多元弱酸弱堿的pH計算講解

醫(yī)用化學(xué)多元弱酸弱堿的pH計算你知道碳酸飲料的pH是多少嗎？多元弱酸溶液pH的近似計算多元弱堿溶液pH的近似計算一二多元弱酸弱堿溶液的pH近似計算

一、多元弱酸溶液的pH近似計算

多元弱酸在水溶液中的解離是逐級分步進行的，稱為分級解離。H3PO4

+H2O

H3O++H2PO4?H2PO4-

+H2O

H3O++HPO42?HPO42-

+H2OH3O++PO43?例如磷酸，每一級解離都有對應(yīng)的質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡及平衡常數(shù)，一般Ka1＞＞Ka2＞＞Ka3。Ka1Ka2Ka3一、多元弱酸溶液的pH近似計算

H2CO3

+H2O

H3O++HCO3?HCO3-

+H2O

H3O++CO32?H2CO3在298.15K時，其分級解離過程如下：Ka1=4.3×10-7，pKa1=6.37Ka2=5.6×10-11，pKa2=10.25第一級第二級溶液中的[H3O+]主要來源于第一級的解離，當(dāng)Ka1/Ka2＞102時，可忽略第二級產(chǎn)生的[H3O+]。最簡式（1）因Ka1

/Ka2＞102，可忽略第二級解離產(chǎn)生的[H3O+]；

（2）因Ka1?ca=4.3×10-7×0.040＞20Kw，

可忽略水的解離產(chǎn)生的[H3O+]；（3）碳酸第一級的解離度很小，溶液中[H3O+]＜＜ca，

且ca/Ka1=0.040/4.3×10–7＞500，可用最簡公式計算。例題1

計算在298.15K時，0.040mol/LH2CO3水溶液中的[H3O+]、pH及[HCO3－]和[CO32－]。已知：Ka1=4.3×10-7，

Ka2=5.6×10-11。解：在碳酸水溶液中存在下列平衡：H2CO3

+H2O

H3O++HCO3?HCO3-

+H2O

H3O++CO32?H2O

+H2OH3O++OH?pH=-lg[H3O+]=-lg(1.3×10-4)=3.89[H3O+]=[HCO3-]=1.3×10-4(mol/L)[CO3-]=Ka2[HCO3-]/[H3O+]≈Ka2=5.6×10-11(mol/L)

(mol/L)（1）因Ka1

/Ka2＞102，可忽略第二級解離產(chǎn)生的[H3O+]；

（2）因Ka1?ca=4.3×10-7×0.040＞20Kw，

可忽略水的解離產(chǎn)生的[H3O+]；（3）碳酸第一級的解離度很小，溶液中[H3O+]＜＜ca，

且ca/Ka1=0.040/4.3×10–7＞500，可用最簡公式計算。二、多元弱堿溶液的pH近似計算

如何計算碳酸鈉溶液的pH？例題2

計算在298.15K時，0.10mol/LNa2CO3水溶液中的[H3O+]、pH。已知：Ka1=4.3×10-7，

Ka2=5.6×10-11。因Kb1=Kw/Ka2=1.0×10–14/5.6×10-11=1.8×10-4因Kb2=Kw/Ka1=1.0×10

–14/4.3×10-7=2.3×10-8解：在0.10mol/L碳酸鈉水溶液中存在下列平衡：HCO3-+H2OOH-

+H2CO3CO32-

+H2OOH-

+HCO3?H2O

+H2OH3O++OH?Kb1Kb2第一級第二級∴∵pOH=-lg[OH?]=-lg(4.24×10?3)=2.37pH=14－pOH=14－2.37=11.63（1）因Kb1

/Kb2＞102，可忽略第二級解離產(chǎn)生的[OH-]；

（2）因Kb1?

cb=1.8×10-4×0.10＞20Kw，

可忽略水的解離產(chǎn)生的[OH-]；（3）碳酸第一級的解離度很小，溶液中[OH-]＜＜cb，

且cb/Kb1=0.10/1.8×10–4＞500，可用最簡公式計算。小結(jié)（1）多元弱酸：Ka1

/Ka2＞102，ca?Ka1≥20Kw