保山师专学报2004,23(2):54~58CN53-1128/G4ISSN1008-6587JournalofBaoshanTeacherscCollege
浅谈酸碱溶液中氢离子浓度的计算方法
刘忆明
(保山师范高等专科学校,云南保山678000)
摘要:从溶液中基本的平衡关系角度,讨论了酸碱溶液中氢离子浓度计算的一般原则
和方法。
关键词:酸碱溶液;氢离子浓度;计算
中图分类号:O61文献标识码:A
+文章编号:1008-6587(2004)02-054-05CalculationofHConsistenceinSolutions
LiuYiming
(BaoshanTeacher.sCollege,BaoshanYunnan678000)
Abstract:ThispaperdealswiththebasiccalculationofH+consistenceinsolutionsinthepointofbasicbalanceofsolutions.
Keywords:solution;H+consistence;calculation
酸碱平衡是分析化学的重要内容之一,也是溶液中最基本的平衡关系和处理其他平衡的基础。在定量化学分析中,酸碱滴定法是最常用的分析方法之一,许多酸碱或能与酸碱发生质子传递的物质都可以用酸碱滴定法进行测定,在酸碱平衡体系中,如何计算溶液中H+浓度是化学计算中的重要内容,这对研究酸碱反应和酸碱滴定具有重要意义。
1酸碱溶液中氢离子浓度计算的理论基础
H+浓度或PH值的计算表面上是个计算问题,但是处理这个问题需要一定的理论基础,其中最主要的就是溶液化学平衡理论、酸碱理论、质子等衡关系以及其他与浓度有关的一些基本概念。
1.1与浓度有关的几个基本概念
溶液是一个复杂体系,溶质溶解于水后可能会发生反应、离解等变化,另外,由于溶液中共存离子的影响,溶质的理论浓度和实际浓度存在一定区别,这都影响到溶液中H浓度的计算。
1.1.1分析浓度、平衡浓度和分布分数
考虑到溶液中溶质的离解情况,浓度可有多种表示形式,其含义也有一定区别。分析浓度是指溶液中溶质的各种型体的总浓度,也称标签浓度,包括了已离解的未离解的各型体浓度的总和,分析浓度可谓是溶质的理论浓度,因为它未考虑溶质在溶液中存在的具体形式,而只是各种型体浓度的总的度量,通常用物质的量浓度表示,符号为c,单位是mol.L-1。平衡浓度是指溶液达到化学平衡状态时,溶质中各型体的浓度或者说是溶液中存在的实际型体的浓度,单位为mol.L-1。分布分数则是指某型体的浓度在总浓度中所占的分数,以符号D表示,它反映了溶液中存在的各种型体的分布情况。
1.1.2浓度、活度和活度系数
浓度表示溶液中溶质与溶剂存在相对量的一种数量标记,通常即指分析浓度c,而活度则是在化学反应中实际起作用的浓度,以a表示,它是考虑了溶液中共存离子的相互作用影响后得到的实际浓收稿日期:2004-01-24+
第2期刘忆明:浅谈酸碱溶液中氢离子浓度的计算方法+55度,这种影响可用活度系数C表示,即活度与浓度的比值C=a/c,在一些精确计算H浓度的情况下要
采用活度,因为活度考虑了溶液中影响浓度的因素,因此更符合实际情况,但在近似计算时,特别是在稀溶液中,通常并不严格区分浓度和活度。
1.1.3酸(碱)的浓度酸(碱)度
酸的浓度即酸的分析浓度,酸度即溶液中H的浓度(严格讲是H的活度);同样,碱的浓度即碱
-的分析浓度,碱度即溶液中的OH。酸度和碱度是表征溶液酸碱性的定量指标,在稀溶液中通常采用
PH或POH表示,它们都可以用来描述溶液酸碱性的强弱。
1.2酸碱理论
酸碱理论中比较有代表性的是电离理论、质子理论和电子理论,特别是酸碱质子理论在分析化学中应用得更为广泛,不同的理论,对酸碱概念和酸碱反应有不同的解释。
电离理论:在水溶液中,凡能产生H+的化合物叫做酸,凡能产生OH-的化合物叫做碱,酸碱反应实质H和OH结合生成水的过程。
质子理论:凡能给出质子的物质叫做酸,凡能接受质子的物质叫做碱,酸碱反应的实质是质子的转移。
电子理论:凡能接受电子对的物质称为酸,凡能给出电子对的物质称为碱,酸碱反应的实质是形成配位共价键。
