分析化学教学中有关ph的计算

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1、第18卷第3期重庆教育学院学报Vol.18No.32005年5月JournalofChongqingCollegeofEducationMay.2005文章编号:1008-6390(2005)03-0021-03分析化学教学中有关pH的计算任建敏,吴四维(重庆工商大学环境与生物工程学院,重庆400067)摘要:总结了大学分析化学教学中pH的计算方法,有利于学生对相关知识的掌握。关键词:pH;计算;分析化学中图分类号:G642.41文献标识码:A分析化学是大学重要的基础化学学科之一。对于强酸强碱和一元弱酸弱碱pH的计算简它的研究对

2、象包括分析物质组成、建立测定方法和单,学生容易接受。但对于二元以上的多元弱酸弱相关理论等内容。按分析特性的不同,分析化学可碱的计算不能用单纯的离解平衡求出,学生在具体分为仪器分析和化学分析。作为以化学反应为基处理时,不知如何下手,一些教科书分析推导含糊。础的化学分析法,化学反应必须满足一定的条件。为了让学生掌握复杂体系pH的计算,尽量减少错[1]反应的顺利进行、干扰离子的消除、突跃区间的确误,在教学中可采用以下步骤:立等等,都与溶液的pH密切相关。调节适宜的1)首先分析溶液体系中各物质可能存在的pH,可使分析测定的化学反应定量完

3、成,并使分析型体;误差控制在一定的误差范围内。因此,掌握不同物2)以该物质的初态为参照基准,建立质子平质溶液pH的计算,在分析化学中非常重要。衡方程;1理解酸碱度和酸碱浓度的概念是正确计3)根据溶液体系实际情况,省去可忽略的算pH的前提项;酸碱度和酸碱浓度是两个不同的概念,在教学4)由各共轭酸碱的平衡关系式,求出所需型+时学生容易混淆。酸碱度是酸碱在溶液中存在的体的浓度,代入质子平衡方程,求出[H]或-H+或OH-浓度(严格讲为活度),用[]表示。酸碱[OH]表达式,再计算出pH。浓度是指酸或碱的分析浓度,用c表示,包括离解现举

4、例说明:试推导Na2HPO4,NaH2PO4水溶液和未离解的各种型体浓度之和。计算溶液pH,实酸度计算表达式,并分别计算0.5mol/L溶液的pH。质上就是根据已知条件求出溶液中的[H+]或解:1)分析溶液中各物质可能存在的型体[OH-],再由下式求出pH:Na2HPO4水溶液初始时各物质型体为:+-HPO2-,HO;达到离解平衡后存在HPO-,HPO,pH=-lg[H]或pH=14-lg[OH]42434+-PO-3,H+,OH-型体。2运用已知条件列出溶液[H]或[OH]42-代数方程是计算pH的关键2)以初始态HPO4,H

5、2O为参照基准收稿日期:2004-12-09作者简介:任建敏(1964-),男,博士,重庆工商大学环境与生物工程学院,副教授,主要从事分析化学与药物制剂的研究.·21·-得质子总浓度为:[H2PO4]+2[H3PO4]+液pH值时,可引导学生在理解概念的基础上,由+[H]浅入深,使其掌握问题的实质。3--失质子总浓度为:[PO4]+[OH]按酸碱质子理论,认为给出质子的为酸,其产根据得失质子数相等,建立质子平衡方程:物为对应的共轭碱,相应接受质子为碱,其产物为-+3-对应共轭酸[2]。[H2PO4]+2[H3PO4]+[H]=[

6、PO4]++-[OH-]如:HA→H+A(5)+-3)因为Na2HPO4水溶液呈碱性,因此,HA给出H为酸,产物A为HA对应的共轭H3PO4浓度很低可忽略碱;+++-B+H→BH(6)-[H][PO4]4)由[H2PO4]=,B接受H+为碱,产物BH+为B对应的共轭Ka22-酸。3-Ka3[HPO4][PO]=,-4+对于HA和A组成的共轭酸碱对缓冲溶液,[H]由(5)式可知,-Kw[OH]=+[H+][A-][H]因为Ka=[HA]代入平衡方程得:+Ka[HA]K(K+K[HPO2-][H]=-+a2wa34[A][H]=2-

7、Ka+[HPO4][A-]2pH=pKa+lg(精确式)(1)[HA]-又因为HPO-消耗很小,可认为[HPO-]=c,若忽略弱酸HA和共轭碱A在溶液中的离44同时由于[HPO-]mK,当K[HPO2-]>20K时cb4a2a34w解,则有:pH=pKa+lgca有:+对于弱碱B和共轭碱BH组成的溶液,由(6)+[H]=Ka2Ka3(近似式)(2)可知:同理可推导NaH2PO4水溶液酸度计算公式:+++-+[H][B][H][OH][B]KwK(K+K[HPO-]Ka共=+=-+=+a1wa224[BH][OH][BH]Kb[H

8、]=-(3)K+[HPO]+a124Ka共[BH]K++w[BH][H]==·近似式为:[B]Kb[B]++[H]=Ka1Ka2(4)[B][B]pH=pKa共+lg+=pKw-pKb+lg+将浓度代入,因符合近似条件,0.5mol/LNa2HPO4[BH][B

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