《H的计算》PPT课件.ppt

2.3.2 PH的计算 (本章重点),H+计算一般处理方法： 方法一： 写出质子条件。 将解离常数K a代入质子条件，如还不能解决问题再将分布分数代入质子条件。目的是得到关于H+浓度的方程。一般将此方程称为精确式 解方程得到结果，如方程求解困难应当进行方法二。 方法二： 写出质子条件。 将解离常数K a代入质子条件，这时会的到含有H+和其它未知浓度组分的表达式。 对此式进行简化，然后求解。 a 500倍原则：用C的表达式代替 b 20倍原则：两项和省略小的一项,1. 一元强酸强碱溶液 一元强酸溶液 Ca molL HCl,即 H+ = + Ca H+2Ca H+Kw = 0 解此方程可得 H+ = 精确式, 一元强碱溶液Cb molL NaOH 两个转换： H+ OH Ca Cb,OH = 精确式,前面已讲过这种情况的质子条件 PBE: H+ = OH + Ca 水的解离 强酸的解离,如Ca 10-6 molL H+ Ca 最简式,如Cb 10-6 molL OH Cb 最简式,2. 一元弱酸弱碱溶液, 一元弱酸溶液 C molL HA PBE： H+ = OH + A 水的解离 HA的解离,H+ = +,方程两边同乘以H+得到 H+2 = Kw + Ka HA 此时有两个思路： 方法一、用分布分数 HA = CHA = C 将式代入式，可以得到关于H+的一元3次方程(P40式211)。,方法二、进行合理简化 简化的判断标准： 500 HA C 500 HA = C H+ 20Kw 忽略Kw 20Kw 不能忽略Kw,两个标准排列组和可以得到三种实际情况：,-最简式(常用),-近似式I,-近似式II,可得到 H+2 + KaH+CKa = 0 解此方程可得,说明： 计算题不外乎以上三种情况，否则用精确式。以上三种条件下的简化计算，与精确式计算结果误差5%，这是符合误差要求的。 例题：P41(例6) 最简式，P42(例7) 近似式II，P42(例8) 近似式I,一元弱碱: 浓度为Cmol/L MOH 溶液 Kb,CKb20Kw，C/Kb500,CKb20Kw，C/Kb500,CKb20Kw，C/Kb500,推导过程同上(略)，推导结果也类似。 三个转换：弱酸C 弱碱C Ka Kb H+ OH,最简式,近似式II,近似式I,注意：pOH换算成pH 例题：P43(例10 、例9) 作业： P82(3), P83(1d、e，2b), P84(3),3. 多元弱酸弱碱溶液,(一)多元弱酸溶液 C molL H2A Ka1 Ka2 解离反应：H2O + H2O = H3O+ + OH H2A + H2O = H3O+ + HA H2A + 2H2O = 2H3O+ + A2 PBE: H+ = OH + HA + 2A2 水的解离 一级解离 二级解离,展开为一元4次方程，一般也要进行简化计算。,式(1),转换原则： ,简化标准：,基本简化标准,忽略,式(1)简化为 H+2 = Kw + Ka1H2A 实质是简化成一元弱酸进行处理 另外两个简化标准和一元弱酸类似 和,三种计算情况：基本简化标准都要求符合，另外两个简化标准和一元弱酸类似，所得公式也类似，所以我们仍按转换方法掌握。,CKa120Kw C/Ka1500,CKa120Kw C/Ka1500,CKa120Kw C/Ka1500,最简式,近似式I,近似式II,说明：多元弱酸的计算其实就是一元弱酸的计算，当遇到多元弱酸PH值的计算时，一般都是符合基本简化标准，然后简化成一元弱酸进行计算。应当不会遇到不能简化的情况，因为精确式计算很困难，我们不要求掌握。 例题：P45(例11、例12),(二)多元弱碱溶液,处理思路和多元弱酸完全一样，要简化成一元弱碱进行处理。我们仍然按转化方法记忆。 转换原则：弱酸C弱碱C H+OH Ka1Kb1 Ka2Kb2 总结：只要是酸向碱转换，都是这几个原则。,CKb120Kw C/Kb1500,CKb120Kw C/Kb1500,最简式,近似式I,CKb120Kw C/Kb1500,近似式II,HA CHA KaHA HB CHB KaHB,两种弱碱的混合:,4 .两种弱酸的混合,近似式:,PBE:,两弱酸解离相互抑制，其电离变小 HACHA HBCHB,例题：P46(例13一元弱酸+一元弱酸),Ca20Ac-: H+Ca 最简式,5.强酸与弱酸混合溶液,Ca mol/L HCl + C mol/L HAc,PBE:,Ca20Ac-:用分布分数 A = CaA,问题：如何求A-,近似式,整理后得 H+2 + (Ka CH) H+ Ka(Ca + CH) = 0 解此方程得,先按H+CH 由A = CaA-计算。再用条件判断，如果应当用近似式，则用近似式再算一次。如果就是最简式则不必再算。,6.两性物质溶液,定义：在溶液中既起酸的作用又起碱的作用的物质称为两性物质。 分类： 酸式盐 HCO3 , HPO42, H2PO4 氨基酸 NH2CH2COOH 弱酸弱碱盐 NH4Ac, NH4CN 一元弱酸+一元弱碱 H3BO3 + NaAc , HAc +KF, 酸式盐 C molL NaHA Ka1 Ka2 H2A = +H+ HA H+ = A2 Ka1 Ka2 PBE: H+ + H2A = OH + A2 联系解离常数Ka1，Ka2,H+ +,=,+,式(1),将式(1)进行整理得 H+2(1+ ) = Kw +,式(2),简化标准：,H+2(1+ ) = Kw +,式(2),方法一：再应用分布分数，会得到H+一元四次方程，求解困难。 