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溶液中多元弱酸的解離平衡


實驗室k / 2018-07-10

    多元弱酸的解離是分級進行的,每一級都對應一個解離平衡,都有一個解離常數(shù)。以氫硫酸H2S為例,其解離過程按以下兩級進行

H2S(aq) ? H+(aq)+HS-(aq)        Ka1θ=1.32×10-7

HS-(aq) ? H+(aq)+S2-(aq)        Ka2θ=7.08×10-15

    H2S二級解離的解離常數(shù)比一級解離常數(shù)要小得多,Ka2θ<Ka1θ。
    計算溶液中H+濃度時,由于多元弱酸大多Ka1θ>>Ka2θ,一般可忽略二級解離平衡,與計算一元弱酸酸H+濃度的方法相同。
    例2-10  計算在0.10mol/dm3H2S溶液中的H+、S2-濃度及pH值。
    解:按一級解離計算溶液的H+濃度。

    二級解離平衡          HS-(aq)      ?     H+(aq)    +    S2-(aq)

 

    平衡時/mol·dm-3  1.15×10-4-y    1.15×10-4+y       y
                       =1.15×10-4       =1.15×10-4
    由二級解離平衡可知,c(H+)=c(HS-),于是c(S2-)=Ka2θ=7.08×10-15mol/dm3。
    從以上計算可知,對于二元弱酸溶液,其負二價酸根離子的濃度在數(shù)值上等于二級解離常數(shù)。該結論僅適用于純的二元弱酸溶液。
    例2-11  計算下列鹽溶液的的pH值:
    (1)0.10mol/dm3NaCN溶液;
    (2)0.01mol/dm3Na2S溶液。

    NH3·H2O的Kbθ=1.8×10-5,HCN的Kaθ=6.2×10-10,H2S的Ka1θ=1.32×10-7,Ka2θ=7.10×10-15
    解:(1)NaCN屬于強堿弱酸鹽

    若按水解平衡式計算         CN-     +   H2O    ?    HCN     +     OH-
    平衡時濃度/mol·dm-3     0.10-x                    x            x

x2/(0.10-x)=Kbθ=Kwθ/Kaθ=(1.0×10-14)/(6.2×10-10)=1.6×10-5

    解得        x=1.26×10-3(mol/dm3)

pH=14-pOH=14-(-lg1.26×10-3)=11.10

    (2)Na2S屬于強堿弱酸鹽,但由于該弱酸很弱,所以Na2S的水解度很大,其水溶液的pH值計算不能作近似處理,只能按水解平衡進行計算。
    當忽略第二步水解時         S2-    +   H2O    ?   HS-   +   OH-
    平衡時濃度/mol·dm-3   0.010-x                  x         x

x2/(0.010-x)=Kb1θ=Kwθ/Ka2θ=(1.0×10-14)/(7.10×10-15)=1.41

    解得       x=0.00993(mol/dm3)     pOH=2.003≈2.0
    所以       pH=12


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