在三大酸碱理论中,电离理论的酸碱概念较窄,电子理论的较宽泛,而酸碱质子理论把酸碱性强弱与溶剂性质相联系,比较深刻地揭示了酸碱反应的本质,并且能对酸碱平衡进行严格的定量计算,所以它在分析化学中应用得更为广泛。酸和碱是相对的,存在所谓酸碱共轭关系,通过得失质子,酸碱可以相互转化。
1.3质量作用定律和水的离子积
对任一化学平衡体系:aA+bBWcC+dD
当体系处于化学平衡时,即正、逆反应速度相等时,生成物幂次的乘积与反应物浓度的幂次乘积之比,在给定的温度下是个常数,即化学平衡常数K=[C][D]/[A][B]在确定的条件下是一个定值,这就是质量作用定律或化学平衡定律。溶液中存在多种平衡,例如酸碱平衡,相应的化学平衡常数就是酸度常数Ka和碱度常数Kb,这些常数反映了溶液中化学平衡的规律性,可用于表示酸碱的强弱
+和H浓度的计算。
根据酸碱质子理论,酸碱得失质子是通过溶剂进行的,溶剂的性质影响酸碱性的强弱,水是最常用的溶剂,许多化学反应都是在水溶液中进行的,酸碱反应必然受到水的离解的影响,计算H+浓度时也要考虑这个因素。水存在如下离解平衡:
H2OWH+OH
在一定温度下,[H+][OH-]=Kw是个常数,即水的离子积常数,在25e时[H+][OH-]=10-14,这个关系无论溶液是酸性碱性还是中性都恒成立,也是计算所需的基本常数之一,Kw实际上是水的离解平衡常数,表征了水的离解程度。
1.4三大等衡关系
要计算溶液中H的浓度,必须考虑溶液各型体的平衡浓度的影响和相互关系,物质在溶液化学反应中遵守一定的规律,即所谓三大等衡关系:物料平衡、电荷平衡和质子平衡,这是计算溶液中H+浓度的基本依据。
物料平衡:溶液处于平衡状态时,组分的分析浓度等于该组分各型体的平衡浓度之和,通常以++-cdab+-++
56保山师专学报第23卷MBE表示。
电荷平衡:由于溶液是电中性的,所以当溶液处于平衡状态时,溶液中带正电荷离子的总浓度等于带负电荷离子的总浓度,以CBE表示。
质子平衡:当反应达到平衡时,得失质子必然相等,即得质子物质所得质子的总物质的量等于失质子物质所失质子的总物质的量,以PBE表示。质子等衡式可由物料平衡和电荷平衡联立求解得到,也可以由质子得失关系直接列出,其方法是首先确定起始酸碱,据此确定得失质子产物,然后根据得失质子相等的原则得出质子平衡式。
2酸碱溶液中氢离子浓度的计算方法
2.1基本解题方法
酸碱溶液中计算H浓度是个复杂的问题,物料平衡、电荷平衡和质子平衡这三大等衡关系是酸碱平衡处理的基本依据,PBE是CBE和MBE的综合,是计算H+的关键。不同条件下H+浓度的计算虽然存在差异,但基本都可以按照这样的解题思路来求解,即利用PBE得到与H浓度有关的表达式,然
++后用c、Ka、Kw等已知的浓度和常数等量替换式中除H浓度以外的各项,将PBE处理为含H浓度的
一元方程,然后再根据具体条件和情况进行近似求解。
简化的原则是抓住溶液中的主要平衡,舍去次要平衡,在近似处理中主要考虑三个方面因素的影响,即根据具体条件是否忽略水的离解对[H+]的影响,酸碱自身离解对平衡浓度c的影响以及在多元酸碱中是否忽略第二、第三级离解的影响而将它视为一元酸碱进行处理。相应地在[H]的计算式中,删去表征水离解的Kw项,以分析浓度c代替平衡浓度,只考虑多元酸碱的第一级离解等。具体计算过程中,如两项进行相加减,若其中一项大于另一项20倍,则可将较小的一项忽略,即A+B或A-B,若A>20B,则A+B或A-BUA,这是进行近似计算的一般标准,计算结果的相对误差不大于5%,这与平衡常数测定的相对误差相当,是比较符合实际情况的。
2.2计算实例
酸碱溶液中H+浓度的计算最具代表性的是一元弱酸(碱)的计算,其处理的基本原则可应用到多元酸碱和其他物质的计算中,掌握了一元酸(碱)的计算方法也就基本掌握了酸碱溶液中H+浓度的计算方法。
2.2.1一元弱酸溶液H的计算方法
-1+例:浓度为c(molL)的一元弱酸计算其H浓度
解:溶液中主要存在如下离解平衡:
弱酸离解:HAWH+A酸度常数Ka=[H][A]/[HA]
水的离解:H2OWH++OH-离子积常数Kw=[H+][OH-]
可以按照下列步骤进行计算:
(1)写出PBE:[H+]=[A-]+[OH-]
(2)进行等量替换,求得H的一元方程
++将PBE式中除H以外的各项用已知的浓度或常数如c、Ka、Kw进行等量替换得到关于[H]的
