第二节 酸碱溶液pH的计算

一、一元弱酸（碱）溶液pH的计算

设有一元弱酸HA溶液，总浓度为c（mol/L），则

因为

[H⁺] = [A^-]

所以

经整理得

当≥500时，溶液中[H⁺]c，则c-[H⁺] ≈c，则

式（2-6）是计算一元弱酸溶液中H⁺浓度的最常用的最简式。

同理可得，对一元弱碱，当≥500时，最简式为

【例2-1】求0.010mol/L HAc溶液的pH。

解：已知

则

【例2-2】计算0.10mol/L的NH₃溶液的pH。

解：已知

则

练一练

1.计算0.10mol/L的NH₄Cl溶液的pH。

2.计算0.10mol/L的NaAc溶液的pH。

二、多元弱酸（碱）溶液pH的计算

在水溶液中，一个分子能解离出多于一个H⁺的弱酸称为多元弱酸。例如H₂S、H₂CO₃等。

多元酸在溶液中的解离是逐级进行的，通常，第一级解离是主要的，即，故一般把多元弱酸近似作为一元弱酸来处理。

当，且时，

【例2-3】室温下，H₂S饱和溶液的浓度约为0.10mol/L，试计算H₂S饱和溶液中[H⁺]、[HS^-]和[S^2-]。

解：

，可忽略第二级解离，当作一元酸处理。

因此，[HS^-] ≈ [H⁺]

因为，即0.10- [H⁺] ≈0.10

所以

则

[HS^-] ≈[H⁺] = 9.5 × 10^-5mol/L

S^2-是二级解离产物，计算时要用第二级解离平衡常数表达式

第二步解离非常少，[H⁺] ≈ [HS^-]

则

小结

对二元酸，其酸根阴离子的浓度在数值上近似地等于。

同理，在计算多元弱碱溶液中[OH^-]时，一般只考虑第一级解离即可。当≥500时，最简式为

练一练

计算0.10mol/L Na₂CO₃溶液的pH。已知H₂CO₃的=4.30 × 10^-7，=5.61 × 10^-11。

三、两性物质溶液pH的计算

常见的两性物质有：多元酸的酸式盐，如NaHCO₃，NaH₂PO₄；弱酸弱碱盐，如NH₄Ac，NH₄CN等。一般使用最简式

当时，可用式（2-10）计算两性物质溶液的pH。

【例2-4】计算0.10mol/L NaHCO₃溶液的pH。已知H₂CO₃的=4.30 ×10^-7，=5.61 × 10^-11。

解：因为

所以

则

pH= 8.31

想一想

是两性物质，计算其氢离子浓度的最简公式是什么？

四、同离子效应和盐效应

实验：今有试管1和2，在其中各加10mL HAc，再各加甲基橙2滴。试管中的溶液呈红色，这证明HAc溶液呈酸性。若在试管1中加入少量固体NaAc，边振荡边和试管2进行比较，发现试管1中的红色渐褪，最后变成黄色。甲基橙在酸性溶液中为红色，在微酸和碱中为黄色。

实验表明，试管1中的溶液因加入NaAc后，酸度逐渐降低了。这是因为HAc-NaAc溶液中存在着下列解离平衡

由于NaAc完全解离为Na⁺和Ac^-，使试管1中的Ac^-的总浓度增加，HAc的解离平衡向左移动，结果HAc的浓度增大，H⁺的浓度减小，即HAc的解离度α降低了。

这种由于在弱电解质中加入一种含有相同离子的易溶强电解质后，使解离平衡发生移动，降低弱电解质解离度的作用，称为同离子效应。

若在HAc溶液中加入不含相同离子的强电解质（如NaCl）时，由于溶液中离子间相互牵制作用增强，Ac^-和H⁺结合成分子的机会减小，分子化的速率减小，故表现为HAc解离度略有增高，这种效应称为盐效应。

在发生同离子效应的同时，必伴随着盐效应的发生，但同离子效应影响大得多，故在一般情况下，通常忽略盐效应的影响，而主要考虑同离子效应。