武汉大学：《分析化学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 酸碱滴定法（3.3）酸碱溶液的pH计算

§3-3酸碱溶液的pH计算 质子条件式( proton balance equation) 质子条件式:酸碱反应达到平衡时,酸失去的质子 数应等于碱得到的质子数。这种质子等衡关系称为质 子条件,其数学表达式称为质子条件式。 零水准法:是选择溶液中大量存在并参加质子条件转 移的物质为“零水准”(又称参考水准),然后根据 质子转移数相等的数量关系写出质子条件式

1 §3-3 酸碱溶液的pH计算 一.质子条件式(proton balance equation) 质子条件式：酸碱反应达到平衡时，酸失去的质子 数应等于碱得到的质子数。这种质子等衡关系称为质 子条件，其数学表达式称为质子条件式。 零水准法：是选择溶液中大量存在并参加质子条件转 移的物质为“零水准”（又称参考水准），然后根据 质子转移数相等的数量关系写出质子条件式

以一元弱酸HA为例,选HA和H2O作为零水准,溶液 中存在的反应有 HA H2o Ho++A H2O+H2O士O++OH 因此,H3O+为得质子产物,A、OH为失质子产物, 得失质子数应当相等,故质子条件式为 [H3O+]=[A]+[OH-] [H3O+]=[H+] 以H2CO3为例,写出其质子条件式。 选取H2CO3和H2O作为零水准物质质子条件式为: H+]=[HCO3]+2(CO321+[OH

2 以一元弱酸HA为例，选HA和H2O作为零水准，溶液 中存在的反应有： HA + H2O H3O+ +A￾H2O + H2O H3O+ +OH- 因此，H3O+为得质子产物，A-、OH- 为失质子产物， 得失质子数应当相等，故质子条件式为： [H3O+ ] = [A- ] + [OH- ] [H3O+] = [H+] 以H2CO3为例，写出其质子条件式。 选取H2CO3和H2O作为零水准物质,质子条件式为： [H+] = [HCO3 - ] +2[CO3 2- ] +[OH- ]

例3写出NaH2PO液的质子条件式。 解:选H2PO4和H2O作为零水准物质。 [H+]+[H3PO4]=[HPO42]+2PO431+ OH 总结左边为得质子物质的=右边为失质子物质的, 不要忘记水的得失质子

3 例3 写出NaH2PO4液的质子条件式。 解：选H2PO4 -和H2O作为零水准物质。 [H+] + [H3PO4 ] =[HPO4 2- ] + 2[PO4 3- ] + [OH- ] 总结:左边为得质子物质的＝右边为失质子物质的, 不要忘记水的得失质子

练习:质子条件式 练习:写出下列物质的质子条件式。 (INHACN (2)Na2CO3 (3)(NH4)2HPO4 解:(1)[H+]+[HCN]=[NH3]+[OH (2)[H+]+[Hco3]+2[H2CO3]=[OH] (3)H+]+2[H3PO+[H2PO421=[PO431+[OH ]+[NH3

4 练习：质子条件式 练习：写出下列物质的质子条件式。 (1)NH4CN (2)Na2CO3 (3)(NH4 )2HPO4 解： (1) [H+] + [HCN] = [NH3 ] + [OH- ] (2) [H+] + [HCO3 - ] +2[H2CO3 ]= [OH- ] (3)[H+] + 2[H3PO4 ] + [H2PO4 2- ] =[PO4 3- ] + [OH- ]+[NH3 ]

二.一元酸碱溶液pH计算 一元酸(HA)溶液的质子条件式是: [H+]=[A]+[OH] 之所以称之为强酸 1.一元强酸碱溶液pH值的计算 是因为电离度大 设酸浓度为Ca。若HA为强酸,则[A]的分布系数δA-=1, [A]=Ca,而[OH]=KM[H+],代入质子条件式有 [H=C Kw [HTI 解方程得一元强酸H]精度式为 +√Ca+4K 2

5 二. 一元酸碱溶液pH计算 一元酸(HA)溶液的质子条件式是： [H+] = [A- ] + [OH- ] 1.一元强酸碱溶液pH值的计算 设酸浓度为Ca。若HA为强酸，则[A- ]的分布系数δA- =1， [A- ] = Ca，而[OH- ]=KW/[H+]，代入质子条件式有： [ ] [ ] + + = + H K H C W a 解方程得一元强酸[H+]精度式为   2 4 2 Ca Ca Kw H + + = + 之所以称之为强酸， 是因为电离度大

当Ca≥20[OH]时,[OH]项可忽略,则有 [H*]= [A]= Ca pH=-lg[H*]=-Igca 同理,对强碱溶液,当Cb≥20[H]时水的离解可忽略,则 pOH=-Ig[OH:]=-IgC 但实际情况是:你也不知道[OH]为多少,所以,对于强酸 溶液,一般忽略水的离解

6 当Ca≥20[OH- ]时，[OH- ] 项可忽略，则有 [H+] = [A- ] = Ca pH= -lg[H+]= -lgCa 同理，对强碱溶液，当Cb≥20[H+]时,水的离解可忽略，则 pOH= -lg[OH- ]= -lgC 但实际情况是：你也不知道[OH- ]为多少，所以，对于强酸 溶液，一般忽略水的离解

2.一元弱酸溶液酸度计算 元弱酸(HA)溶液的质子条件式是: [H+]=[A]+[OH C K [A]=C· HT+K C K H+] Kw H+K。[H 元弱酸[H+]的精确式为 [H+]+Kn[H]-(CK+K)H+]-KK=0

7 2.一元弱酸溶液酸度计算 一元弱酸(HA)溶液的质子条件式是： [H+] = [A- ] + [OH- ] a a a a A H K C K A C + = • = + − − [ ] [ ]  [ ] [ ] [ ] + + + + + = H K H K C K H W a a a 一元弱酸[H+]的精确式为： [ ] [ ] ( )[ ] 0 3 2 + − + − = + + + H Ka H Ca Ka KW H Ka KW

①当CKa>20KwC/Ka<<500时,忽略水的离解 [H+]+y [H+] CKa [H+]=Ka(C-[H+]) [H+] Ka+√Ka2+4CKa 此为忽略水的离解近似公式

8 ①当CKa>20Kw,C/Ka<<500时，忽略水的离解 [H+]≈ [H+] 2= Ka(C-[H+]) [H+]= （1） 此为忽略水的离解近似公式 H Ka CKa + + [ ] 2 4 2 一Ka + Ka + CKa

②若Ck500 则有[HA=C[H]≈C 则[H√CKa+K (2) 此为考虑水的离解时计算一元弱酸H浓度的近似 公式。 ③CKa>20KWC/Ka≥500时 [HA]=C-[H+]≈C 则叶H+]=、CKa(3) 此为计算的最简式

9 ②若Cka20Kw, C/Ka ≥500 时 [HA]= C-[H+]≈C 则[H+]= （3） 此为计算的最简式 CKa

一元弱碱溶液酸度计算 用处理一元酸相似的方法,可得相对应的一组公式 ①CKb≥20KWc<500时 OH Kb+√Kb+4CKb 2 ②CKb<20KW,c≥500时 K KC+Kw 自CK620KWk≥500时 ]=√CK。 OH 最简式

10 • 一元弱碱溶液酸度计算 用处理一元酸相似的方法，可得相对应的一组公式： ①CKb≥20Kw， ＜500时 ② CKb<20Kw， ≥500时 Kb C   2 4 2 Kb Kb CKb OH − + + = − OH = Kb C + Kw Kb − C ③ CKb≥20Kw， ≥500时 Kb C   OH = CKb − 最简式