一元方程。
由Ka表达式得[A]=Ka[HA]/[H],另外[OH]=Kw/[H],带入PBE得:[H]=Ka[HA]/
[H+]+Kw/[H+],即[H+]2-Ka[HA]-Kw=0
这是关于H的一元方程,解这个方程就可以计算出H浓度,但直接求解不太方便,一般要根据具体情况进行近似处理。++-+-++++-+-++++
第2期
(3)近似处理刘忆明:浅谈酸碱溶液中氢离子浓度的计算方法57
2.2.1.1忽略水的离解(对[H]浓度的影响)
若[A-]>20[OH-],即Ka[HA]/[H+]>20[OH-],以c近似代替[HA],另外Kw=[H+][OH-],综合起来得cKa>20Kw,这就是忽略水的离解的条件,此时在PBE中删去表征水离解的项[OH]得
[H+]U[A-]。
2.2.1.2忽略弱酸的离解(对分析浓度c的影响)
当电离度
[HA]U[A]/19[A]=[A]/19,又[A]=c/20,综合起来得c/Ka>400,这就是忽略弱酸的离解的条件。
2.2.1.3各种条件下的近似公式
根据近似计算的条件或判据,求解H+浓度的方程,得到不同条件下的近似公式:
当cKa>20Kw,c/Ka>400时,忽略水和弱酸离解的影响,得到计算H+浓度的最简式[H+]=(cKa)1/2当cKa>20Kw,c/Ka400时,考虑水的离解忽略弱酸的离解,[H]=(cKa+Kw)。
2.2.2多元弱酸溶液H+的计算方法
例:浓度为c(molL)的二元弱酸H2A计算其H浓度
解:溶液存在如下平衡
弱酸第一级离解:H2AWH++HA-酸度常数Ka1=[H+[[HA-]/[H2A]
弱酸第二级离解:HAWH+A酸度常数Ka2=[H[[A]/[HA]
水的离解:H2O=H++OH-离子积常数Kw=[H+][[OH-]
与一元弱酸处理方法类似,可以按照下列步骤进行计算:
PBE:[H+]=[HA-]+2[A2-]+[OH-]
等量替换求得[H]的一元方程并进行近似处理
-2-多元弱酸的平衡关系比一元弱酸复杂,宜先简化后再进行计算,方法是比较[HA]、2[A]、
[OH-]三项的相对大小,当一项超过另一项20倍时可忽略较小项的影响。
(1)忽略水的离解
由Ka1表达式得[HA-]=Ka1[H2A]/H+],作变换后得:
[HA]/[OH]=Ka1[H2A]/[H][OH]=Ka1[H2A]/KwUcKa1/Kw
若[HA-]/[OH-]>20,亦即cKa1/Kw>20或cKa1>20Kw,这就是忽略水的离解的条件,此时
[H]U[HA]+2[A2]。
(2)忽略H2A的第二级离解
+由分布分数的概念得:[HA-]/2[A2-]=DHA-/DA2-=[H]/2K
+-+----+-+-+2-+2---1++1/2-2-----+a2+1/2忽略H2A的第二级离解,即视H2A为一元酸,[H]U[HA],这时可用最简式计算[H]=(cKa1)
[HA-]/2[A2-]U(cKa1)1/2/2Ka2
若[HA]/2[A]>20,亦即(cKa1)>40Ka2,这就是忽略多元弱酸第二级离解的条件。
(3)忽略弱酸的离解-2-1/2,
用与一元弱酸处理相类似的方法得c/ka1>400,此时可忽略弱酸的离解对浓度c的影响,cU[H2A]。
(4)各种条件下的近似公式
58保山
1/2师专学报++第23卷1/2当cKa1>20Kw,c/Ka1>400,(cKa1)>40Ka2时,得到计算H浓度的最简式:[H]=(cKa1),此
时水的离解、弱酸的离解对浓度c的影响、弱酸第二级离解都可忽略。
当cKa1>20Kw,c/Ka140Ka2时,
1/2a1+4cKa1)[H+]=[-Ka1+(K2]/2,此时水的离解、弱酸第二级离解可忽略,但弱酸的离解对分析浓
度c的影响不能忽略。
对于一元弱碱、多元弱碱以及两性物质等,其处理的原则和方法也基本类似,可根据具体条件进行适当近似处理,当然这种近似是与一定计算准确度要求相对应的,若要求不一样,则近似处理的条件或判据也不一样,计算公式和结果也略有差异。
参考文献:
[1]华中师大.分析化学(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2001,6.
