分析化学 酸碱溶液pH的计算
合集下载
分析化学及实验：酸碱溶液pH计算
解： Kb = 1.80×10-5，cKb>20Kw，c/Kb>500，用最简式计算： [OH ] Kbc 1.3103 mol L1 pOH 2.89，pH 11.11
• 计算1.0×10-4mol·L-1NaCN溶液的pH？
解：CN- 是HCN的共轭碱， Ka = 6.2×10-10， Kb=Kw/Ka=1.6×10-5，cKb>20Kw，但c/Kb<500，用近似式计 算：
[OH ] Kb
Kb2 4Kbc 3.3105 mol L1 2 pOH 4.48 pH 9.52
多元弱酸（弱碱）
多元酸（碱）溶液与一元酸（碱） pH计算类似，满足条 件时，可将多元酸碱看作一元酸碱来处理，否则，需考虑 水解离、多级解离等，可采用迭代法计算处理。
• 室 算温 溶时 液， 的HpH2C？O3饱和溶液的浓度约为0.040mol·L-1，计
01
强酸强碱溶液
一元强酸（强碱） 强酸（强碱）在溶液中全部解离，但浓度低时需考虑水的解离
精确式
二元强酸（强碱）
02
弱酸弱碱溶液
一元弱酸（弱碱）
• 质子条件（弱酸HA）：
[H+] = [A-] + [OH-]
Ka
[H ][A [HA]
]
，K
w
[H ][OH ]
[H ] Ka [HA] K w [H ] [H ] [H ]
酸碱溶液ph计算contents目录强酸强碱溶液弱酸弱碱溶液0102弱酸混合溶液03两性物质溶液04一元强酸强碱一元强酸强碱一元弱酸弱碱一元弱酸弱碱多元酸碱多元酸碱弱酸混合弱酸混合两性物质两性物质缓冲溶液缓冲溶液弱酸与强酸混合弱酸与强酸混合先判断溶液性质再利用相应的公式计算01强酸强碱溶液强酸强碱在溶液中全部解离但浓度低时需考虑水的解离精确式一元强酸强碱二元强酸强碱02弱酸弱碱溶液0230???????????????wawaaakkhkckhkhkhhccha又???质子条件弱酸ha
• 计算1.0×10-4mol·L-1NaCN溶液的pH？
解：CN- 是HCN的共轭碱， Ka = 6.2×10-10， Kb=Kw/Ka=1.6×10-5，cKb>20Kw，但c/Kb<500，用近似式计 算：
[OH ] Kb
Kb2 4Kbc 3.3105 mol L1 2 pOH 4.48 pH 9.52
多元弱酸（弱碱）
多元酸（碱）溶液与一元酸（碱） pH计算类似，满足条 件时，可将多元酸碱看作一元酸碱来处理，否则，需考虑 水解离、多级解离等，可采用迭代法计算处理。
• 室 算温 溶时 液， 的HpH2C？O3饱和溶液的浓度约为0.040mol·L-1，计
01
强酸强碱溶液
一元强酸（强碱） 强酸（强碱）在溶液中全部解离，但浓度低时需考虑水的解离
精确式
二元强酸（强碱）
02
弱酸弱碱溶液
一元弱酸（弱碱）
• 质子条件（弱酸HA）：
[H+] = [A-] + [OH-]
Ka
[H ][A [HA]
]
，K
w
[H ][OH ]
[H ] Ka [HA] K w [H ] [H ] [H ]
酸碱溶液ph计算contents目录强酸强碱溶液弱酸弱碱溶液0102弱酸混合溶液03两性物质溶液04一元强酸强碱一元强酸强碱一元弱酸弱碱一元弱酸弱碱多元酸碱多元酸碱弱酸混合弱酸混合两性物质两性物质缓冲溶液缓冲溶液弱酸与强酸混合弱酸与强酸混合先判断溶液性质再利用相应的公式计算01强酸强碱溶液强酸强碱在溶液中全部解离但浓度低时需考虑水的解离精确式一元强酸强碱二元强酸强碱02弱酸弱碱溶液0230???????????????wawaaakkhkckhkhkhhccha又???质子条件弱酸ha
第四章 酸碱滴定法 (分析化学人民卫生出版社第8版)
1、强酸（Ca ）
HA H2O
H++AH + + OH -
[H+]=[A-]+[OH-]
[A-]=Ca
[H+]=Ca+Kw/[H+]
精确式
《 第四章 酸碱滴定法 1 》
- 6/125页 -
当Ca ≥ 20[OH-]，忽略水的解离
[H+] ≈Ca
近似式
pH＝-lg [H+]=-lgCa
《 第四章 酸碱滴定法 1 》
理论变色范围 pH=2.4～4.4
