厦门大学化学：《分析化学》课程电子教案（PPT教学课件）第三章 酸碱平衡与酸碱滴定 3.3.2 各种体系[H+]浓度的计算

廢门大了化学化工学院 Analytical Chemistry分析化学 332各种体系H浓度的计算 ·强酸(碱)溶液 ·一元弱酸(碱)溶液 ·多元弱酸(碱)溶液 两性物质 ·混合酸碱溶液 2005-10 分析化学教程(2005-2006学年 GXQ1

化学化工学院 Analytical Chemistry 分析化学 2005-10 分析化学教程（2005-2006学年) GXQ1 3.3.2 各种体系[H+ ]浓度的计算 • 强酸（碱）溶液 • 一元弱酸（碱）溶液 • 多元弱酸（碱）溶液 • 两性物质 • 混合酸碱溶液

廢门大了化学化工学院 Analytical Chemistry分析化学 1.强酸(强碱)溶液 浓度为amoL的HC溶液 PBE[H]=OH]+a若允许误差不>5%,有: (1)a≥10m0L时,[H=a (2)a≤103mOM时,[H]=[OH] (3)108<a<106moM时,[]=[OH]+a a 整理得 0 ah-Kw=c 用同样的思路可处理强碱体系。 2005-10 分析化学教程(2005-2006学年 GXQ2

化学化工学院 Analytical Chemistry 分析化学 2005-10 分析化学教程（2005-2006学年) GXQ2 浓度为a mol/L 的 HCl溶液 PBE = + a + − [H ] [OH ] a  = a + 1 10 mol/L [H ] （） - 6 时， 2 10 mol/L [H ] [OH ] - 8 + − （ ）a  时， = a K a a w   = + = + + + − [H ] 3 10 10 mol/L [H ] [OH ] （ ） - 8 -6 时， 整理得 [H ] [H ] 0 2 − − = + + a Kw 若允许误差不>5%，有： 用同样的思路可处理强碱体系。 1. 强酸（强碱）溶液

廢门大了化学化工学院 Analytical Chemistry分析化学 2.一元弱酸(弱碱)溶液浓度为 c. MolL的HA溶液 Kaha K PBE H=OH +LA 其中 [H][H 简化 [HAl=8 Ca [H+K 田H]c叶H=√K1田A+k精确式 (1)KaCa≥20K,忽略水的离解 H]=√KaHA]=VK(Ca-[H)近似式 (2)Ca/Ka≥500,忽略酸的离解寸总浓度的影响 HA]=Ca-[A≈Ca H1=√KaCa+Km近似式 (3)KaCa≥20K,Ca/Ka≥500 H1=√KC 例题 pH=2(pa+pCa)最简式 2005-10 分析化学教程(2005-2006学年 GXQ3

化学化工学院 Analytical Chemistry 分析化学 2005-10 分析化学教程（2005-2006学年) GXQ3 浓度为ca mol/L 的 HA溶液 PBE [H ] =[OH ]+[A] + − [H ] [H ] [HA] [H ] + + + = + Ka Kw = Ka + Kw + [H ] [HA] a a a C K C + = = + + [H ] [H ] [HA]  HA 其中 精确式 简化 (1) Ka Ca  20Kw , 忽略水的离解 [H ] [HA] ( [H ]) + + = Ka = Ka Ca − 近似式 (2) Ca /Ka  500, 忽略酸的离解对总浓度的影响 = Ca −  Ca [HA] [A] = Ka Ca + Kw + [H ] 近似式 (3) 20 , Ka Ca  Kw /  500, Ca Ka = Ka Ca + [H ] (p p ) 2 1 pH = Ka + Ca 最简式 2. 一元弱酸（弱碱）溶液 例题

例 }化学化工学院 Analytical Chemistry分析化学 例1求0.10 mol/L hAc溶液的pH已知pKa=476 解KaCa>20K,Ca/Ka>500 pH=(pKa+pCa)=1/2×(4.76+1.00=288 例2求0.moL一氯乙酸溶液的pH。已知K2=14×103 解 a/Ka=7120K H]=√KHA=√K2(Ca-[H+]) [H]+Ka[H]-KaCa=0 0.011 mol/. pH=1.96 例3求1.0×104 mol/L HCN溶液的pH。已知K2=62×1010 解 Ca lka>500, K,ca< 20K H KC+K C 2005-10 分析化学教程(2005-2006学年 GXQ4