[2]王令今,王桂花.分析化学计算基础[M].北京:化学工业出版社,2002,5.
[3]顾翼东.化学词典[M].上海:上海辞书出版社,1989,9.
[4]胡秋娈.昆明师范高等专科学校学报(增刊)[J].2000.
[5]周光明.分析化学习题精解[M].北京:科学出版社,2001,9.1/2
保山师专2004年度科研立项工作结束
本报讯(特约通讯员段达强顾有莲马云花)3月19日,保山师专2004
年度科研项目评审会在该校召开,会上确定了24个科研项目立项,总资助金额9万元。
本次评审会人员由9名保山师专的专家、教授组成,对学校教职工申报的
30项科研项目进行评审,最后通过24个课题给予立项,其中校级科研项目19项,含人文社科类13项,自然科学类6项;青年基金项目5项。
自去年底以来,保山师专加大了重视本校科研工作的力度,学校党政领导
多次召开专题会议研究学校的科研工作,并在2004年度学校财政支出中预算20万元,用于奖励教职工科研成果、资助科研项目立项和建立学术出版基金有于资助教职工出版学术专著。
据悉,获准立项的24名科研项目课题负责人已到学校科研处签订了科研
协议和承诺书,并领取了首批项目资助经费。
保山师专学报2004,23(2):54~58CN53-1128/G4ISSN1008-6587JournalofBaoshanTeacherscCollege
浅谈酸碱溶液中氢离子浓度的计算方法
刘忆明
(保山师范高等专科学校,云南保山678000)
摘要:从溶液中基本的平衡关系角度,讨论了酸碱溶液中氢离子浓度计算的一般原则
和方法。
关键词:酸碱溶液;氢离子浓度;计算
中图分类号:O61文献标识码:A
+文章编号:1008-6587(2004)02-054-05CalculationofHConsistenceinSolutions
LiuYiming
(BaoshanTeacher.sCollege,BaoshanYunnan678000)
Abstract:ThispaperdealswiththebasiccalculationofH+consistenceinsolutionsinthepointofbasicbalanceofsolutions.