《 第四章 酸碱滴定法 1 》
- 35/125页 -
常用酸碱指示剂(P46)
人对不同颜色的敏感程度不同，红色易辨别，实际变色 范围与理论变色范围稍有区别。
《 第四章 酸碱滴定法 1 》
- 36/125页 -
注意 ： 1、酸碱指示剂的变色范围不一定正好位于pH=7左右 ，
例：计算0.10 mol/L的邻苯二甲酸氢钾溶液的 pH。 解：查表得邻苯二甲酸的pKa1=2.94， pKa2=5.43
cKa2 ≥ 20Kw c≥ 20Ka1
1 mol/L的邻苯二甲酸氢钾溶液的 pH？
《 第四章 酸碱滴定法 1 》
- 22/125页 -
例：分别计算0.05 mol/L的NaH2PO4和3.33×10-2 mol/L的 Na2HPO4溶液的pH。
溶液的颜色随溶液pH的变化而变化，当pH=pKHIn 时 ， [In-]=[HIn]，这一点的pH称为理论变色点，溶液显酸 式色和碱式色的混合色。
《 第四章 酸碱滴定法 1 》
- 33/125页 -
由于人眼对颜色的辨别能力有限，在一点上不容易观察出，必须有一
分析化学课件 第四章 酸碱滴定法
[OH-]=(0.1000×0.02)/(20.00+20.02)
= 5.0×10-5 mol·L-1 pOH=4.30, pH=14-4.30= 9.70
2020年11月7日星期六3时
37分22秒
上一页 下一页 返回
讨论:强碱滴定强酸的滴定曲线
1）滴定前加入18mL,溶液pH变化仅 为:2.28-1=1.28；而化学计量点前 后共0.04 mL(约1滴),溶液pH 变化 为:9.70-4.30=5.40 (突跃)。
碱式色
2020年11月7日星期六3时 37分22秒
上一页 下一页 返回
→甲基橙（methyl orange，MO)-双色
pH≤ 3.1,酸式色，红色； pH 4.4, 碱式色，黄色； pH 3.1-4.4，两种形式共存，为混合色，橙色。
2020年11月7日星期六3时 37分22秒
上一页 下一页 返回
上一页 下一页 返回
若±0.1%误差范围内突跃范围为 4.30~9.70
酚酞（8.0 ~ 10.0）：半滴溶液， 无色变粉红。
甲基红（4.4 ~6.2）：半滴溶液， 红变橙；
甲基橙（3.1 ~ 4.4）：半滴溶液， 橙变黄；
3）选择指示剂的原则：
1.变色范围全部或部分在突跃范围内的指示剂指示
终点，即可保证终点误差在允许的范围。
02.00.102000 1050..130 ~9.87.070
上一页 下一页 返回
5）影响强酸强碱滴定突跃范围大小的因素
酸碱的浓度：浓度变为原1/10，则计量点前后H+、OH-的浓度均 为原来的1/10，所以突跃范围约减小2个pH单位。 故：酸碱滴定中，滴定剂和被测物溶液的浓度不低于~ 0.1mol/L
溶液的酸碱度和pH值的计算
溶液的酸碱度和pH值的计算
4. 两性物质溶液pH值的计算
在水溶液中，既可得质子又可失去质子的物质称为两性物质。 常见的两性物质一般为多元酸的酸式盐和弱酸弱碱盐，如NaHCO3、 NH4Ac等。
以NaHCO3为例，设H2CO3的解离度分别为Ka1、Ka2，溶液中 的质子平衡式为
溶液的酸碱度和pH值的计算
分析化学
溶液的酸碱度和pH值的计算
一、 溶液的酸碱度
溶液的酸碱度是指溶液中氢离子、氢氧根离子的活度，常用 pH、pOH表示。它与溶液的浓度在概念上是不相同的，但当溶 液浓度不太大时，可用浓度近似地代替活度。溶液酸碱度的表达 式为
（4-3） 当温度为25 ℃时，水溶液Kw=［H+］·［OH-］=10-14，所 以 pH+pOH=pKw=14。 由此可见，pH值越小，酸度越大，溶液的酸性越强；pH越 大，酸度越小越小，溶液的酸性越强。
将 代入PBE式并整理得
如果cKa2≥10Kw，c/Ka1≥10，即［HCO3-］≈cHCO3-，则水解 离的H+忽略，Ka1与［HCO3-］相加时可忽略，则上式可简化为
（4-7）
溶液的酸碱度和pH值的计算
【例4-5】
计算0.10 mol·L-1 NaHCO3溶液的pH值。 解：已知H2CO3的Ka1=4.12×10-7，Ka2=5.62×10-11，符合cKa2≥10Kw， c/Ka1≥10。 根据式（4-7）得