化学化工学院 Analytical Chemistry 分析化学 2005-10 分析化学教程（2005-2006学年) GXQ4 例2 求0.1 mol/L 一氯乙酸 溶液的pH。 已知 Ka = 1.410-3 。 / = 71 500, Ca Ka 20 , Ka Ca  Kw [H ] [HA] ( [H ]) + + = Ka = Ka Ca − 解 [H ] [H ] 0 2 + − = + + Ka Ka Ca 例3 求1.010-4 mol/L HCN 溶液的pH。 已知 Ka = 6.210-10 。 解 /  500, Ca Ka 20 , Ka Ca  Kw = Ka Ca + Kw + [H ] 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 20 , Ka Ca  Kw /  500, Ca Ka (p p ) 1/ 2 4.76 1.00) 2.88 2 1 pH = Ka + Ca = （ + = 例题

廢门大了化学化工学院 Analytical Chemistry分析化学 3.多元弱酸(弱碱)溶液 浓度为Cmo/L的H24溶液 PBE H=OH +[HA+2[A Kw, Kalha 2K HA HTT a2n alll2 [H][H] [H]=Kw+KalH,a|+2Ka2KHAl [H]=K+KaH2Ax己K)精确式 其中[H2A]=HACa 2005-10 分析化学教程(2005200学年) GXQ5

化学化工学院 Analytical Chemistry 分析化学 2005-10 分析化学教程（2005-2006学年) GXQ5 浓度为Camol/L 的 H2A溶液 PBE [H ] =[OH ]+[HA] + 2[A] + − 2 1 2 2 1 2 [H ] 2 [H A] [H ] [H A] [H ] [H ] + + + + = + + Kw Ka Ka Ka [H ] 2 [H A] [H ] [H A] 2 1 2 1 2 + + = + + a a w a K K K K 其中 2 H2 A Ca [H A] = （ ） 精确式 [H ] 2 [H ] [H A] 1 2 1 2 + + = + + a w a K K K 3. 多元弱酸（弱碱）溶液

廢门大了化学化工学院 Analytical Chemistry分析化学 3.多元弱酸(弱碱〕溶液(2) 精确式H+1=、K,+Ka[H2A]1+2) 简化 3k2K必<005,忽略酸的二级离解 H]√Ka 以下可按一元酸处理 H]=√K+Ka1H2A]近似式 (2)Ka1Ca≥20Km,忽略水的离解 =√Kal|H2A]近似式 (3)Ca/ka1≥5002K0=<005,Ka1Ca≥20K pH2(pKal+pCa)最简式 2005-10 分析化学教程(2005-2006学年 GXQ6

化学化工学院 Analytical Chemistry 分析化学 2005-10 分析化学教程（2005-2006学年) GXQ6 简化 (2) Ka1 Ca  20Kw , 忽略水的离解 0.05, 忽略酸的二级离解。 2 [H ] 2 (1) 1 2 2   + a a a a K C K K [H ] [H A] = Kw + Ka1 2 + 近似式 *以下可按一元酸处理 [H ] [H A] = Ka1 2 + 近似式 (3) / 500, Ca Ka1  0.05, 2 1 2  a a a K C K 20 , Ka1 Ca  Kw Ka1 Ca [H ] = + (p p ) 2 1 pH = Ka1 + Ca 最简式 （ ） [H ] 2 [H ] [H A] 1 2 1 2 + + = + + a w a K 精确式 K K 3. 多元弱酸（弱碱）溶液 （2）

廢门大了化学化工学院 Analytical Chemistry分析化学 二元酸简化计算的条件讨论 二元酸可否作为一元酸处理,主要决定 △pK。对溶液pH的计算,一般误差可允 许15的二元酸,可作一元酸处理。 例:计算0.10mo/Na2CO3溶液的pH。已知:Ka1=42x10, Kn2=56×1041l 2 解Kb1 k1p_1.0×10 1.8×10 Kh2=24×10 2 256×10 Kn1/Kh2>10 1.5 CL/KLL> b b1 500 61b >20K OH]=√KbCb=V0.10×1.8×10-4=42×107(moM) pOH=237,pH=1163 2005-10 分析化学教程(2005-2006学年 GXQ7

