第六講H離子濃度的計算ppt課件

1、3.3 酸堿溶液酸堿溶液H+的計算的計算酸堿溶液的幾種類型酸堿溶液的幾種類型一. 強酸堿 二. 一元弱酸堿 HA 多元弱酸堿 H2A, H3A三. 兩性物質(zhì) HA-四. 共軛酸堿 HA+A-五. 混合酸堿 強+弱. 弱+弱4一、強酸、堿溶液一、強酸、堿溶液強酸強酸(HCl):強堿強堿(NaOH): cHCl=10-5.0或或10-8.0 molL-1, pH=?質(zhì)子條件質(zhì)子條件: H+ + cNaOH = OH-最簡式最簡式: OH- = cNaOH質(zhì)子條件質(zhì)子條件: H+ = cHCl + OH-最簡式最簡式: H+ = cHCl242wKCCH展開那么得展開那么得H+濃度的準確公式濃度的準

2、確公式, 數(shù)學(xué)處置費事數(shù)學(xué)處置費事!質(zhì)子條件式質(zhì)子條件式: H+=A-+OH- 平衡關(guān)系式平衡關(guān)系式準確表達式準確表達式:H+ KaHA + KwH+= +H+KaHAH+KwH+ + Ka caH+HA=H+3 + KaH+2- (Kaca+Kw)H+ - KaKw= 0假設(shè)假設(shè): Kaca10Kw , 忽略忽略Kw (即忽略水的酸性即忽略水的酸性) HA=ca-A-=ca-(H+-OH-) ca-H+ 近似計算式近似計算式:展開得一元二次方程展開得一元二次方程H+2+KaH+-caKa=0，求解即，求解即可可最簡式最簡式: :假設(shè)假設(shè): ca/Ka 100, 那么那么 ca - H+ ca

3、H+ KaHA + Kw準確表達式：準確表達式：H+ Ka (ca - H+)H+ Kaca假設(shè)假設(shè): Kaca10Kw 但但 ca/Ka 100 酸的解離可以忽略酸的解離可以忽略 HA ca 得近似式得近似式:H+ KaHA + Kw準確式：準確式：H+ Kaca + Kw(1) Kaca10Kw : (2) ca/Ka 100 : (3) Kaca10Kw, ca/Ka 100 :H+ KaHA + Kw準確表達式：準確表達式：H+ Ka (ca - H+)H+ Kaca + Kw(最簡式最簡式)H+ Kaca例例 計算計算0.20molL-1 Cl2CHCOOH 的的pH.(pKa=1.

4、26)如不思索酸的離解如不思索酸的離解(用最簡式用最簡式:pH=0.98)解解: Kac =10-1.260.20=10-1.9610Kw c/Ka = 0.20 / 10-1.26 =100.56 100故近似式故近似式: 解一元二次方程解一元二次方程: H+=10-1.09 那么那么pH=1.09H+ Ka (ca - H+)2. 一元弱堿一元弱堿(B-)質(zhì)子條件質(zhì)子條件: 得準確表達式得準確表達式:H+ + HB = OH-H+ = KaH+B-H+KwH+ Kw1+B-/Ka酸堿平衡關(guān)系酸堿平衡關(guān)系假設(shè)假設(shè): c / Ka 20, “1可以忽略可以忽略 (水的堿性水的堿性)并且并且:

5、B- = cb - HB =cb (OH- - H+) cb OH-近似計算式近似計算式:最簡式最簡式:假設(shè)假設(shè) Kb / cb 10Kw : (2) c/Kb 100 : (3) Kbc 10Kw, c/Kb 100 :OH-=Kb (cb-OH-) OH-=Kb cb + KwH+= KaKwcbOH-= Kbcb最簡式最簡式:二元弱酸二元弱酸(H2A)質(zhì)子條件質(zhì)子條件: H+ = HA- + 2A2- + OH-2Ka2H+= Ka1H2A (1+ ) + KwH+酸堿平衡關(guān)系酸堿平衡關(guān)系KwKa1H2AH+= + +2Ka1Ka2H2AH+H+2H+ 0.05, 可略可略 近似式近似式