Keywords:solution;H+consistence;calculation
酸碱平衡是分析化学的重要内容之一,也是溶液中最基本的平衡关系和处理其他平衡的基础。在定量化学分析中,酸碱滴定法是最常用的分析方法之一,许多酸碱或能与酸碱发生质子传递的物质都可以用酸碱滴定法进行测定,在酸碱平衡体系中,如何计算溶液中H+浓度是化学计算中的重要内容,这对研究酸碱反应和酸碱滴定具有重要意义。
1酸碱溶液中氢离子浓度计算的理论基础
H+浓度或PH值的计算表面上是个计算问题,但是处理这个问题需要一定的理论基础,其中最主要的就是溶液化学平衡理论、酸碱理论、质子等衡关系以及其他与浓度有关的一些基本概念。
1.1与浓度有关的几个基本概念
溶液是一个复杂体系,溶质溶解于水后可能会发生反应、离解等变化,另外,由于溶液中共存离子的影响,溶质的理论浓度和实际浓度存在一定区别,这都影响到溶液中H浓度的计算。
1.1.1分析浓度、平衡浓度和分布分数
考虑到溶液中溶质的离解情况,浓度可有多种表示形式,其含义也有一定区别。分析浓度是指溶液中溶质的各种型体的总浓度,也称标签浓度,包括了已离解的未离解的各型体浓度的总和,分析浓度可谓是溶质的理论浓度,因为它未考虑溶质在溶液中存在的具体形式,而只是各种型体浓度的总的度量,通常用物质的量浓度表示,符号为c,单位是mol.L-1。平衡浓度是指溶液达到化学平衡状态时,溶质中各型体的浓度或者说是溶液中存在的实际型体的浓度,单位为mol.L-1。分布分数则是指某型体的浓度在总浓度中所占的分数,以符号D表示,它反映了溶液中存在的各种型体的分布情况。
1.1.2浓度、活度和活度系数
浓度表示溶液中溶质与溶剂存在相对量的一种数量标记,通常即指分析浓度c,而活度则是在化学反应中实际起作用的浓度,以a表示,它是考虑了溶液中共存离子的相互作用影响后得到的实际浓收稿日期:2004-01-24+
第2期刘忆明:浅谈酸碱溶液中氢离子浓度的计算方法+55度,这种影响可用活度系数C表示,即活度与浓度的比值C=a/c,在一些精确计算H浓度的情况下要
采用活度,因为活度考虑了溶液中影响浓度的因素,因此更符合实际情况,但在近似计算时,特别是在稀溶液中,通常并不严格区分浓度和活度。
1.1.3酸(碱)的浓度酸(碱)度
酸的浓度即酸的分析浓度,酸度即溶液中H的浓度(严格讲是H的活度);同样,碱的浓度即碱
-的分析浓度,碱度即溶液中的OH。酸度和碱度是表征溶液酸碱性的定量指标,在稀溶液中通常采用
PH或POH表示,它们都可以用来描述溶液酸碱性的强弱。
1.2酸碱理论
酸碱理论中比较有代表性的是电离理论、质子理论和电子理论,特别是酸碱质子理论在分析化学中应用得更为广泛,不同的理论,对酸碱概念和酸碱反应有不同的解释。
电离理论:在水溶液中,凡能产生H+的化合物叫做酸,凡能产生OH-的化合物叫做碱,酸碱反应实质H和OH结合生成水的过程。
质子理论:凡能给出质子的物质叫做酸,凡能接受质子的物质叫做碱,酸碱反应的实质是质子的转移。
电子理论:凡能接受电子对的物质称为酸,凡能给出电子对的物质称为碱,酸碱反应的实质是形成配位共价键。
在三大酸碱理论中,电离理论的酸碱概念较窄,电子理论的较宽泛,而酸碱质子理论把酸碱性强弱与溶剂性质相联系,比较深刻地揭示了酸碱反应的本质,并且能对酸碱平衡进行严格的定量计算,所以它在分析化学中应用得更为广泛。酸和碱是相对的,存在所谓酸碱共轭关系,通过得失质子,酸碱可以相互转化。
1.3质量作用定律和水的离子积
对任一化学平衡体系:aA+bBWcC+dD
当体系处于化学平衡时,即正、逆反应速度相等时,生成物幂次的乘积与反应物浓度的幂次乘积之比,在给定的温度下是个常数,即化学平衡常数K=[C][D]/[A][B]在确定的条件下是一个定值,这就是质量作用定律或化学平衡定律。溶液中存在多种平衡,例如酸碱平衡,相应的化学平衡常数就是酸度常数Ka和碱度常数Kb,这些常数反映了溶液中化学平衡的规律性,可用于表示酸碱的强弱
+和H浓度的计算。
根据酸碱质子理论,酸碱得失质子是通过溶剂进行的,溶剂的性质影响酸碱性的强弱,水是最常用的溶剂,许多化学反应都是在水溶液中进行的,酸碱反应必然受到水的离解的影响,计算H+浓度时也要考虑这个因素。水存在如下离解平衡:
H2OWH+OH
