一元弱酸[ H+]浓度的的计算方法
如计算C(mol·L-1)的一元弱酸HA 溶液中的[H+]浓度。
零水准物质是HA 和H2O
由质子平衡式:[H+]=[A-]+[OH-]=Ka*[HA]/[H+]+Kw/[H+]
得[H+]2= Ka*[HA]+Kw ①
据MBE:C=[HA]+[A-];PBE :[H+]=[OH-]+[A-]
得[HA]=C-[A-]=C-[H+]+[OH-]
(1)若规定计算中Er ≤5%,当[A-]>20[OH-],说明溶液中的H+绝大部分由HA 电离产生。
[ H+] ≈[ A-] ,[ HA] ≈C -[ H+] ,由此产生的误差即使在[ OH-] =1/20[ A-] 时:
[ Er] = {[ A-] -([ A-] +[ OH-] )}/([ A-] +[ OH-] ) ×100 %
= |-[ OH-] /{[ OH-] +20[ OH-] } |×100 %
=4.8 %<5 %(符合规定)
则①式简化为:[ H+]2 = Ka(C -[ H+] )+Kw
(2)当 Ka*C ≥20 Kw 时,可以忽略 Kw 项(其产生的最大相对误差 Er =4.1 %<5 %, 分析方法同上)。
得:[ H+] 2= Ka(C -[H+]) ②
(3)若 C/Ka ≥400 时,C -[ H+] ≈C,得[ H+] = KaC +Kw ;
当 C/Ka ≥400 时 , C ≈c -[ H+] 所产生的误差讨论:
即使 C/Ka=400 时
按②式计算:[ H+] = KaC=20Ka;
按③式计算:[ H+]2 = Ka(C- [H+],[ H+] =19.5Ka
Er =(20Ka-19.5Ka)/19.5Ka ×100 %=2.6 %,符合规定。
(4)若 C/Ka ≥400,C*Ka ≥20Kw 时;得[ H+] = Ka*C ③
即便是复杂的体系, 用零水准法建立合适的公式形式, 也便于选择合适的近似处理方法。