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1、 天津科技大学5.3质子条件与质子条件与pH的计算的计算5.3.1 质子条件与质子平衡式质子条件与质子平衡式 实质实质:质子转移反应质子转移反应酸给出质子的数目酸给出质子的数目=碱接受质子的数目，碱接受质子的数目，这这种种质质子子转转移移的的平平衡衡关关系系即即为为质质子子条条件件。它的数学表达式称为它的数学表达式称为质子平衡式质子平衡式。天津科技大学(1)(1)步骤：步骤：第一步选参考水平：选择溶液中大第一步选参考水平：选择溶液中大量存在并且参加质子转移的物质作为质量存在并且参加质子转移的物质作为质子参考水平，即作为零标准。子参考水平，即作为零标准。零标准一般选择原始的酸碱组分和零标准一般选
2、择原始的酸碱组分和水，在质子条件中一般不出现质子参考水，在质子条件中一般不出现质子参考水平的组分。水平的组分。第二步根据酸碱反应平衡和水的质第二步根据酸碱反应平衡和水的质子传递反应平衡，把得质子的组分列在子传递反应平衡，把得质子的组分列在一边，失质子的组分列在另一边，根据一边，失质子的组分列在另一边，根据得失质子的物质的量相等的原则列出等得失质子的物质的量相等的原则列出等式。式。天津科技大学(2)一元弱酸质子条件一元弱酸质子条件 一元弱酸一元弱酸HA:选取溶液中大量存在的选取溶液中大量存在的HA和和H2O为参考水平，为参考水平，H3O+是得质子的，是得质子的，A和和OH是失去是失去质子的，得失
3、质子的物质的量应该相等。质子的，得失质子的物质的量应该相等。则在水溶液中的质子平衡式为：则在水溶液中的质子平衡式为：天津科技大学(3)二元弱酸质子条件二元弱酸质子条件 二元弱酸二元弱酸H2A:选取溶液中大量存在的选取溶液中大量存在的H2A和和H2O为参考水平，为参考水平，AA-前乘以前乘以2 2是因为是因为H H2A A转化为转化为A A2-2-时失时失去质子的总数为去质子的总数为A A2-2-的的2 2倍。倍。质子平衡式质子平衡式 天津科技大学(4)三元弱酸质子条件三元弱酸质子条件 三元弱酸三元弱酸H3A:选取选取H3A和和H2O为参考水为参考水平，平，质子平衡式为：质子平衡式为：现以现以H
4、 Hn nA A表示弱酸，质子平衡式可写成：表示弱酸，质子平衡式可写成：式中式中k k为失质子数，为失质子数，k k1,2,3n1,2,3n。天津科技大学 NaHCONaHCO3 3水溶液水溶液:选择：选择：HCOHCO3 3和和H H2 2O O，质子转移为：，质子转移为：质子平衡式：质子平衡式：H2 2CO3 3H+CO3 32-2-+OH-天津科技大学 NaNa2 2COCO3 3水溶液，水溶液，选择选择COCO3 32 2和和H H2 2O O，质子转移为：，质子转移为：质子平衡式：质子平衡式：H+HCO3 3-+2H2 2CO3 3OH-天津科技大学(5)(5)强酸、强碱溶液质子条件
5、强酸、强碱溶液质子条件强酸、强碱在溶液中全部离解，强酸、强碱在溶液中全部离解，酸度的计算比较简单，如酸度的计算比较简单，如1.0mol/L的的HCl溶溶液，其酸度液，其酸度(H浓度浓度)为为1.0mol/L。当当浓度浓度106mol/L时，要考虑时，要考虑H2O离解出离解出的的H+和和OH-。浓度为。浓度为c mol/L的强酸溶液，的强酸溶液，质子转移反应：质子转移反应：HA+H2O H3O+A-c H2O+H2O H3O+OH-质子条件：质子条件：H+=c+OH-天津科技大学强碱强碱:浓度为浓度为cbmol/L的的NaOH溶液，它是溶液，它是Na2O和和H2O反应的产物，因此在水溶液中，质子
6、反应的产物，因此在水溶液中，质子转移反应为：转移反应为：1/2Na2O+1/2H2O OH-+Na c H2O+H2O H3O+OH-质子条件：质子条件：H+c=OH-天津科技大学5.3.2 各类酸碱溶液各类酸碱溶液pH计算计算1.酸度与酸度与pH的概念的概念（1）酸度定义）酸度定义 酸酸度度是是指指H+的的浓浓度度H+。采采用用H+的的负负对对数数来表示，常简写成来表示，常简写成 pHlgH+与与pH值的表示方法相同，值的表示方法相同，pOHlgOH-天津科技大学（2）关于）关于pH值值 常温下，在同一水溶液中常温下，在同一水溶液中 pH+pOH14 pH范范围围通通常常为为114，pH越越
