多元弱酸弱碱的pH计算讲解

医用化学多元弱酸弱碱的pH计算你知道碳酸饮料的pH是多少吗？多元弱酸溶液pH的近似计算多元弱碱溶液pH的近似计算一二多元弱酸弱碱溶液的pH近似计算

一、多元弱酸溶液的pH近似计算

多元弱酸在水溶液中的解离是逐级分步进行的，称为分级解离。H3PO4

+H2O

H3O++H2PO4−H2PO4-

+H2O

H3O++HPO42−HPO42-

+H2OH3O++PO43−例如磷酸，每一级解离都有对应的质子转移平衡及平衡常数，一般Ka1＞＞Ka2＞＞Ka3。Ka1Ka2Ka3一、多元弱酸溶液的pH近似计算

H2CO3

+H2O

H3O++HCO3−HCO3-

+H2O

H3O++CO32−H2CO3在298.15K时，其分级解离过程如下：Ka1=4.3×10-7，pKa1=6.37Ka2=5.6×10-11，pKa2=10.25第一级第二级溶液中的[H3O+]主要来源于第一级的解离，当Ka1/Ka2＞102时，可忽略第二级产生的[H3O+]。最简式（1）因Ka1

/Ka2＞102，可忽略第二级解离产生的[H3O+]；

（2）因Ka1∙ca=4.3×10-7×0.040＞20Kw，

可忽略水的解离产生的[H3O+]；（3）碳酸第一级的解离度很小，溶液中[H3O+]＜＜ca，

且ca/Ka1=0.040/4.3×10–7＞500，可用最简公式计算。例题1

计算在298.15K时，0.040mol/LH2CO3水溶液中的[H3O+]、pH及[HCO3－]和[CO32－]。已知：Ka1=4.3×10-7，

Ka2=5.6×10-11。解：在碳酸水溶液中存在下列平衡：H2CO3

+H2O

H3O++HCO3−HCO3-

+H2O

H3O++CO32−H2O

+H2OH3O++OH−pH=-lg[H3O+]=-lg(1.3×10-4)=3.89[H3O+]=[HCO3-]=1.3×10-4(mol/L)[CO3-]=Ka2[HCO3-]/[H3O+]≈Ka2=5.6×10-11(mol/L)

(mol/L)（1）因Ka1

/Ka2＞102，可忽略第二级解离产生的[H3O+]；

（2）因Ka1∙ca=4.3×10-7×0.040＞20Kw，

可忽略水的解离产生的[H3O+]；（3）碳酸第一级的解离度很小，溶液中[H3O+]＜＜ca，

且ca/Ka1=0.040/4.3×10–7＞500，可用最简公式计算。二、多元弱碱溶液的pH近似计算

如何计算碳酸钠溶液的pH？例题2

计算在298.15K时，0.10mol/LNa2CO3水溶液中的[H3O+]、pH。已知：Ka1=4.3×10-7，

Ka2=5.6×10-11。因Kb1=Kw/Ka2=1.0×10–14/5.6×10-11=1.8×10-4因Kb2=Kw/Ka1=1.0×10

–14/4.3×10-7=2.3×10-8解：在0.10mol/L碳酸钠水溶液中存在下列平衡：HCO3-+H2OOH-

+H2CO3CO32-

+H2OOH-

+HCO3−H2O

+H2OH3O++OH−Kb1Kb2第一级第二级∴∵pOH=-lg[OH−]=-lg(4.24×10−3)=2.37pH=14－pOH=14－2.37=11.63（1）因Kb1

/Kb2＞102，可忽略第二级解离产生的[OH-]；

（2）因Kb1∙

cb=1.8×10-4×0.10＞20Kw，

可忽略水的解离产生的[OH-]；（3）碳酸第一级的解离度很小，溶液中[OH-]＜＜cb，

且cb/Kb1=0.10/1.8×10–4＞500，可用最简公式计算。小结（1）多元弱酸：Ka1

/Ka2＞102，ca∙Ka1≥20Kw