酸堿溶液pH值的計算方法

1、酸堿溶液pH值的計算一、質(zhì)子條件：（質(zhì)子平衡方程）. 許多化學(xué)反應(yīng)都與介質(zhì)的pH值有關(guān)，酸堿滴定過程更需要了解溶液的pH值。酸堿反應(yīng)的實質(zhì)是質(zhì)子轉(zhuǎn)移，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時，酸失去質(zhì)子的數(shù)目必然等于堿得質(zhì)子的數(shù)目， 這種由酸堿得失質(zhì)子相等的原則而列出的失質(zhì)子產(chǎn)物與得質(zhì)子產(chǎn)物的濃度關(guān)系稱為質(zhì)子平衡式，用PBE(proton balance equation)符號表示。 質(zhì)子條件的兩種寫法：1.由溶液中各組分得失質(zhì)子的關(guān)系列出質(zhì)子條件： 質(zhì)子條件是反映溶液中質(zhì)子轉(zhuǎn)移的平衡關(guān)系，又具體表現(xiàn)在反應(yīng)達(dá)到平衡時，得失質(zhì)子后產(chǎn)物濃度的關(guān)系式上。因此也可以通過得失質(zhì)子產(chǎn)物的濃度關(guān)系來計量得失質(zhì)子的物質(zhì)的量，而直接列

2、出質(zhì)子條件。這種方法首先遇到的問題是確定體系中那些是得失質(zhì)子產(chǎn)物。為此就要設(shè)定一個判斷的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)子參考水準(zhǔn)，又稱零水準(zhǔn)。與零水準(zhǔn)相比較，多了質(zhì)子的就是得質(zhì)子產(chǎn)物。通常，都以質(zhì)子轉(zhuǎn)移直接有關(guān)的溶質(zhì)（或其某些組分）和溶劑（質(zhì)子溶劑）作為參考水準(zhǔn)。 例如：一元弱酸HA的水溶液。 其中大量存在并與質(zhì)子轉(zhuǎn)移有關(guān)的物質(zhì)是 所以，寫質(zhì)子方程的方法是：由酸堿平衡體系中選取質(zhì)子參考水準(zhǔn)（或質(zhì)子基準(zhǔn)物質(zhì)），參考水準(zhǔn)通常是起始的酸堿組分和溶劑。以零水準(zhǔn)為基準(zhǔn)，將溶液中其它可能存在的組分與之比較，看哪些是得質(zhì)子的，哪些是失質(zhì)子的，繪出得失質(zhì)子示意圖。根據(jù)得失質(zhì)子等衡原理，寫出PBE，正確的PBE應(yīng)不含有基準(zhǔn)物質(zhì)本身的有

3、關(guān)項。在處理多級離解的物質(zhì)時，有些酸堿物質(zhì)與質(zhì)子參考水準(zhǔn)相比，質(zhì)子轉(zhuǎn)移數(shù)可能大于1，這時，應(yīng)在其濃度之前乘以相應(yīng)的系數(shù)。例2. c mol/L Na2HPO4溶液 例3. Na2S溶液 例4. NaNH4HPO4水溶液： 2、由物料平衡(MBE)和電荷平衡(CBE)得出質(zhì)子條件(PBE)。（此方法最基本、最可靠，但比較繁瑣。） 例: c mol/L NaCN 物料平衡：指在一個化學(xué)平衡體系中，某一給定組分的總濃度等于各有關(guān)組分平衡濃度之和。 電荷平衡：溶液中正離子的總電荷與負(fù)離子的總電荷數(shù)恰好相等。二、一元弱酸（堿）溶液的pH值計算. 這是個一元三次方程，求其解相當(dāng)麻煩，又沒有必要。計算中所用

4、常數(shù)其本身即有百分之幾的誤差，而且未使用活度。1) 若弱酸的濃度不是太稀時，HA雖有離解，但相對而言，離解較少，HA接近于c 3) 當(dāng)cKa20Kw時，忽略水的離解，忽略Kw。 例6：試求0.12mol/L一氯乙酸溶液的pH，已知pKa=2.86。 解：由題意得 例7：已知HAc的pKa= 4.74，求0.30mol/LHAc溶液的pH值。 上述酸式鹽溶液 濃度計算公式完全適用于弱酸堿鹽（如NH4Ac等）溶液，讀者自己參閱分析化學(xué)教材P48-51對于一元弱堿，三、兩性物質(zhì)溶液pH值的計算 在溶液中既可起酸的作用，又可起堿的作用的兩性物質(zhì)，主要是些酸式鹽：如：NaHCO3、K2HPO4、NaHC

5、2O4等（或是些弱酸弱堿的化合物，如NH4Ac、(NH4)2S、H2NCH2COOH 等，這里不作討論）。它既可以給出質(zhì)子，又可接受質(zhì)子，因此其酸堿平衡比較復(fù)雜，但求其pH 值，仍可根據(jù)具體情況，作簡化處理。 求解相當(dāng)麻煩，須作近似處理： 例8：計算0.10mol/L鄰苯二甲酸氫鉀溶液的pH值。 NaH2PO4和Na2HPO4都屬兩性物質(zhì)，但是它們的酸性和堿性都比較弱，可以認(rèn)為平衡濃度等于總濃度。因此可根據(jù)題設(shè)條件，采用式(10)或進(jìn)行計算。(1) 對于0.05mol/LNaH2PO4溶液 四、其它酸堿溶液pH值的計算 對于強(qiáng)酸，二元酸，緩沖溶液pH值的計算仍按一元弱酸和酸式鹽的思路和途徑進(jìn)行處理， 即：先寫出質(zhì)子方程，然后把式中所有組分 2二元弱酸：以H2A為例：(15)，(16)代入(17)得： 這是計算二元弱酸的精確式，顯然此式數(shù)學(xué)處理相當(dāng)麻煩，往往也沒必要，可作近似處理：例11. 已知室溫下H2CO3的飽和水溶液濃度約為0.040mol/L，試求該溶液的pH值。解：查表得pKa1=6.38，pKa2=10.25。由于Ka1>> Ka，