4.2酸碱平衡中组分分布及浓度计算

4.3酸碱平衡中组分分布及浓度计算,1.分析浓度与平衡浓度分析浓度(analyticalconcentration)：又叫初始浓度，一定体积溶液中含某种物质的量，包括已离解和未离解两部分，也称总浓度，用C表示。平衡浓度（equilibriumconcentration）：溶解达到平衡时，溶液中存在的各组分的物质的量浓度，用表示。如：,4.3.1分析浓度、平衡浓度，酸度，碱度,平衡浓度equilibriumconcentration：HA，A-,对一元弱酸,酸的分析浓度Analyticalconcentration（总浓度c或初始浓度）：,平衡浓度equilibriumconcentration：HA，A-,HA，A-随pH的变化而变化。,酸的总浓度c不随pH变化。,2.酸的浓度与酸度，碱的浓度与碱度酸的浓度与酸度（acidity）：酸的浓度又叫酸的分析浓度，指单位体积溶液中所含某种酸的物质的量（mol），包括未解离的和已解离的酸的浓度。酸度是指溶液中H+的浓度或活度，常用pH表示。碱的浓度与碱度（basicity）：碱的浓度又叫碱的分析浓度，指单位体积溶液中所含某种碱的物质的量（mol），包括未解离的和已解离的碱的浓度。碱度是指溶液中OH-的浓度或活度，常用pOH表示。,f,1.物料平衡式MassBalanceEquationMBE,在平衡状态，某组分的分析浓度等于其各型体的平衡浓度之和的数学表达式。,例Na2CO3水溶液,解对于组分CO32-：,对于组分Na+：,4.4溶液酸度的计算,2c(Na2CO3)=Na+,2.电荷平衡式ChargeBalanceEquationCBE,在平衡状态，溶液中正离子所带电荷总数与负离子所带电荷总数相等的数学表达式。,例,解,3.质子平衡式ProtonBalanceEquationPBE,在平衡状态，体系中得失质子的物质的量相等的数学表达式。,得到质子平衡式（PBE)的方法：,由质子转移关系列出PBE：,（1）找出参考水准referenceprotonlevels,或零水准，zerolevelofprotons。参考水准一般选择参与质子转移且大量存在的物质。,（2）写出质子转移式。,（3）根据得失质子的物质的量相等的原则，写出PBE。,Example,H2O,HAc水溶液,H3PO4水溶液,Na2HPO4水溶液,NH4Ac水溶液,amol/LHCl,（1）纯H2O,参考水准：,H2O,质子转移反应式,PBE,列出PBE,（2）HAc水溶液,参考水准：,H2O,HAc,质子转移反应式：,PBE：,（3）H3PO4水溶液,参考水准,H2O,H3PO4,质子转移反应式,PBE,（4）Na2HPO4水溶液,（6）NH4Ac水溶液,PBE：,PBE：,（5）NaH2PO4水溶液,PBE：,（7）amol/LHCl,PBE,（1）零水准不出现在PBE中；,（2）只有参与质子转移的型体才包含在PBE中；,（3）等式左边的物质比参考水准的质子多，而且多几个质子,相应的系数为几；等式右边的物质比参考水准的质子少，而且少几个质子,相应的系数为几。,一元酸（碱）的分布分数,一元弱酸：,HAc的分布分数图,3.3.2分布系数与分布曲线,*Ac-随pH的增高而增大，HAc随pH的增高而减小。*当pH=pKa（4.74）时，Ac-=HAc=0.50,HAc与Ac-各占一半；*pHpKa，主要存在形式是Ac-。*与总浓度c无关，是pH和pKa的函数。HAc和Ac-与总浓度c有关。,一元弱碱的分布分数,对于一元弱碱，可以转化成其共轭酸处理。,例：已知NH3的pKb=4.75,求pH=2.00时NH3和共轭酸的分布分数。,解：,多元酸（碱）的分布分数,二元弱酸,H2A,HA-,A2-,PKa1,PKa2,草酸的三种形式在不同pH时的分布图。pHpKa2，主要存在形式是C2O42。当pH=pKa1，1=2=0.50当pH=pKa2，0=1=0.50,优势区域图,pH02468101214,(1)HF,pKa=3.17,(2)HAc,pKa=4.76,(3)NH4+,pKa=9.25,(4)H2C2O4,pKa1=1.25,pKa2=4.29,(5)H3PO4,pKa1=2.16,pKa2=7.21,pKa3=12.32,共轭酸碱对共存区,各种体系H+浓度的计算,强酸（碱）溶液一元弱酸（碱）溶液多元弱酸（碱）溶液两性物质混合酸碱溶液,浓度为amol/L的HCl溶液,PBE,整理得,若允许误差不5%，有：,用同样的思路可处理强碱体系。,1.强酸（强碱）溶液,浓度为camol/L的HA溶液,PBE,简化,2.一元弱酸（弱碱）溶液,Ca/Ka500,(3)CaKa20Kw,Ca/Ka500,忽略酸的离解对总浓度的影响,例2求0.1mol/L一氯乙酸溶液的pH。已知Ka=1.410-3。,解,例3求1.010-4mol/LHCN溶液的pH。已知Ka=6.210-10。,解,0.011mol/L,pH=1.96,例1求0.10mol/LHAc溶液的pH。已知pKa=4.76,解,例题,Ca/Ka500,Ca/Ka7120Kw,忽略水的酸离解,最简式,（3）CHB20Ka1和（1）(2),（4）只满足CHB20Ka1而不满足Ka2CHB10Kw，则,例：0.10mol/LNaHCO3,pKa1=6.38,pKa2=10.25。,解：,两性物质（续）,混合酸,两种强酸,弱酸与强酸,两种弱酸,（1）两种强酸,（2）弱酸与弱酸混合：例如Ca1mol/LHA+Ca2mol/LHB,5.混合酸（碱）,PBE：,（3）强酸与弱酸混合：例如amol/LHCl+Camol/LHA