6、: 以下與一元酸的計算方法一樣以下與一元酸的計算方法一樣Ka1ca 10Kw2Ka2H+= Ka1H2A (1+ ) + KwH+2Ka2H+= Ka1H2A (1+ ) + KwH+2Ka2H+2Ka2H+H+= Ka1H2A(忽略二級及以后各步離解忽略二級及以后各步離解)Ka1ca 10Kw，那么：，那么： 0.05 那么：那么： ca/Ka1 100 計算飽和計算飽和H2CO3溶液的溶液的pH值值(0.040 mol/L )H+ Ka1ca2Ka2H+= Ka1H2A (1+ )H+H+= Ka1H2A2Ka2H+2Ka2Ka1ca18三、兩性物質(zhì)溶液三、兩性物質(zhì)溶液兩性物質(zhì)：在溶液中既

7、起酸兩性物質(zhì)：在溶液中既起酸( (給質(zhì)子給質(zhì)子) )、又起堿、又起堿得質(zhì)子的作用得質(zhì)子的作用多元酸的酸式鹽多元酸的酸式鹽 Na2HPO4, NaH2PO4, 弱酸弱堿鹽弱酸弱堿鹽 NH4Ac氨基酸氨基酸 質(zhì)子條件質(zhì)子條件: H+H2A=A2 -+OH-準確表達式準確表達式:酸堿平衡關(guān)系式酸堿平衡關(guān)系式 1. 酸式鹽 NaHAKwH+HA-H+ = +Ka2HA-Ka1H+H+H+ Ka1(Ka2HA-+Kw)Ka1+HA-假設(shè)假設(shè): Ka1Ka2, HA-c (pKa3.2)近似計算式近似計算式:假設(shè)假設(shè) c 10Ka1, 那么那么“Ka1可略可略,得得 最簡式最簡式:H+=Ka1Ka2 c

8、Ka1+ cH+=Ka1(Ka2 cKw)Ka1+ c假設(shè)假設(shè)Ka2c 10Kw 那么那么 Kw可忽略可忽略H+ Ka1Ka2準確式：準確式：Ka1Ka2, HA-cKa2c 10Kw c 10 Ka1pH = 1/2(pKa1 + pKa2)H+ Ka1(Ka2c+Kw) Ka1+cH+ Ka1Ka2c Ka1+ cH+ Ka1Ka2H+ Ka1(Ka2HA-+Kw)Ka1+HA-2. 弱酸弱堿鹽弱酸弱堿鹽 NH4Ac質(zhì)子條件式質(zhì)子條件式: H+ + HAc = NH3 + OH-Kac 10Kw c 10 KaH+ Ka(Kac+Kw) Ka1+c酸堿平衡關(guān)系酸堿平衡關(guān)系NH4+ Ac-c

9、H+= KaKac Ka+ cH+ KaKaKa NH4+Ka HAc例例 計算計算 0.0010 mol/L CH2ClCOONH4 溶液的溶液的pH CH2ClCOOH: Ka=1.410-3NH3: Kb=1.810-4 Ka=5.610-10 Kac 10Kw , c 10Kw c/Ka1 10H+ Ka1Ka2c Ka1+ cH+ Ka1(Ka2c+Kw) Ka1+c酸堿平衡關(guān)系酸堿平衡關(guān)系H+ Ka1Ka2H+= Ka =KaHAA-ca-H+OH-cb+H+-OH-H+= Ka HAA-camol/L HA+ cbmol/L NaAPBE：HA=ca+OH-H+ A- = cb+

10、H+-OH-物料平衡物料平衡: HA + A- = ca + cb電荷平衡電荷平衡: H+ + Na+ = OH- + A- HA = ca - H+ + OH- A- = ca + cb-HA = cb + H +-OH-+)pH 8 (堿性堿性),略去略去H+假設(shè)假設(shè)ca 20H+; cb 20H+, 或或ca 20OH-; cb 20OH-,最簡式最簡式H+= Ka ca cb計算方法：計算方法：(1) 先按最簡式計算先按最簡式計算OH-或或H+。(2) 再計算再計算HA或或A-,看其能否可以忽略看其能否可以忽略.假設(shè)不假設(shè)不能忽略能忽略,再按近似式計算。再按近似式計算。通常情況下，由共

11、軛酸堿對組成的緩沖溶液可通常情況下，由共軛酸堿對組成的緩沖溶液可以用最簡式直接計算以用最簡式直接計算pH例例(1) 0.10 mol/L NH4Cl 0.20 mol/L NH3 先按最簡式先按最簡式: (2) 0.080 mol/L二氯乙酸二氯乙酸 0.12mol/L二氯乙酸鈉二氯乙酸鈉 先用最簡式求得先用最簡式求得 H+0.037 mol/LcaOH+, cbOH- 結(jié)果合理結(jié)果合理 pH=9.56運用近似式運用近似式: :解一元二次方程，解一元二次方程，H+=10-1.65 molL-1 , pH=1.65 pH = pKa + lg =9.56cacbH+= Kaca-H+ cb+H+

