第三節 鹽類溶液的PH值

2020-12-01 生物谷

第三節　鹽類溶液的PH值

　　除強酸強鹼鹽無水解反應外，根據酸鹼質子理論，其它各種鹽的水解反應，實質由是一種質子轉移反應，即酸鹼反應。在純水中，[H+]和[OH-]相等，呈中性。但加入鹽的離子和H+及OH-作用後使水中H+或OH-濃度發生改變，故多數鹽的溶液顯示出酸性或鹼性。這種鹽的離子與水中H+或OH-作用生成難離解物質，使水中的[H+]或[OH-]發生改變的反應稱為鹽的水解。由於生成鹽和鹼強弱不同，水解後酸鹼性也有所不同。

　　一、強鹼弱酸鹽溶液的PH值

　　一元強鹼弱酸鹽溶液，例如 NaOAc 溶液中：

　　NaOAc→Na++OAc－

　　Na+不與水電離出的OH-結合,它與溶液的酸鹼性無關。OAc－是HOAc的共軛鹼，與水作用放出OH-使溶液顯鹼性。

　　上式的平衡常數，也就是弱鹼的離解常數：

表3-5 一些一元弱鹼的離解常數（18-25℃）

鹼

分子式或離子

Kb

PkB

鹼的強度增

二甲胺

(CH3)2NH

1.18×10-3

2.93

乙胺

C2H5NH2

4.7×10-4

3.33

氨

NH3

1.76×10-5

4.75

硼酸根離子

H2BO-3

1.37×10-5

4.86

次氯酸根離子

CLO-

3.38×10-7

6.47

吡啶

C5H5N

1.61×10-9

8.79

醋酸根離子

OAc-

5.68×10-10

9.25

苯胺

C6H5NH2

4.0×10-10

9.40

氟離子

F-

2.83×10-11

10.55

　　表3-5 列出了一些一元弱鹼的離解常數。通過Kb和鹼的濃度c（OAc-的濃度近似地等於鹽NaOAc的濃度），即可根據（式2-4）計算溶液中[OH-]及PH值，而不必像經典理論那樣通過鹽的水解來解釋和計算。

　　使用這個公式的條件是c/Kb≥500。

　　例3計算0.100mol.L-1naOAc溶液的 pH值。

pOH=-lg[OH-]=-lg7.54*10-6=5.12

　　pH=14-pOH=14-5.12=8.88

　　多元弱酸的強鹼鹽溶液PH值的計算，與一元強鹼弱酸鹽相類似。因　Kb1》Kb2 ，溶液中[OH-]主要由第一級鹼式離解所產生，而第二級鹼式離解產生的OH-及弱酸很少，可以忽略。計算時以Kb1代入式（2-4）中之Kb，即可算出[OH-]。例如Na2CO3溶液中

　　設Na2CO3的濃度為0.100mol·L-，c/Kb1=0.100/1.78×10-4＞500,用式(2-4)計算

pOH=2.37

pH=14-2.37=11.63

　　二、強酸弱鹼鹽溶液的PH值

　　一元強酸弱鹼鹽，例如NH4CL溶液中：

　　NH4+離子是NH3的共軛酸，它在水中電離：

　　或簡寫為

　　CL-離子不與水電離出的H+結合，它與溶液的酸鹼性無關。可認為NH4+就是酸，與水作用放出H+而使溶液顯酸性。當c/Ka≥500時，可用式（2-3）計算。

式中，c為濃鹽酸的濃度。PH值可由[H+]計算。

　　多元強酸弱鹼鹽例如（NH4）2SO4溶液中PH值的計算，與一元強酸弱鹼鹽的PH值計算類似。

　　三、兩性物質溶液的PH值

　　（一）多元酸酸式鹽溶液的PH值

　　多元酸酸式鹽中的酸式酸根離子，例如HCO-3在水溶液中的質子轉移平衡如下：

HCO-3作為酸，根據數學推導，當Ka2C＞20KW，且c＞20Ka1時，水的離解可以忽略，且兩性物質濃度不是很稀時，HCO-3溶液中[H+]的近似計算式為

　（3-9）

　　式中Ka1和Ka2分別是碳酸的一級和二級離解常數。

　　對於其他酸式根離子水溶液和PH值，也可以類推得到近似公式。例如對於H2PO4溶液：

　　對於HPO2-4溶液

　　從這些近似公式可以看到，這些鹽溶液的PH值與濃度無關。

　　例4　計算0.10mol.L-1　NaHCO3溶液的pH值。已知H2CO3的Ka1=4.30*10-7,Ka1=5.61*10-11。

　　解：由符合近似條件，故可用近似公式計算。

　　

　　（二）、弱酸弱鹼鹽溶液的PH值

　　NH4OAc是兩性物質。在溶液中，

　　根據數學推導，當cKa(NH4+)>20Kw,且c〈20Ka（HOAc）時，計算溶液[H+]的近似公式為：

　　　(3-10)

　　設NH4OAc濃度為0.100mol.L-1,則

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