(分析化学课件）第五章(质子条件与pH的计算).ppt

天津科技大学 (1) 步骤： 第一步选参考水平：选择溶液中大量存在并且参加质子转移的物质作为质子参考水平，即作为零标准。 零标准一般选择原始的酸碱组分和水，在质子条件中一般不出现质子参考水平的组分。 第二步根据酸碱反应平衡和水的质子传递反应平衡，把得质子的组分列在一边，失质子的组分列在另一边，根据得失质子的物质的量相等的原则列出等式。 天津科技大学 * 无机及分析化学教研室 天津科技大学 5.3质子条件与pH的计算 5.3.1 质子条件与质子平衡式 实质:质子转移反应 酸给出质子的数目=碱接受质子的数目， 这种质子转移的平衡关系即为质子条件。它的数学表达式称为质子平衡式。 (2) 一元弱酸质子条件 一元弱酸HA: 选取溶液中大量存在的HA和H2O为参考水平， H3O+是得质子的，A－和OH－是失去质子的，得失质子的物质的量应该相等。则在水溶液中的质子平衡式为： (3) 二元弱酸质子条件 二元弱酸H2A: 选取溶液中大量存在的H2A和H2O为参考水平， [A-]前乘以2是因为H2A转化为A2-时失去质子的总数为A2-的2倍。 质子平衡式 (4) 三元弱酸质子条件 三元弱酸H3A: 选取H3A和H2O为参考水平，质子平衡式为： 现以HnA表示弱酸，质子平衡式可写成： 式中k为失质子数，k＝1,2,3…n。 NaHCO3水溶液: 选择：HCO3－和H2O，质子转移为： 质子平衡式： [H2CO3]＋[H+]＝[CO32-]+[OH-] Na2CO3水溶液， 选择CO32－和H2O，质子转移为： 质子平衡式： [H+]+[HCO3-]+2[H2CO3]＝[OH-] (5)强酸、强碱溶液质子条件 强酸、强碱在溶液中全部离解， 酸度的计算比较简单，如1.0mol/L的HCl溶液，其酸度(H＋浓度)为1.0mol/L。 当浓度＜10－6mol/L时，要考虑H2O离解出的H+和OH-。浓度为c mol/L的强酸溶液，质子转移反应： HA+H2O → H3O++A- c H2O+H2O ? H3O++ OH- 质子条件：[H+]= c+[OH-] 强碱: 浓度为cbmol/L的NaOH溶液，它是Na2O和H2O反应的产物，因此在水溶液中，质子转移反应为： 1/2Na2O+1/2H2O → OH-+Na＋ c H2O+H2O ? H3O++ OH- 质子条件：[H+]+c=[OH-] 5.3.2 各类酸碱溶液pH计算 1. 酸度与pH的概念 （1）酸度定义 酸度是指H+的浓度[H+]。采用[H+]的负对数来表示，常简写成 pH＝－lg[H+] 与pH值的表示方法相同，pOH＝－lg[OH-] （2）关于pH值 常温下，在同一水溶液中 pH+pOH＝14 ① pH范围通常为1～14，pH越小，酸性越强。 ② pH有效数字位数不计算定位数字， 如pH＝ 3.40为两位有效数字。 ③ 测定pH值最简便的方法是用pH试纸或酸碱指示剂，较精密的方法是用pH计。 2. 各类酸碱溶液pH计算 (1) 强酸（强碱）溶液 强酸全部解离，酸度的计算很简单，如：0.1mol/L的HCl溶液， [H＋]=0.1mol/L，pH＝1.0。 但是，当其浓度很稀时(比如，在强碱滴定强酸的计量点附近)，除考虑由HCl解离出来的H＋，还要考虑由水解离出来的H＋。 浓度为c的HCl溶液中， 质子条件式为： [H+]＝c+[OH-] [H+]＝c+Kw/[H+], 即：[H+]2－c[H+]－Kw＝0 当c＞10－6 mol/L时，[OH-]可以忽略，此时 [H＋]＝c。 当c＜10－8 mol/L时，c可以忽略，此时 [H＋]＝10－7 mol/L 。 例5.3 计算2.0×10－7mol/L的HCl溶液pH值. 解： c≤10－6，[H+]2－c[H+]－Kw＝0 [H+]2－2.0×10－7[H+]－1.0×10－14＝0 [H+]＝2.4×10－7 pH＝6.62 [H+]=[A-]+[OH-] 上式为一元弱酸H＋浓度的精确计算公式。 (2) 一元弱酸HA 质子条件式： 简化： ①若一元弱酸不是很弱，当cKa≥10Kw，弱酸的解离是溶液中H＋的主要来源，KW可以省略。 [HA]=c