7、小小，酸酸性性越越强。强。pH有效数字位数不计算定位数字，有效数字位数不计算定位数字，如如pH 3.40为两位有效数字。为两位有效数字。测测定定pH值值最最简简便便的的方方法法是是用用pH试试纸纸或或酸碱指示剂，较精密的方法是用酸碱指示剂，较精密的方法是用pH计。计。天津科技大学2.各类酸碱溶液各类酸碱溶液pH计算计算(1)强酸（强碱）溶液强酸（强碱）溶液 强强酸酸全全部部解解离离，酸酸度度的的计计算算很很简简单单，如如：0.1mol/L的的HCl溶液，溶液，H=0.1mol/L，pH1.0。但是，当其浓度很稀时但是，当其浓度很稀时(比如，在强碱滴比如，在强碱滴定强酸的计量点附近定强酸的计量点
8、附近)，除考虑由，除考虑由HCl解离解离出来的出来的H，还要考虑由水解离出来的，还要考虑由水解离出来的H。天津科技大学浓度为浓度为c的的HCl溶液中，溶液中，质子条件式为：质子条件式为：H+c+OH-H+c+Kw/H+,即：即：H+2cH+Kw0当当c106 mol/L时，时，OH-可以忽略，此时可以忽略，此时 Hc。当当c108 mol/L时，时，c可以忽略，此时可以忽略，此时 H107 mol/L。天津科技大学 例例5.3 计算计算2.0107mol/L的的HCl溶液溶液pH值值.解：解：c106，H+2cH+Kw0H+22.0107H+1.010140H+2.4107pH6.62 天津科
9、技大学 H H+=A-+OHOH-上式为一元弱酸上式为一元弱酸H浓度的精确计算公式。浓度的精确计算公式。(2)一元弱酸一元弱酸HA质子条件式：质子条件式：天津科技大学简化：简化：若一元弱酸不是很弱，当若一元弱酸不是很弱，当cKcKa a10K10Kw w，弱酸弱酸的解离是溶液中的解离是溶液中H H的的主要来源，主要来源，K KW W可以省略。可以省略。天津科技大学 HA=c H+上式为一元弱酸上式为一元弱酸H浓度的近似公式。浓度的近似公式。天津科技大学即：即：上式也为一元弱酸上式也为一元弱酸H浓度的近似公式。浓度的近似公式。当酸的浓度很稀或酸极弱时，当酸的浓度很稀或酸极弱时，Kw不能忽略，不能
10、忽略，HA的解离浓度很小，即的解离浓度很小，即 cKa a10Kw w ,c/Ka a100时，时，HAc。同时满足同时满足c/Kc/Ka a100100和和cKcKa a10K10Kw w时时，上式为一元弱酸上式为一元弱酸H浓度的最简式。浓度的最简式。天津科技大学 天津科技大学(3)一元弱碱体系：一元弱碱体系：将一元弱酸的将一元弱酸的H计算公式中的计算公式中的Ka换成换成Kb.天津科技大学(4)多元弱酸（碱）多元弱酸（碱）H+浓度计算最简式浓度计算最简式 H2CO3：质子平衡式质子平衡式:天津科技大学当当K Ka1a1 K Ka2a2时，即时，即可当作一元弱酸；可当作一元弱酸；当当c/Kc/
11、Ka1a1100100和和cKcKa1a110K10Kw w，用最简式：，用最简式：整理后：整理后：H2CO3 天津科技大学 天津科技大学多元弱碱多元弱碱OH浓度计算：浓度计算：多元弱碱溶液中，只要多元弱碱溶液中，只要K Kb1b1 K Kb2b2，按一元，按一元弱碱处理，用弱碱处理，用K Kb1b1代替代替K Kb b即可。即可。天津科技大学 天津科技大学(5)弱酸混合溶液的弱酸混合溶液的H+浓度计算浓度计算 以以HA和和HB混合为例，质子条件式为：混合为例，质子条件式为：H+=A-+B-+OH-HAcHA，HBcHB，Kw忽略时：忽略时：天津科技大学若若KHAcHAKHBcHB，则：，则：上式为混合一元弱酸的最简式。上式为混合一元弱酸的最简式。例例5.9 计算计算0.10HF和和0.20HAc的的pH值。值。解：已知解：已知HF的的Ka6.6104，HAc的的Ka1.8105，带入上式：，带入上式：pH2.08