物料平衡、电荷平衡和质子条件技术前沿中国标准物质网 | 電荷平衡式

在处理酸碱溶液平衡问题时,常要用到物料平衡式、电荷平衡式和质子条件式来构建一系列方程,如建立计算溶液pH值的方程等。

公司动态・文化长廊・行业新闻・技术前沿・服务与支持物料平衡、电荷平衡和质子条件来源/作者:中国标准物质网  日期:2018-04-13在处理酸碱溶液平衡问题时,常要用到物料平衡式、电荷平衡式和质子条件式来构建一系列方程,如建立计算溶液pH值的方程等。

在讨论这些问题之前先明确几个术语:(1)分析浓度是指溶液中溶质的各种型体的总浓度,用符号。

表示,单位为mol/L。

例如:CHAc=0.1000mol/L的HAc溶液。

(2)平衡浓度是指溶液达到平衡时,溶液中各种形态的物质的浓度,用符号[]表示。

例如:HAc溶液,达到平衡时,溶液中存在HAc和Ac-两种形态,[HAc]和[Ac-]即为各自的平衡浓度,HAc的分析浓度就等于这两种平衡浓度之和,数学表达式为CHAc=[HAc]+[Ac-](3)酸碱度溶液的酸(碱)度与溶液中酸(碱)的浓度是两个不同的概念。

酸度是指溶液中H+的平衡浓度,常用pH表示。

碱度是指溶液中OH-的平衡浓度,常用pOH表示。

例如,HAc的分析浓度cHAc=0.10mol/L,测得[H+]=1.3×10-3mol/L,故其酸度为pH=2.89。

1.物料平衡物料平衡是指溶液处于平衡状态时,某组分的分析浓度等于该组分各种形态的平衡浓度之和。

例如:浓度为c的HAc溶液,其物料平衡式为:cHAc=[HAc]+[Ac-]物料平衡式(massbalanceequation)常用MBE表示。

2.电荷平衡电荷平衡是指溶液处于平衡状态时,溶液中带正电荷离子的总浓度必等于带负电荷离子的总浓度,整个溶液呈电中性。

HAc水溶液,内含HAc、Ac-、H2O、H+和OH-离子。

电荷平衡式为:[H+]=[Ac-]+[OH-]Na2HPO4水溶液,内含Na+、HPO42-、H2PO4-、H3PO4、PO43-、H2O、H+和OH-离子。

电荷平衡式为[Na+]+[H+]=2[HPO42-]+[H2PO4-]+3[PO43-]+[OH-]书写电荷平衡式时应注意:①带正电荷离子浓度写在等号一侧,带负电荷离子浓度写在等号的另一侧;②平衡浓度前面的系数是离子带的电荷数;③不要忘记水提供的H+和OH-;④中性分子不计在内。

电荷平衡式(chargebalanceequation)常用CBE表示。

3.质子条件由于溶剂参与了质子传递,质子条件对于酸碱体系有其特殊意义,利用质子条件很容易建立起计算溶液pH值的精确方程。

根据质子理论,酸碱反应的实质是质子的转移,所以其得失质子数必定相等,这种数量关系称为质子条件。

零水准法是快速准确写出质子条件式(PBE)的方法之一。

所谓零水准法,即在写出质子条件式时,先选择一些物质作参考,以它为水准来考虑质子的得失,这个参考水准称为零水准。

哪些物质可选为零水准,原则是该物质必须大量存在并参与质子转移的,在以水为溶剂的任何酸碱溶液中,只有水和大量存在的弱酸、弱碱本身可作为零水准,作为零水准的物质是不出现在质子条件式中的。

当选好零水准后,只要将所有得到质子后的产物写在等式的一端(习惯上写在左端),所有失去质子后的产物写在等式的另一端(习惯上写在右端)。

下面给出不同酸碱体系的质子条件式。

(1)弱酸(HA)溶液的质子条件弱酸(HA)溶液中,大量存在并参与质子转移的物质是HA和H2O,选择它们为零水准,于是得到弱酸(HA)溶液的质子条件为:[H+]=[A-]+[OH-](2)多元弱酸(HnA)溶液的质子条件选择HnA和H2O为零水准,于是得到弱酸(HnA)溶液的质子条件式为:[H+]=[Hn-1A-]+2[Hn-2A2-]+…+n[An-]+[OH-]系数是表示产生该离子时失去质子的数目。

(3)混酸(HA1+HA2+…+HAn)溶液的质子条件选择HA1、HA2、…、HAn和H2O为零水准,于是得到混酸(HA1+HA2]+…+HAn)溶液的质子条件式为:[H+]=[A1-]+[A2-]+…+[An-]+[OH-](4)一元弱碱(A)、多元弱碱(NanA)及混合碱(A1+A2+…+An)的溶液的质子条件式为:[H+]+[HA]=[OH-][H+]+[HA(n-1)-]+2[H2A(n-2)-]+…+n[HnA]=[OH-][H+]+[HA1]+[


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