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一元弱酸[ H+]浓度的的计算方法

2022.5.17

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。


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