由于c/Kb≥105，cKb≥10Kw，则可根据式（4-6）得 所以
溶液的酸碱度和pH值的计算
3. 多元弱酸（碱）溶液pH值的计算
多元弱酸（碱）是分步解离的，一般多元弱酸的各 级解离常数Ka1> Ka2>…> Kan，若Ka1/ Ka2＞101.6，可认 为溶液中H+主要由弱酸的第一级解离产生，其他各级解 离忽略不计，按一元弱酸处理。多元弱碱的处理方式同 多元弱酸。
分析化学酸碱溶液pH的计算
分析化学酸碱溶液pH的计算酸碱溶液的pH是用来描述溶液酸碱性强弱的指标，它是通过测定溶液中氢离子（H+）的浓度来计算的。
在分析化学中，我们可以使用不同的方法和公式来计算酸碱溶液的pH值。
一、酸碱溶液的pH定义和计算方法pH是一个无量纲的指标，它表示溶液中氢离子的浓度的负对数。
pH的计算公式如下：pH = -log[H+]其中[H+]表示溶液中氢离子的浓度。
二、酸碱溶液pH计算的方法1.酸碱指示剂法酸碱指示剂是一种能够根据溶液的pH值发生颜色变化的化合物。
通过观察溶液颜色的变化，可以确定溶液的酸碱性。
常用的酸碱指示剂有酚酞、溴酚蓝等。
2.pH计法pH计是一种可以测量溶液pH值的仪器。
pH计通过测量溶液中的电位差来计算pH值。
它利用了电极的选择性溶液中的氢离子和氢氧根离子之间的浓度比例关系。
3.氢离子浓度计算法可以通过测定溶液中氢离子的浓度来计算pH值。
在分析化学实验中，常用酸碱滴定法来测定溶液中氢离子的浓度。
三、常见的酸碱溶液pH计算公式1.强酸的pH计算公式对于强酸溶液，其酸度主要由酸的浓度决定，可以使用以下公式计算pH：pH = -log[H+] = -log[C]其中[H+]表示溶液中氢离子的浓度，[C]表示溶液中酸的浓度。
2.强碱的pH计算公式对于强碱溶液，其碱度主要由碱的浓度决定，可以使用以下公式计算pH：pOH = -log[OH-] = -log[C]pH=14-pOH其中[OH-]表示溶液中氢氧根离子的浓度，[C]表示溶液中碱的浓度。
3.弱酸和弱碱的pH计算公式弱酸和弱碱的pH计算较为复杂，需要考虑到弱酸或弱碱的离解度和水的自离解。
一般情况下，可以使用酸碱解离常数（Ka或Kb）来计算pH 值。
弱酸的pH计算公式：Ka=[H+][A-]/[HA][H+]=√(Ka[HA])pH = -log[H+]弱碱的pH计算公式：Kb=[OH-][B+]/[BOH][OH-]=√(Kb[BOH])pOH = -log[OH-]pH=14-pOH四、酸碱溶液pH计算实例假设有0.1mol/L的HCl溶液，我们可以使用上述公式计算其pH值：[H+] = 0.1mol/LpH = -log[H+] = -log(0.1) = 1假设有0.1mol/L的NaOH溶液，我们可以使用上述公式计算其pH值：[OH-] = 0.1mol/LpOH = -log[OH-] = -log(0.1) = 1pH=14-pOH=14-1=13对于弱酸和弱碱的pH计算，我们需要知道酸碱的解离常数。
溶液的酸碱度和pH值的计算
溶液的酸碱度和pH值的计算
一、 溶液的酸碱度 1. 强酸（碱）溶液pH（pOH）值的计算
常见的强酸大多为一元酸，以HCl为例，计算HCl溶液的pH。 溶液中的H+来源于HCl和H2O的解离：
溶液的酸碱度和pH值的计算
通常当溶液中酸的浓度ca≥10-6 mol·L-1时，水解离产生的H+ 可忽略不计，即［H+］≈［Cl-］=cHCl，
（4-6）
溶液的酸碱度和pH值的计算
【例4-3】
计算0.10 mol·L-1HCOOH溶液的pH值。 解：已知HCOOH的Ka=1.8×10-4，满足c/Ka≥105， cKa≥10Kw，根 据式（4-5）得
溶液的酸碱度和pH值的计算
【例4-4】
计算 0.10 mol·L-1NaAc溶液的pH值，已知HAc的Ka=1.8×10-5。 解：Ac-是HAc的共轭碱，根据式（4-2）可得Ac-的Kb为
由于c/Kb≥105，cKb≥10Kw，则可根据式（4-6）得 所以
溶液的酸碱度和pH值的计算
3. 多元弱酸（碱）溶液pH值的计算
