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溶液中多元弱酸的解离平衡


实验室k / 2018-07-10

    多元弱酸的解离是分级进行的,每一级都对应一个解离平衡,都有一个解离常数。以氢硫酸H2S为例,其解离过程按以下两级进行

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

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

    H2S二级解离的解离常数比一级解离常数要小得多,Ka2θ<Ka1θ
    计算溶液中H+浓度时,由于多元弱酸大多Ka1θ>>Ka2θ,一般可忽略二级解离平衡,与计算一元弱酸酸H+浓度的方法相同。
    例2-10  计算在0.10mol/dm3H2S溶液中的H+、S2-浓度及pH值。
    解:按一级解离计算溶液的H+浓度。

    二级解离平衡          HS-(aq)      ⇌     H+(aq)    +    S2-(aq)

 

    平衡时/mol·dm-3  1.15×10-4-y    1.15×10-4+y       y
                       =1.15×10-4       =1.15×10-4
    由二级解离平衡可知,c(H+)=c(HS-),于是c(S2-)=Ka2θ=7.08×10-15mol/dm3
    从以上计算可知,对于二元弱酸溶液,其负二价酸根离子的浓度在数值上等于二级解离常数。该结论仅适用于纯的二元弱酸溶液。
    例2-11  计算下列盐溶液的的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属于强碱弱酸盐

    若按水解平衡式计算         CN-     +   H2O    ⇌    HCN     +     OH-
    平衡时浓度/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属于强碱弱酸盐,但由于该弱酸很弱,所以Na2S的水解度很大,其水溶液的pH值计算不能作近似处理,只能按水解平衡进行计算。
    当忽略第二步水解时         S2-    +   H2O       HS-   +   OH-
    平衡时浓度/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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