12、 強酸強酸(HCl) +弱酸弱酸(HA) 質(zhì)子條件質(zhì)子條件: H+ = cHCl + A- + OH-(近似式近似式)忽略弱酸的離解忽略弱酸的離解: H+ c HCl (最簡式最簡式)KwH+= cHCl + + KacaKa+H+H+酸堿平衡關(guān)系酸堿平衡關(guān)系 強堿強堿(NaOH) +弱堿弱堿(B-)質(zhì)子條件質(zhì)子條件: H+ + HB + cNaOH = OH-忽略弱堿的離解忽略弱堿的離解: OH- c(NaOH) (最簡式最簡式)KwOH-= cHCl+ + KbcbKb+OH-OH-兩弱酸兩弱酸(HA+HB)溶液溶液質(zhì)子條件質(zhì)子條件: H+ = A- + B- + OH-HA cHA HB

13、cHB酸堿平衡關(guān)系酸堿平衡關(guān)系KwKHAHAH+= + +KHBHBH+H+H+H+ KHAcHAH+ KHAcHA+KHBcHBKHAcHAKHBcHB弱酸弱酸+弱堿弱堿(HA+B-)溶液溶液質(zhì)子條件質(zhì)子條件: H+ + HB = A- + OH-HA cHA HBcHB酸堿平衡關(guān)系酸堿平衡關(guān)系KwH+HBH+ = +KHAHAKHBH+H+H+ KHAKHBcHA/cB 綜合思索、分清主次、合理取舍、近似計算綜合思索、分清主次、合理取舍、近似計算酸堿溶液酸堿溶液H+的計算總結(jié)的計算總結(jié)質(zhì)子條件質(zhì)子條件物料平衡物料平衡電荷平衡電荷平衡 酸堿平衡關(guān)系酸堿平衡關(guān)系 H+的準確表達式的準確表達式近

14、似處置近似處置H+的近似計算式和最簡式的近似計算式和最簡式甲基橙甲基橙 (MO)一、一、 作用原理作用原理: 酸式和其共軛堿式具有明顯不同的顏色酸式和其共軛堿式具有明顯不同的顏色3.4 酸堿指示劑酸堿指示劑H+ OH-紅紅3.1橙橙4.04.4黃黃pKa=3.4NHNSO3-NC H3C H3NNSO3-NCH3CH3甲基橙的甲基橙的-pH圖圖 0 2 4 6 8 pH pKa=3.4, 紅紅 橙橙 黃黃3.1 4.40.660.340.910.090.80.21.00.50.0二、二、 指示劑變色范圍指示劑變色范圍HIn H+ + In-KHIn= In- / HIn 10, 顯示顯示 In

15、- 色色In- / HIn 0.1, 顯示顯示 HIn 色色實際變色范圍：實際變色范圍：pH = pKHIn 1HInH+In-=H+KHInHInIn-甲基橙甲基橙MO甲基紅甲基紅MR酚酞酚酞 PP3.1 4.44.4 6.28.0 9.64.05.09.0常用單一酸堿指示劑常用單一酸堿指示劑百里酚酞百里酚酞: 無色無色 9.4-10.0(淺藍淺藍)-10.6藍藍三、三、 影響指示劑變色范圍的要素影響指示劑變色范圍的要素指示劑用量指示劑用量: 宜少不宜多，對單色指示劑影響較大宜少不宜多，對單色指示劑影響較大 例：例：50100mL溶液中溶液中23滴滴PP，pH9變變色，色， 而而1015滴滴PP， pH8變變色色離子強度：影響離子強度：影響pKHIn溫度溫度其他其他四、混合指示劑四、混合指示劑溴甲酚綠甲基紅溴甲酚綠甲基紅 5.0-5.1-5.2 橙紅橙紅 灰灰 綠綠 黃紅黃紅 綠綠+橙紅藍黃橙紅藍黃 用于用于Na2CO3標定標定HCl時指示終點時指示終點經(jīng)過顏色互補，使變色范圍變窄，經(jīng)過顏色互補，使變色范圍變窄， 變色更敏銳變色更敏銳40 留意問題：留意問題：1、肉眼僅可在指示劑的實際變色范圍內(nèi)察看、肉眼僅可在指示劑的實際變色范圍內(nèi)察看出