一元弱酸（碱）溶液的性质与特点

对于弱酸（碱），更应考虑由H2 O的解离而产生的H＋（或OH－），然后根据其具体情况再予以简化。

在一元弱酸HA的水溶液中，参与质子传递的组分是HA和H2 O，所以选择HA和H2O为参考水准，可列出质子平衡式

［H＋］＝［A－］＋［OH－］

将解离常数K a和K w代入上式，得到

这是计算一元弱酸溶液［H＋］的精确式。然而，该式中［HA］未知的，通过分析测定仅知其分析浓度c a，根据物料平衡

根据质子平衡

将式（4.32）代入式（4.31）得

将式（4.33）代入式（4.30），整理后得

在实际工作中并没有必要求该方程的精确解，而是根据具体情况做出合理的近似处理。

当K a［HA］>20K w时，K w可忽略（这个条件是易于满足的，因为相对于酸来说，水的解离度很小，由水电离所产生的H＋的浓度总是可以忽略的），计算结果的相对误差将不大于5%。考虑到弱酸的解离度一般都不是太大，为简便计算，即以K a c a>20K w作为能否忽略K w的判断别式。这样，当K a c a>20K w时，可忽略K w，由式（4.30）得到

而［HA］＝c a－［A－］≈c a－［H＋］，代入式（4.35），得

式（4.36）是计算一元弱酸溶液［H＋］的近似式。

若酸的解离度α<0.05，溶液中　［H＋］　就远小于分析浓度c a，则c a－［H＋］≈c a。式（4.36a）可进一步简化为计算一元弱酸溶液［H＋］的最简式

一般来说，当K a c a≥20K w，且c a/K a≥500时，即可采用最简式计算，误差不大于5%。

例4.3　计算0.10 mol·L－1 HAc溶液的pH。

解：已知K a（HAc）＝1.75×10－5，c a＝c（HAc）＝0.10 mol·L－1，所以K a c a≫K w，且c a/K a>500，表明由酸解离的［H＋］相对于c a可忽略不计，故采用最简式（4.37）计算：

例4.4　计算0.10 mol·L－1一氯乙酸溶液的pH。

解：已知K a（C2H3O2Cl）＝1.36×10－3，c a＝c（C2H3O2Cl）＝0.10 mol·L－1，所以K a c a≫K w，但表明一氯乙酸的酸性不是很弱且浓度又不太稀；由酸解离的［H＋］不能忽略不计，因此必须采用近似式（4.36）计算：

例4.5　计算0.10 mol·L－1 NH4Cl溶液的pH。(www.xing528.com)

解：是NH3的共轭酸。已知＝5.7×10－10，c a＝＝0.10 mol·L－1，则K a c a≫K w，且c a/K a>500，故可按最简式（4.37）计算：

对于很弱且很稀的一元酸溶液，由于溶液中H＋浓度很小，不能忽略水的解离。由于酸的解离度小，［HA］　＝c a，从式（4.30）得到

不过这种情况并不常见。

例4.6　试计算1.0×10－4 mol·L－1 HCN溶液的pH。

解：已知c a＝c（HCN）＝1.0×10－4 mol·L－1，K a（HCN）＝6.2×10－10。由于c a K a<20K w，而c a/K a>500，故采用式（4.38）计算：

一元弱碱溶液与一元弱酸的情况十分类似，只要将计算一元弱酸溶液［H＋］有关公式中的［H＋］换成［OH－］、K a换成K b即可。例如，浓度为c b的弱碱溶液计算［OH－］的近似式为

最简式为

例4.7　计算0.10 mol·L－1 NH3溶液的pH。

解：NH3在水溶液中的酸碱平衡为

已知c b＝c（NH3）＝0.10 mol·L－1，＝5.70×10－10

而c b K b>20K w，且c b/K b>500，因此可采用最简式（4.40）计算：

例4.8　计算0.10 mol·L－1 NaAc溶液的pH。

解：NaAc溶于水，生成的Na＋是非酸非碱的物种，Ac－是HAc的共轭碱，因此NaAc溶液是弱碱Ac－溶液，其酸碱平衡为

而K b（Ac－）＝＝5.70×10－10，c b＝c（Ac－）＝0.10 mol·L－1

可见c b K b>20K w，且c b/K b>500，故亦可按最简式（4.40）计算：

例4.9　计算0.010 mol·L－1甲胺（CH3NH2）溶液的pH。

解：甲胺在水溶液中的酸碱平衡为

而c b K b>20K w，但c b/K b<500，故应采用近似式（4.39）计算：