化学化工学院 Analytical Chemistry 分析化学 2005-10 分析化学教程（2005-2006学年) GXQ7 二元酸可否作为一元酸处理，主要决定 pK 。对溶液pH的计算，一般误差可允 许 1.5的二元酸，可作一元酸处理。 例：计算0.10 mol/L Na2CO3溶液的pH。已知：Ka1 = 4.2  10-7 , Ka2 = 5.6  10-11 。 解 8 2 4 1 1 1 4 2 1 1.8 10 2.4 10 5.6 10 1.0 10 − − − − =  =    = = b a w b K K K K ， Kb1 / Kb2 101.5 ， / 500, Cb Kb1  20 , Kb1 Cb  Kw [OH ] 0.10 1.8 10 4.2 10 (mol/L) 4 3 1 − − − = Kb Cb =   =  pOH = 2.37, pH = 11.63 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.0 5.0 10.0 pH 分布系数 二元酸简化计算的条件讨论

廢门大了化学化工学院 Analytical Chemistry分析化学 4.两性物质 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。 酸式盐HCO3,HS,HPO2,H2PO 分类 弱酸弱碱盐NH4Ac 氨基酸NH2CH2COOH氨基乙酸 酸式盐HB hoBE 62 HB-Ka2 >B 氨基酸: NH, CH COOHK Koy-Nh' CH Coo Ka >NH CH COO 2005-10 分析化学教程(2005-2006学年 GXQ8

化学化工学院 Analytical Chemistry 分析化学 2005-10 分析化学教程（2005-2006学年) GXQ8 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- , H PO4 2- , H2PO4 - NH4Ac NH2CH2COOH 氨基乙酸 4. 两性物质 酸式盐 HB￾H2 B⎯b2 ⎯ HB ⎯ ⎯a 2 →B K K 氨基酸： + ⎯⎯ + − ⎯⎯→ − NH3 CH2 COOH 2 NH3 CH2 COO 2 NH2 CH2 COO Kb Ka

Analytical Chemistry分析化学 PBE:[H]+[H2B]=0OH]+B田7≠H+HBl=Km,Ka2HB K H 精确式 K,(K +K,HBp Ko tHAI 其中:[HB]=0mcB 简化:(1)无机酸,一般ΔpK较大,[HB]≈C, (2)满足条件(1)和K2C≥20K,忽略水的酸离解 IHTI ala2hB 近似式 K,+CHB (3)CmB≥20Ka12和(1) a2 HB HB (4)满足(1)、(2)和(3) 0.02.04.06.08.010.012.014.0 H Valn a2 d2(pKn+pa2)最简式 pl 2005-10 分析化学教程(2005-2006学年 GXQ9

化学化工学院 Analytical Chemistry 分析化学 2005-10 分析化学教程（2005-2006学年) GXQ9 简化： （1）无机酸，一般pK 较大，[HB]  CHB， (2)满足条件（1）和Ka2 CHB  20Kw , 忽略水的酸离解 1 HB 1 2 HB [H ] K C K K C a a a + = + (3) CHB  20Ka1 ,和（1） (4) 满足（1）、（2）和（3） 1 2 [H ] = Ka Ka + (p p ) 2 1 pH = Ka1 + Ka2 最简式 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 pH 分布系数 [HB] [HB] [H ] 1 1 2 + + = + a a w a K K（K K ） 精确式 酸式盐HB- [H ] [H B] [OH ] [B] + 2 = + + − [H ] [HB] [H ] [H ][HB] [H ] 2 1 + + + + + = + w a a K K PBE： K 其中： HB HB [HB] =  c HB 1 2 HB [H ] C Ka （Kw + Ka C ） = + 近似式

廢门大了化学化工学院 Analytical Chemistry分析化学 4.两性物质(4) 例:0.10mo/ LNaHCo3pK3n1=6,38,pKa2=10.25。 解: pH=(pKal +pka2) 638+10.25)=8.32 2005-10 分析化学教程(2005-2006学年 GXQ10

化学化工学院 Analytical Chemistry 分析化学 2005-10 分析化学教程（2005-2006学年) GXQ10 例：0.10 mol/L NaHCO3 , pKa1 = 6.38, pKa2 = 10.25。 6.38 10.25) 8.32 2 1 (p p ) 2 1 pH 1 2 = + = = + （ Ka Ka 解： 4. 两性物质 （4）