱:强+弱.弱+弱四.共轭酸碱:HA+A-,判断条件,确定用近似式或最简式,先用最简式计算,再看是否合理,7,3.3.1 弱酸(碱)溶液1.一元弱酸(HA)的H+的计算(p73 74),展开则得一元三次方程,难解!,质子条件式:H+=A-+OH-,代入平衡关系式,精确表达式:H+=,若将 代入,8,若:Kac20Kw(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:,若:0.05,即,则ca-H+ca,展开:H+2+KaH+-caKa=0,解一元二次方程即可。
4、,得最简式:,9,例3.8 计算0.20molL-1 Cl2CHCOOH 的pH.（pKa=1.26）(p74),如不考虑酸的离解(用最简式:pH=0.98),则 Er=29%（如何算？）,故应用近似式:H+=解一元二次方程:H+=10-1.09 则pH=1.09,解:Kac=10-1.260.20=10-1.9620Kw Ka/c=10-1.26/0.20=10-0.562.510-3,10,例题 计算1.010-4molL-1 HCN 的 pH(pKa=9.31),解:Kac=10-9.311.010-4=10-13.3120KwKa/c=10-9.31/1.010-4=10-5.312.
5、510-3故应用:H+=10-6.61,如不考虑水的离解,H+=10-6.66 Er=11%,11,2.一元弱碱(A)的H+的计算(p75),质子条件:H+HA=OH-引入平衡关系:得精确表达式:,12,若:c/Ka 20,“1”可以忽略(水的碱性)又:A=cb-HA=cb(OH-H+)cb OH-,近似式:,最简式:H+=,若 0.05,即 Kb/cb 2.510-3则 即Acb,or OH-=,13,3.多元酸溶液的pH计算,以二元酸(H2A)为例.质子条件:H+=HA-+2A2-+OH-精确式若 0.05,可略.近似式,以下与一元酸的计算方法相同.大部分多元酸均可按一元酸处理,忽略第二步
6、及以后各步的离解.,14,3.3.2 两性物(HA-)溶液H+的计算(p76 77),质子条件:H2A+H+=A2-+OH-,精确表达式:,带入平衡关系式:,15,若:Ka1Ka2,HA-c(HA)(5%,pKa3.2)又 Ka2c(HA-)20Kw,则得,近似式:,如果 c(HA-)/Ka120,则“1”可略,得 最简式:,(若c/Ka120,Ka2c20Kw,即使Ka1,Ka2相近,也可使用最简式计算),16,例10 计算 0.033molL-1 Na2HPO4 的pH.pKa1 pKa3:2.16,7.21,12.32,解:Ka3c=10-12.320.033=10-13.80 Kw c
7、/Ka2=0.033/10-7.21=105.73 20故:,(如用最简式,pH=9.77,Er=22%),pH=9.66,17,氨基乙酸(甘氨酸)NH2CH2COOH NH3+CH2COOH NH3+CH2COO-NH2CH2COO-pKa1=2.35 pKa2=9.78 H2A+H+A-A-氨基乙酸 氨基乙酸 氨基乙酸 阳离子 双极离子 阴离子等电点时:H2A+=A-,-H+,-H+,+H+,+H+,氨基乙酸溶液的pH与其等电点的pH是否相等?,18,弱碱(A)+弱酸(HB)Ka(HA)Ka(HB),质子条件:H+HA=B-+OH-引入平衡关系得精确表达式:,若c(HB)=c(A),(与两
8、性物相同),最简式:,19,3.3.3（强+弱）溶液pH计算,1.强酸(HCl):2.强碱(NaOH):,c(HCl)=10-7.0or10-9.0 molL-1,pH=?,质子条件:H+=c(HCl)+OH-一般情况:H+=c(HCl),质子条件:H+c(NaOH)=OH-一般情况:OH-=c(NaOH),20,3.强碱(NaOH)+弱碱(A-)(p82)4.强酸(HCl)+弱酸(HA),质子条件:H+HA+c(NaOH)=OH-,近似式:OH-=,忽略弱碱的离解:OH-c(NaOH)(最简式),质子条件:H+=c(HCl)+A-+OH-,近似式:H+=,忽略弱酸的离解:H+c(HCl)(最
9、简式),21,计算方法：(1)先按最简式计算OH-或H+.(2)再计算HA或A-,看其是否可以忽略.如果不能忽略,再按近似式计算.,22,4.两弱酸(HA+HB)溶液,H+=,23,3.3.4 共轭酸碱体系(HA+A-)(p80),物料平衡:HA+A-=ca+cb电荷平衡:H+Na+=OH-+A-HA=ca-H+OH-A-=ca+cb-HA=cb+H+-OH-代入平衡关系,得精确式,+),24,酸性,略去OH-:碱性,略去H+:若Ca OH-H+或Cb H+-OH-则最简式,计算方法:(1)先按最简式计算H+.(2)再将OH-或H+与ca,cb比较,看忽略是否合理.,25,例13(p81),(
10、a)0.040molL-1 HAc 0.06molL-1 NaAc 先按最简式:(b)0.080molL-1二氯乙酸 0.12molL-1二氯乙酸钠 先用最简式:molL-1,caH+,cbH+结果合理 pH=4.94,应用近似式:,解一元二次方程，H+=10-1.65 molL-1,pH=1.65,26,例14(p81 82),在20.00mL 0.1000molL-1 HA(Ka=10-7.00)溶液中,加入0.1000molL-1 NaOH溶液19.96mL,计算pH.解:ca=10-4.00 cb=10-1.30 先按最简式,H+=molL-1,解一元二次方程:OH-=10-4.44
11、molL-1 pH=9.56,应用近似式:OH-=,OH-=10-4.30 molL-1,27,溶液中H+计算式列表HAA-HA-A-+HB,28,H2OH2AHCl NaOH,29,NaOH+A-HCl+HAHA+HBHA+A-,30,例3.16(p85),10mL 0.20molL-1 HCl 溶液,与10mL 0.50molL-1 HCOONa 和2.010-4 molL-1 Na2C2O4 溶液混和,计算溶液中的C2O42-.pKa(HCOOH)=3.77,31,混和后发生了酸碱中和反应c(HCOOH)=0.10 molL-1,c(HCOO-)=0.15 molL-1 H+=10-3.95 molL-1(近似合理)C2O42-=,=3.210-5molL-1,c(C2O42-)x(C2O42-),32,思考题:下列复杂体系H+的计算式,1.HCl+NaAc2.NH4+-NH3+HAc-Ac-3.NH4H2PO4-,HCl+HAcHAcHAc+Ac-,NH3+NH4+Ac-NH4+Ac-NH4+HAc+Ac-,H+H3PO4-=NH3+HPO42-+2PO4-+OH-,
