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H-H方程在高中涉及pH值计算中如何应用?

来源:未知作者:化学自习室 点击: 所属专题: ph计算 缓冲溶液

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【导读】化学界的“万能公式”亨德森-哈塞尔巴尔赫方程,就像一位“pH预言家”,知道弱酸或弱碱的电离常数pKa或pKb,再有共轭酸碱对浓度之比或同一溶液中的物质的量之比,就能轻松计算溶

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【导读】化学界的“万能公式”亨德森-哈塞尔巴尔赫方程,就像一位“pH预言家”,知道弱酸或弱碱的电离常数pKa或pKb,再有共轭酸碱对浓度之比或同一溶液中的物质的量之比,就能轻松计算溶液的酸碱度。这个方程不仅简单实用,还藏着化学平衡的奥秘,是高中化学中的“宝藏公式”!

一:酸性缓冲体系的H-H方程

☆弱酸HA及其共轭碱A⁻平衡关系推导

典例①:醋酸、醋酸钠缓冲液体系,0.1mol的CH₃COOH和0.1mol的CH₃COONa溶于水,定容配置成1L溶液,已知CH₃COOH的pKa≈4.76,则溶液的pH=?

此典例意义在于当弱酸及其共轭碱浓度相等时pH≈pKa。

典例②:0.1mol的CH₃COOH和1mol的CH₃COONa溶于水,定容配置成1L溶液,已知此温度下CH₃COOH的pKa≈4.87,则溶液的pH=?

二:碱性缓冲体系的H-H方程

☆弱碱B在水中结合H⁺(共轭酸BH⁺)平衡关系推导

用pKb的形式表达:

典例③:氨水、氯化铵缓冲液体系,0.1mol的氨水(NH₃·H₂O)和0.1mol的NH₄Cl溶于水,定容配置成1L溶液,已知NH₃·H₂O的pKb≈4.75,则溶液的pH=?

∵ NH₃·H₂O的pKb≈4.75

∴ 其共轭酸NH₄⁺的pKa=14-4.75=9.25

同样当弱碱和其共轭酸浓度相等时,pH值等于共轭酸的pKa,溶液的碱性也“恰到好处”。

典例④:若0.2mol的氨水(NH₃·H₂O)和0.1mol的NH₄Cl溶于水,定容配置成1L溶液,已知NH₃·H₂O的pKb≈4.75,则溶液的pH=?

典例⑤:Na₂CO₃、NaHCO₃缓冲溶液(碱性缓冲体系),0.1mol的NaHCO₃和0.01mol的Na₂CO₃溶于水,定容配置成1L溶液,已知H₂CO₃的pKa1≈6.38、pKa2≈10.25,则溶液的pH=?

小贴士提醒:这类题最容易掉进的陷阱是选错pKa!一定要记住,面对HCO₃⁻、CO₃²⁻这一对,我们要找的是HCO₃⁻变成CO₃²⁻的那一步,所以必须用pKa2。

典例⑥:NaHC₂O₄、Na₂C₂O₄缓冲溶液,0.05mol的NaHC₂O₄和0.15mol的Na₂C₂O₄溶于水,定容配置成1L溶液,已知H₂C₂O₄的pKa1≈1.25、pKa2≈4.27,则溶液的pH=?

小贴士总结:草酸体系告诉我们,H-H方程虽然强大,但在面对多元酸时,必须先搞清楚当前溶液里到底谁是“酸”,谁是“碱”,选对对应的pKa(是pKa1还是pKa2)才是解题的关键!

(责任编辑:化学自习室)
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