余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性; 它是真实热力学过程发生的必要条件。

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弱酸弱碱盐溶液水解常数、水解度及pH的计算

已有 1235 次阅读 2024-11-6 21:20 |系统分类:教学心得

       本文拟结合具体实例,介绍弱酸弱碱盐溶液水解常数(Khθ)、水解度(h)及pH的计算方法,供参考.

       []. 试计算25℃时,0.10mol·dm-3的NH4OAc(aq)的水解常数Khθ)、水解度(h)及pH; 

相关反应及平衡常数参见如下反应①、②、③及④所示[1]

    ① H2O(l)→H+(aq)+OH-(aq)                           Kwθ=1.0×10-14

    ② HOAc(aq)→H+(aq)+OAc-(aq)                     Kaθ=1.8×10-5

    ③ NH3·H2O(aq)→NH4+(aq)+OH-(aq)             Kbθ=1.8×10-5

    ④NH4OAc(aq)+H2O(l)→HOAc(aq)+NH3·H2O(aq)  Khθ=?.

备注:醋酸铵(或NH4OAc)为典型的弱酸弱碱盐.    

 1. 水解常数(Khθ)的计算

   由反应①、②、③及④观察可得:

   ④=①-②-③

   依据多重平衡规则可得:

   image.png           (1)

   将KwθKaθKbθ数据依次代入式(1),并整理可得:

   image.png   (2)

   式(2)数据显示25℃时醋酸铵溶液的水解程度较弱.

 2. 水解度(h)的计算

     设:解离平衡时c(HOAc)=c(NH3·H2O)=x

     醋酸铵溶液的水解反应及浓度关系参见如下式(3)所示:

                                       NH4+(aq)+OAc-(aq)+H2O(l)→HOAc(aq)+NH3·H2O(aq)   (3)

初始浓度(/mol·dm-3)  0.10                 0.10                                   0                      0

平衡浓度(/mol·dm-3)  0.10-x              0.10-x                                x                       x

                        则:image.png        (4)  

     由于image.png,010-x≈0.10

     将结果代入式(4),并整理可得:

image.png       (5)

    则醋酸铵溶液的水解度:

     image.png                     (6)

    式(6)结合式(5)可得:

    image.png               (7)

 备注:式(6)中c0代表弱酸弱碱盐的初始浓度.    

 3. pH值的计算

     依题:反应②HOAc(aq)→H+(aq)+OAc-(aq)是系统诸多平衡中的一个平衡,则:

     image.png               (8)

      由式(8)可得:

      image.png                 (9)

      另由式(3)结合式(2)可得:

      image.png        (10)

      由式(10)变形可得:

      image.png             (11)

     将式(11)代入式(9),并整理可得:

      image.png    (12)

    将HOAc及NH3·H2O的解离常数依次代入式(12),并整理可得:

    image.png

    则:pH=-lg(10-7)=7             (13)

    式(13)显示:25℃时,0.10mol·dm-3的NH4OAc(aq)的pH=7,水解后NH4OAc(aq)显中性.

 4. 结论

   对于25℃弱酸弱碱盐溶液的水解反应,

 ⑴image.png

 ⑵image.png

 ⑶image.png .

 参考文献

[1]天津大学无机化学教研室编. 无机化学(第五版).北京:高等教育出版社,2018,6:480-481.



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