方法二：进行合理简化。 简化标准： 基本简化标准 HA C 依据： 一般HA的酸式解离和碱式解离均较小，500原则。 另外两个简化标准：,与20Kw比较,与20 比较,四种计算情况：,四种计算情况：, 只符合基本简化标准，另外两个简化标准不符合。,H+ =,精确近似式,以下三种情况在符合基本简化标准的基础上，再进行简化。,CKa2 20Ka1,近似式II,说明：, Ka1 碱式解离共轭酸的解离常数。 Ka2 酸式解离的解离常数。 不仅适用于二元弱酸酸式盐，也适用于多元弱酸酸式盐。 例如：NaHA 、NaH2PO4,原因：由于两性物质的碱式解离和酸式解离都很弱，其产物的解离就更微弱， 基于简化目的不再考虑产物的解离。 在应用于多元弱酸酸式盐时，关键是找对Ka1和Ka2 例如：NaH2PO4 ： Ka1和Ka2 Na2HPO4 : Ka1 Ka2 Ka2 Ka3,例题：P47(例14最简式)、P48(例15近似式I、例16多元弱酸酸式盐),Ka1 Ka2 NH3+CH2COOH NH3+CH2COO NH2CH2COO 氨基乙酸盐 双极离子(水中稳定) 氨基乙酸根 氨基乙酸既可碱式电离又可酸式电离，因此可以看作是两性物质。其解离平衡与酸式盐相同，因此可以用酸式盐溶液PH计算公式。, 氨基酸：C molL NH2CH2COOH 氨基乙酸,例题：P48(例18最简式), 一元弱酸一元弱碱,HA CHA molL KaHA ；B CBmolL 对应弱酸解离常数 KaHB H2O H2O = H3O+ OH HA H2O = H3O+ A B H2O = HB OH H+ HB = OH A,H+ ,=,H+2(1+,) = Kw , 两性物质酸式解离碱式解离都很微弱 B CB HA CHA, H+ =,精确近似式,联系酸式盐溶液计算公式： Ka1 KaHB Ka2 KaHA C CHA 和CB 得到结论：酸式盐可看成浓度相等的 一元弱酸一元弱碱溶液。,几种简化情况：,KaHACHA20Kw 忽略Kw Cb20KaHb 忽略KaHb,H+ =,最简式,KaHACHA20Kw Cb20KaHb,H+ =,近似式I,KaHACHA20Kw Cb20KaHb,H+ =,近似式II,例题：P50(例20最简式), 弱酸弱碱盐 组成比为1:1弱酸弱碱盐(NH4Ac、NH4CN等) 推导过程类似，所得公式也基本相同，仍按转换方法记忆。 转换原则： Ka1 Ka (碱式解离共轭酸的解离常数，如KaHAc) Ka2 Ka (酸式解离的解离常数，如 ) 如精确近似式,H+ =,例题：P48(例17最简式), 组成比不是1:1的弱酸弱碱盐 ( (NH4)2CO3 、(NH4)2S 、(NH4)2HPO4 ),看成浓度不同的一元弱酸一元弱碱混合溶液，应用相应公式既可。 例题：P50(例19) 采用我们的公式与书上的结果稍不一样，这是由于简化的方法不同。,总结：以上介绍的是常见酸碱盐溶液的PH计算。大致可以分为两种情况，在两性物质之前各种情况基本和一元弱酸相关；而两性物质各种情况又可统一看成一元弱酸一元弱碱混合溶液的计算。常见的PH计算一般就这几种类型。遇到这种问题，先判断属于那类溶液，然后选择相应公式进行计算。如无现成公式，则需要按照在开始讲的PH计算一般处理方法，先写质子条件再推导公式或者简化等等来解决问题。,例题 计算下列各溶液PH值(浓度均为0.10molL),1.邻苯二甲酸氢钾(邻苯二甲酸 Ka1=1.1103 Ka2=3.9105 ),2. NH4CN(KaHCN=6.21010 KbNH3 = 1.8105),3. Na2S ( S2 Kb1 = 3.3102 Kb2 = 7.7108),4. Na2HPO4 (H3PO4 Ka1=7.6103 Ka2=6.3108 Ka3=4.41013 ),5. Na2SO4 (H2SO4 Ka2=1.0102),6. NaHSO4 (H2SO4 Ka2=1.0102),7. NH4HCO3 ( =5.61010 H2CO3 Ka1=4.2107 Ka2=5.61011 ),例题答案,1.邻苯二甲酸氢钾(邻苯二甲酸 Ka1=1.1103 Ka2=3.9105 ) 两性物质 C 20Ka1 CKa2 20Kw H+ = 最简式,2. NH4CN(KaHCN=6.21010 KbNH3 = 1.8105) 两性物质，1:1的弱酸弱碱盐。,=,= 5.61010, C,20Kw,C 20 KaHCN H+ =,最简式,Ka2=,=31013,0.05,500,20Kw, OH =,近似式II,4.Na2HPO4 (H3PO4 Ka1=7.6103 Ka2=6.3108 Ka3=4.41013 ) 两性物质，酸式盐。Ka1Ka2 Ka2Ka3 CKa320Kw C 20Ka2, H+ =,近似式II,5.Na2SO4 (H2SO4 Ka2=1.0102) 一元弱碱，Kb1=,=9.81013 ,500,20Kw, OH =,近似式I,6.NaHSO4 (H2SO4 Ka2=1.0102) 一元弱酸，不能看作酸式盐。 ,500,20Kw, H+ =,近似式II,7. NH