酸、碱溶液的[h+]计算

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1、酸、碱溶液的[H+]计算一、物料平衡、电荷平衡、质子平衡1.物料平衡(MBE,mass/materialbalanceequation)(1)含义在平衡状态下某一组分的分析浓度等于该组分各种型体的平衡浓度之和,它的数学表达式叫物料平衡式,记为MBE.(2)书写示例a.写出0.10mol/LNaHCO3溶液的物料平衡(MBE).解:溶液中存在以下平衡关系 NaHCO3──→Na++HCO3- HCO3-+H2OH2CO3+OH- HCO3-+H2OH3O++CO32-NaHCO3在溶液中以Na+、HCO3-、H2CO3和CO32-等型体存在,

2、分别与Na+和HCO3-有关的物料平衡方程为:[Na+]=0.10mol/L [H2CO3]+[HCO3-]+[CO32-]=0.10mol/Lb.写出含有2×10-3mol/LCu(NO3)2和0.2mol/LNH3的混合溶液中的物料平衡.解:MBE为，[NO3-]=2×2×10-3mol/L=4×10-3mol/L [Cu2+]+[Cu(NH3)2+]+[Cu(NH3)22+]+[Cu(NH3)32+]+[Cu(NH3)42+]+[Cu(NH3)52+]=2×10-3mol/L[NH3]+[Cu(NH3)2+]+2[Cu(NH3)22+

3、]+3[Cu(NH3)32+]+4[Cu(NH3)42+]+5[Cu(NH3)52+]=0.2mol/L注意:在写MBE时,应注意各种型体前的系数.2.电荷平衡(CBE,chargebalanceequation)(1)含义:当反应处于平衡状态时,溶液中正电荷总浓度与负电荷总浓度相等,即溶液呈电中性.该规律称为电荷平衡,其数学表达式叫电荷平衡式,记为CBE.(2)书写示例a.写出Cmol/LHAc溶液的CBE.解:CBE为,[H+]=[Ac-]+[OH-]b.写出Cmol/LNa2CO3溶液的CBE. 解:CBE为,[H+]+[Na+]=[

4、OH-]+[HCO3-]+2[CO32-]或,[H+]+2C=[OH-]+[HCO3-]+2[CO32-]c.写出MmXn溶液的CBE.解:CBE为,[H+]+n[Mn+]=[OH-]+m[Xm-]综上,写CBE时应注意:(i)中性分子不能在CBE中出现;(ii)多价离子的平衡浓度前应有其相应的系数.3.质子条件(PBE,protonbalanceequation)(1)含义:酸、碱反应达到平衡时,酸失去的质子数应等于碱得到的质子数,该规律称为质子条件.酸碱得失质子数以摩尔质子表示时,某种酸失去的摩尔质子数等于它的共轭碱的平衡浓度乘以该酸每

5、一分子在反应中失去的质子数,同理,某种碱得到摩尔质子数等于它的共轭酸的平衡浓度乘以该碱每一分子在反应中得到的质子数.(2)PBE的书写方法a.由MBE和CBE求PBE将体系的MBE、CBE联立,用代入法或加减法消去与质子转移无关的项,即可得到该体系的PBE,此方法的优点是严谨可靠,缺点是过程繁琐,一般不用此法写PBE.例:写出Cmol/LNaHCO3溶液的PBE.解:MBE为:[H2CO3]+[HCO3-]+[CO32-]=C  (*1)CBE为:[Na+]+[H+]=[OH-]+[HCO3-]+2[CO32-],[Na+]=C由此，C+[

6、H+]=[OH-]+[HCO3-]+2[CO32-](*2)联立(*1)、(*2)式得PBE为:[H+]=[OH-]+[HCO3-]+2[CO32-]b.直接法写PBE (a).方法要点  (i)选择质子基准态物质,又称零水准,或参考水平,它们通常是溶液中大量存在的并与质子转移直接有关的物质(组分),可以是起始物,也可以是反应物.特别应注意的是,水也是质子基准态物质之一.(ii)以质子基准态物质为基准,将体系中其它碱或酸与之比较,找出那些为得质子产物,那些为失质子产物及得失质子的数目.(iii)根据得失质子等衡原理写出质子恒等式.(b).书

7、写示例(i)写出Na2S溶液的PBE.解:零水准:S2-、H2O          得质子产物      失质子产物PBE:    [H+]+[HS-]+2[H2S]=[OH-] 或，     [H+]=[OH-]-[HS-]-2[H2S](ii)写出NaNH4HPO4溶液的PBE.解:零水准为:NH4+,HPO42-和H2O            得质子产物          失质子产物PBE: [H+]+[H2PO4-]+2[H3PO4]=[OH-]+[NH3]+[PO43-]或， [H+]=[OH-]+[NH3]+[PO43-]-[H

8、2PO4-]-2[H3PO4] 强酸、强碱的PBE,参见《分析化学》(化学分析部分)(林书昌等编)P241.如CHCl(mol/L)的PBE为:[H+]=[OH-]+[Cl-]=