所以知道弱酸或弱碱的K值即可求其共轭碱或酸的K值. 对于多元酸碱: Kb1 = Kw / Kan, Kb2 = Kw/ Kan-1 , Kbn= Kw/ Ka1.
ξ3-2 酸碱平衡中有关组分浓度的计算
一、酸度对弱酸(弱碱)溶液中各种型体分布的影响 1、一元弱酸溶液中各种型体的分布
一元弱酸(HA)在溶液中以HA和A两种型体存在,在水溶液中存在如下的电离平衡: HA=H+ +A- ,酸离解常数表示为Ka,由酸的Ka和溶液的pH值就可以计算出两种型体的分布分数,对指定的酸碱而言,分布分数是[H+]的函数,控制溶液的pH值,就可以控制溶液中各型体的浓度。这样绘制的δi- pH曲线叫做酸碱型体分布图(一般只选绘PH?PKa?2范围)。
?HA?-
?H? ?Ka??H???A??KaKa?H??? ?HA??A?1
? 如对一元酸,当pH = pKa时,δHA=δA-,有 [HA]=[A-]。
随着pH值增大,δHA在此点呈下降趋势,δA-在此点呈上升趋势,δHA和δA-的变化率相等。一元酸(碱)型体分布图以pH=pKa 为分界点,分为共轭酸(HA)型体主要存在区(pH < pKa)和共轭碱(A-)型体主要存在区(pH > pKa)。
2、多元弱酸(碱)溶液中各种型体的分布
从多元酸(碱)型体分布图,可直观地了解酸碱型体分布的特点。上图为二
元弱酸碳酸各型体分布图,多元酸某一共轭酸碱对,最本质联系是其相对应的酸(或碱)离解常数。现以二元酸H2A的酸碱型体分布图讨论多元酸碱型体分布的特点。
碳酸与碳酸氢根、碳酸氢根与碳酸根两对共轭酸碱对的交点处正是
PH=PKa1=6.38, PH=PKa2=10.25处,这两个交点处相对应的共轭酸与碱的
分布分数相等,如果pH < pK 则以共轭酸为主,如果pH > pKa,则以共轭碱为主.
?H?2CO3?H???H???Ka?H??Ka?22?1
1Ka2?HKa1H??CO?3?H??2?Ka1H????Ka1
1Ka2?CO2??3?Ka1Ka2?H?3?2?Ka1H????Ka
Ka2?H2CO3??HCO???CO2?3?1
又如磷酸溶液中各型体的分布:
?H3PO4??H??H??3?3?Ka1H????2?Ka1KaKa1H2?H??Ka?2?
1Ka2Ka3?H2PO4??????H??3?Ka1H??2?Ka1Ka22?H??Ka??
1Ka2Ka3?H1PO42??Ka1Ka?H??3?Ka1H???2?Ka1?H?Ka?H??Ka2
1Ka2Ka3
?PO3?4?Ka1Ka2Ka3?H??3?Ka1H??2??Ka1Ka2?H??Ka?
1Ka2Ka3???1
二、酸碱溶液PH的计算 (一)质子条件式
酸碱反应达平衡时,酸给出的质子数必须等于碱得到的质子数,得失质子的物质的量相等的关系式称为质子条件式。
一般将原始的酸碱组分,即与质子转移直接相关的溶质和溶剂,作为质子参考水准又称零水准,然后与零水准相比较,少了质子的就是失质子产物,多了质子的就是得质子产物。
如磷酸溶液的质子条件式PBE为:
?H???OH???H??2PO4???2?HPO2?4??3?PO?
3?4(二)酸碱溶液中氢离子浓度的计算
1、强酸(碱)溶液中H?浓度的计算 设HX为强酸,浓度为Cmol/L, 则PBE为:
?H???OH???X???OH??C
?????H????H??Kw?C ?H???4KW2?CH????KW?0
?H???C?C22 …….…….①
例3-4(P68)
2、一元弱酸(碱)溶液中H?浓度的计算
设HB为一元弱酸,浓度为Cmol/L,离解常数为Ka
PBE为:?H????OH????B????H??KW?Ka?HB?H???
?H???KW?Ka?HB?..........................................②
?20KW当CKa当CKa时,则可忽略KW ?H???KaCHB
?500时,则?HB??C ?H???KW?KaC例3-5 (P70)
3、多元弱酸溶液中H?浓度的计算(CmolPBE为:?H????OH?LH2B)
???HB??2?B?
???OH????H??KW ?HB???Ka1?H2B?Ka1?H2B??H?? ?B???
Ka1Ka2??H2B?2?H?
?H?????H??2KW??H???2Ka1Ka2?H2B??H?2?2?H???HB?Ka(1?12Ka??H?)?KW.........................③
当CKa1?20KW,可忽略KW 当
2Ka??H?2?2KaCKa21?0.05 可忽略二级离解
则:?H???Ka1?H2B?
例3-6(P72)
4、两性物质溶液中H?浓度的计算(CmolPBE为:?H????H2A???OH?LNaHA)
???A?
??OH????H??KW?H??HA? ?A?? ?HA?????Ka2Ka1??HA? ?H??2??H????H??KW?Ka?HA???H??HA? Ka?H???2?1