在一定温度下,[H+][OH-]=Kw是个常数,即水的离子积常数,在25e时[H+][OH-]=10-14,这个关系无论溶液是酸性碱性还是中性都恒成立,也是计算所需的基本常数之一,Kw实际上是水的离解平衡常数,表征了水的离解程度。
1.4三大等衡关系
要计算溶液中H的浓度,必须考虑溶液各型体的平衡浓度的影响和相互关系,物质在溶液化学反应中遵守一定的规律,即所谓三大等衡关系:物料平衡、电荷平衡和质子平衡,这是计算溶液中H+浓度的基本依据。
物料平衡:溶液处于平衡状态时,组分的分析浓度等于该组分各型体的平衡浓度之和,通常以++-cdab+-++
56保山师专学报第23卷MBE表示。
电荷平衡:由于溶液是电中性的,所以当溶液处于平衡状态时,溶液中带正电荷离子的总浓度等于带负电荷离子的总浓度,以CBE表示。
质子平衡:当反应达到平衡时,得失质子必然相等,即得质子物质所得质子的总物质的量等于失质子物质所失质子的总物质的量,以PBE表示。质子等衡式可由物料平衡和电荷平衡联立求解得到,也可以由质子得失关系直接列出,其方法是首先确定起始酸碱,据此确定得失质子产物,然后根据得失质子相等的原则得出质子平衡式。
2酸碱溶液中氢离子浓度的计算方法
2.1基本解题方法
酸碱溶液中计算H浓度是个复杂的问题,物料平衡、电荷平衡和质子平衡这三大等衡关系是酸碱平衡处理的基本依据,PBE是CBE和MBE的综合,是计算H+的关键。不同条件下H+浓度的计算虽然存在差异,但基本都可以按照这样的解题思路来求解,即利用PBE得到与H浓度有关的表达式,然
++后用c、Ka、Kw等已知的浓度和常数等量替换式中除H浓度以外的各项,将PBE处理为含H浓度的
一元方程,然后再根据具体条件和情况进行近似求解。
简化的原则是抓住溶液中的主要平衡,舍去次要平衡,在近似处理中主要考虑三个方面因素的影响,即根据具体条件是否忽略水的离解对[H+]的影响,酸碱自身离解对平衡浓度c的影响以及在多元酸碱中是否忽略第二、第三级离解的影响而将它视为一元酸碱进行处理。相应地在[H]的计算式中,删去表征水离解的Kw项,以分析浓度c代替平衡浓度,只考虑多元酸碱的第一级离解等。具体计算过程中,如两项进行相加减,若其中一项大于另一项20倍,则可将较小的一项忽略,即A+B或A-B,若A>20B,则A+B或A-BUA,这是进行近似计算的一般标准,计算结果的相对误差不大于5%,这与平衡常数测定的相对误差相当,是比较符合实际情况的。
2.2计算实例
酸碱溶液中H+浓度的计算最具代表性的是一元弱酸(碱)的计算,其处理的基本原则可应用到多元酸碱和其他物质的计算中,掌握了一元酸(碱)的计算方法也就基本掌握了酸碱溶液中H+浓度的计算方法。
2.2.1一元弱酸溶液H的计算方法
-1+例:浓度为c(molL)的一元弱酸计算其H浓度
解:溶液中主要存在如下离解平衡:
弱酸离解:HAWH+A酸度常数Ka=[H][A]/[HA]
水的离解:H2OWH++OH-离子积常数Kw=[H+][OH-]
可以按照下列步骤进行计算:
(1)写出PBE:[H+]=[A-]+[OH-]
(2)进行等量替换,求得H的一元方程
++将PBE式中除H以外的各项用已知的浓度或常数如c、Ka、Kw进行等量替换得到关于[H]的
一元方程。
由Ka表达式得[A]=Ka[HA]/[H],另外[OH]=Kw/[H],带入PBE得:[H]=Ka[HA]/
[H+]+Kw/[H+],即[H+]2-Ka[HA]-Kw=0
这是关于H的一元方程,解这个方程就可以计算出H浓度,但直接求解不太方便,一般要根据具体情况进行近似处理。++-+-++++-+-++++
第2期
(3)近似处理刘忆明:浅谈酸碱溶液中氢离子浓度的计算方法57
2.2.1.1忽略水的离解(对[H]浓度的影响)
若[A-]>20[OH-],即Ka[HA]/[H+]>20[OH-],以c近似代替[HA],另外Kw=[H+][OH-],综合起来得cKa>20Kw,这就是忽略水的离解的条件,此时在PBE中删去表征水离解的项[OH]得
[H+]U[A-]。
2.2.1.2忽略弱酸的离解(对分析浓度c的影响)
当电离度
[HA]U[A]/19[A]=[A]/19,又[A]=c/20,综合起来得c/Ka>400,这就是忽略弱酸的离解的条件。
2.2.1.3各种条件下的近似公式