多元弱酸（碱）是分步解离的，一般多元弱酸的各 级解离常数Ka1> Ka2>…> Kan，若Ka1/ Ka2＞101.6，可认 为溶液中H+主要由弱酸的第一级解离产生，其他各级解 离忽略不计，按一元弱酸处理。多元弱碱的处理方式同 多元弱酸。
分析化学
分析化学
溶液的酸碱度和pH值的计算
一、 溶液的酸碱度
溶液的酸碱度是指溶液中氢离子、氢氧根离子的活度，常用 pH、pOH表示。它与溶液的浓度在概念上是不相同的，但当溶 液浓度不太大时，可用浓度近似地代替活度。溶液酸碱度的表达 式为
（4-3） 当温度为25 ℃时，水溶液Kw=［H+］·［OH-］=10-14，所 以 pH+pOH=pKw=14。 由此可见，pH值越小，酸度越大，溶液的酸性越强；pH越 大，酸度越小，溶液的碱性越强。同理，pOH越小，碱度越大， 溶液碱性越强；pOH越大，碱度越小，溶液的酸性越强。
分析化学-酸碱滴定
溶剂的影响：极性 →介电常数→KIn→变色范围 滴定次序： 无色 → 有色； 浅色→ 有色
第四章
酸碱滴定法
化学分析
指示剂的用量： 尽量少加，否则终点不敏锐
双色指示剂：甲基橙
K In [H ]
[In ] [HIn]
变色点pH取决于酸、碱式体浓度的比值，与cHIn无关
单色指示剂：酚酞
KIn [H ]
pH的变化速率不同
HAc～Ac–的缓冲作用使溶液pH值 的增加速度减慢
突跃范围小
pH从7.75→9.70，滴定产物NaAc 为弱碱，使化学计量点处于碱性区域 (pH8.73)。
选用在碱性区域内变色的指示剂
第四章
酸碱滴定法
化学分析
影响滴定突跃的因素
溶液ca一定，Ka↓，△pH↓， 滴定突跃↓ 。 酸的Ka值一定，ca， △pH↑， 滴定突跃范围↑。
精确式
] 若ca和cb≥ 20 [H ，得Henderson缓冲公式：
[H ] K a
ca cb
pH p K a lg
cb ca
第四章
酸碱滴定法
化学分析
第二节
酸碱指示剂
第四章
酸碱滴定法
化学分析
指示剂的变色原理
酸碱指示剂(acid-base indicator) 的特点
质子条件式： [H ] [A ] [OH ]
[H ] [A ] c a [H ] c a
第四章
酸碱滴定法
化学分析
强酸在溶液中完全离解，则[A-] = ca， 代入质子式得： Kw
[H ] c a [H ]
《分析化学》05酸碱溶液ph值的计算
※
pH
1 2
pKa1 pKa2
若两性物质为HA2- 型，则判定条件为：
满足：c/Ka2≥10， cKa3≥10Kw
最简式：[H ] K K a 2 a 3 ※ ——⑦
例6：计算0.10 mol·L-1的邻苯二甲酸氢钾溶液的pH。
解：查表:邻苯二甲酸氢钾 pKa1 = 2.89，pKa2 = 5.54 pKb2 = 14－2.89 = 11.11
解：查表得 H2CO3 pKa1 = 6.38，pKa2 = 10.25。
故
pKb1 = pKw－pKa2 = 14－10.25 = 3.75，
同理
pKb2 = 7.62
由于
Kb1 >> Kb2 （可按一元碱处理）
cKb1 = 0.20×10-3.75 >> 10Kw
c/ Kb1 = 0.20 / 10-375 = 1125 > 105
※ H CKa
——④
这是计算一元弱酸溶液的最简式（最常用）
需要同时满足 C/Ka ≥105 和 CKa ≥10Kw 两个条件。
一元弱碱溶液pH的计算，与一元弱酸相同， 只是将 Ka 换成 Kb ，[H+] 换成 [OH-]即可，得到 的是 [OH-] 的浓度。
当 CKb ≥ 10Kw 时 (可忽略Kw)
[OH ] 0.20103.75 5.96103 mol L1
OH Kb
Kb2 4CKb 2
同时满足 C/Kb ≥ 10Kw时
OH CKb ※
(可用C代替平衡浓度)
例4： 计算 10-4 mol·L-1的 H3BO3 溶液的 pH。已知 pKa= 9.24
解：判定： cKa = 10-4×10-9.24 = 5.8×10-14 ＜ 10Kw 水解离产生的[H+]项不能忽略。不能忽略Kw 。 c/ Ka = 10-4/10-9.24 = 105.24 >> 105