根据近似计算的条件或判据,求解H+浓度的方程,得到不同条件下的近似公式:
当cKa>20Kw,c/Ka>400时,忽略水和弱酸离解的影响,得到计算H+浓度的最简式[H+]=(cKa)1/2当cKa>20Kw,c/Ka400时,考虑水的离解忽略弱酸的离解,[H]=(cKa+Kw)。
2.2.2多元弱酸溶液H+的计算方法
例:浓度为c(molL)的二元弱酸H2A计算其H浓度
解:溶液存在如下平衡
弱酸第一级离解:H2AWH++HA-酸度常数Ka1=[H+[[HA-]/[H2A]
弱酸第二级离解:HAWH+A酸度常数Ka2=[H[[A]/[HA]
水的离解:H2O=H++OH-离子积常数Kw=[H+][[OH-]
与一元弱酸处理方法类似,可以按照下列步骤进行计算:
PBE:[H+]=[HA-]+2[A2-]+[OH-]
等量替换求得[H]的一元方程并进行近似处理
-2-多元弱酸的平衡关系比一元弱酸复杂,宜先简化后再进行计算,方法是比较[HA]、2[A]、
[OH-]三项的相对大小,当一项超过另一项20倍时可忽略较小项的影响。
(1)忽略水的离解
由Ka1表达式得[HA-]=Ka1[H2A]/H+],作变换后得:
[HA]/[OH]=Ka1[H2A]/[H][OH]=Ka1[H2A]/KwUcKa1/Kw
若[HA-]/[OH-]>20,亦即cKa1/Kw>20或cKa1>20Kw,这就是忽略水的离解的条件,此时
[H]U[HA]+2[A2]。
(2)忽略H2A的第二级离解
+由分布分数的概念得:[HA-]/2[A2-]=DHA-/DA2-=[H]/2K
+-+----+-+-+2-+2---1++1/2-2-----+a2+1/2忽略H2A的第二级离解,即视H2A为一元酸,[H]U[HA],这时可用最简式计算[H]=(cKa1)
[HA-]/2[A2-]U(cKa1)1/2/2Ka2
若[HA]/2[A]>20,亦即(cKa1)>40Ka2,这就是忽略多元弱酸第二级离解的条件。
(3)忽略弱酸的离解-2-1/2,
用与一元弱酸处理相类似的方法得c/ka1>400,此时可忽略弱酸的离解对浓度c的影响,cU[H2A]。
(4)各种条件下的近似公式
58保山
1/2师专学报++第23卷1/2当cKa1>20Kw,c/Ka1>400,(cKa1)>40Ka2时,得到计算H浓度的最简式:[H]=(cKa1),此
时水的离解、弱酸的离解对浓度c的影响、弱酸第二级离解都可忽略。
当cKa1>20Kw,c/Ka140Ka2时,
1/2a1+4cKa1)[H+]=[-Ka1+(K2]/2,此时水的离解、弱酸第二级离解可忽略,但弱酸的离解对分析浓
度c的影响不能忽略。
对于一元弱碱、多元弱碱以及两性物质等,其处理的原则和方法也基本类似,可根据具体条件进行适当近似处理,当然这种近似是与一定计算准确度要求相对应的,若要求不一样,则近似处理的条件或判据也不一样,计算公式和结果也略有差异。
参考文献:
[1]华中师大.分析化学(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2001,6.
[2]王令今,王桂花.分析化学计算基础[M].北京:化学工业出版社,2002,5.
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[5]周光明.分析化学习题精解[M].北京:科学出版社,2001,9.1/2
保山师专2004年度科研立项工作结束
本报讯(特约通讯员段达强顾有莲马云花)3月19日,保山师专2004
年度科研项目评审会在该校召开,会上确定了24个科研项目立项,总资助金额9万元。
本次评审会人员由9名保山师专的专家、教授组成,对学校教职工申报的
30项科研项目进行评审,最后通过24个课题给予立项,其中校级科研项目19项,含人文社科类13项,自然科学类6项;青年基金项目5项。
自去年底以来,保山师专加大了重视本校科研工作的力度,学校党政领导
多次召开专题会议研究学校的科研工作,并在2004年度学校财政支出中预算20万元,用于奖励教职工科研成果、资助科研项目立项和建立学术出版基金有于资助教职工出版学术专著。
据悉,获准立项的24名科研项目课题负责人已到学校科研处签订了科研
协议和承诺书,并领取了首批项目资助经费。