一种二元弱酸酸式盐溶液离子浓度的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种二元弱酸酸式盐溶液离子浓度的处理方法，所述二元弱酸酸式盐溶液离子浓度的处理方法利用质子守恒、平衡常数，定量的算出溶液中各微量离子浓度间的大小关系；包括：对于pH值已知浓度未知的计算方法和浓度已知pH值未知的计算方法。本发明专利技术利用质子守恒、平衡常数等知识，完全可以定量的算出溶液中各微量离子浓度间的大小关系，得到的关系较传统的定性分析更为准确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化学化工
，尤其涉及一种二元弱酸酸式盐溶液离子浓度的处理方法。
技术介绍
二元弱酸酸式根溶液(如HCO3-)的离子浓度问题一直是高中阶段化学学习的重点和难点之一。现通过定量分析来探究CO32-的浓度情况。常温下，溶液中存在以下平衡：整合有：这实际上是碳酸根的水解方程式；C(HCO3-)>2.1×10-3时，都有：即C(CO32-)>C(OH-)>C(H+)；而C(HCO3-)<2.1×10-3时，所提出的结论才可能成立。可能出现的碳酸氢钠溶液，显然比它的浓度大得多，因此，通过定性分析是有一定局限性的。高中化学学习中一个经常碰到二元弱酸酸式盐溶液中离子浓度大小的比较问题。高中学习中原有的定性分析的方法在较大的浓度范围内与实验数据结果相差较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种二元弱酸酸式盐溶液离子浓度的处理方法，旨在解决高中化学学习中原有的定性分析二元弱酸酸式盐溶液中离子浓度大小的比较方法存在较大的浓度范围内与实验数据结果相差较大的问题。本专利技术是这样实现的，一种二元弱酸酸式盐溶液离子浓度的处理方法，所述二元弱酸酸式盐溶液离子浓度的处理方法利用质子守恒、平衡常数，定量的算出溶液中各微量离子浓度间的大小关系；包括：对于pH值已知浓度未知的计算方法和浓度已知pH值未知的计算方法。进一步，所述对于pH值已知浓度未知的计算方法为：A2-浓度为C1，H2A浓度为C2，溶液pH值为a；H2A的一级、二级电离常数分别为Ka1、Ka2，水的电离常数为Kw；得H+浓度为10-a，OH-浓度为Kw·10a；(以上为设未知数和通过pH值得出氢离子、氢氧根浓度)有有(将二元弱酸的一级和二级电离反应式加合，得到含C1、C2而不含HA-离子浓度的一个关系式)又由质子守恒：C1+Kw·10a＝C2+10-a ②(写出溶液的质子守恒式，这是另一个仅含有C1、C2而不含HA-离子浓度的关系式)代入，经整理有：(代入整理，消去得出A2-离子浓度表达式)(之后再将此式与氢氧根浓度相除，得比较此式与一的关系，便是比较分母与分子绝对值的关系(比较1/Kw-102a和102a-1/Ka1Ka2两式的绝对值的大小关系)，即可比较碳酸根与氢氧根浓度大小)(再将③式子与氢离子浓度相减，得确定此式正负性：分母在溶液呈酸性时为正而碱性时为负，分子则需要计算，可以通过比较Ka1Ka2Kw104a与1的大小关系得。)所述浓度已知pH值未知的计算方法为：NaHA溶液，二元弱酸H2A的一级电离常数Ka1，二级电离常数Ka2，水的电离常数为Kw；有：(写出A2-水解方程式(注：此处利用此式仅仅是分析溶液终态的离子浓度大小关系、得到平衡状态下的离子浓度关系式，并不代表溶液中真实反应过程)，即可得到A2-与HA-与OH-的关系式)当C(HA-)>K1＝Kw/Ka2时，有C(A2-)>C(OH-)；C(OH-)与C(H+)的大小关系，直接比较HA-的水解与电离常数大小即可。进一步，所述二元弱酸酸式盐溶液离子浓度的处理方法，其特征在于，所述C(H+)与C(A2-)的关系，碳酸氢推导过程：C(HA-)＝C,C(H+)＝C1，C(A2-)＝C2，C(OH-)＝C3，C(H2A)＝C4(设未知数)由HA-的电离、水解平衡和水的电离平衡分别可得以下三个式子：C1C2＝CKa2①C3C4＝CKw/Ka1②C1C3＝Kw ③由质子守恒有：C1+C4＝C2+C3即C4＝C2+C3-C1 ④(分别写出HA-的电离、水解平衡、水的电离平衡和质子守恒的对应离子浓度关系式)代入②式，得C3(C2+C3-C1)＝CKw/Ka2再将③式代入，知：①、③式相除，得：将⑥代入⑤，得：(经过一系列计算依次消去氢氧根和H2A浓度)⑦与③相除：(得到A2-与氢离子浓度比值式，比较其分母和分子的大小)比较此式与1的关系即是比较C2与C1的关系，由于分子与分母都显然大于零，此式与1的关系等价于比较与前者大于后者时，有此时C2>C1，反之，则有C2<C1。本专利技术提供的二元弱酸酸式盐溶液离子浓度的处理方法，利用的质子守恒、平衡常数等知识，完全可以定量的算出溶液中各微量离子浓度间的大小关系，较传统的定性分析更为准确。使用溶液浓度比较离子浓度大小的方法新颖之处在于简便，原有定性方法虽简便却有考虑不周之处，因而在许多时候会得到与现实相悖的结论)：以碳酸氢钠为例，碳酸氢根水解、电离和水的电离计算水解时本来就要考虑水的电离平衡移动问题，将它们割裂开来不妥；若从本质看，水解实际上是水提供氢离子供碳酸氢根结合，而实际上大多数氢离子由碳酸氢根提供，后者电离能力强很多，故不能简单地按水解计算。而原有定量方法又较为繁琐。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合具体实施例对本专利技术的应用原理作详细的描述。所有的二元弱酸酸式盐溶液中，氢离子、氢氧根、酸根的浓度大小关系：设NaHA溶液，设二元弱酸H2A的一级电离常数Ka1，二级电离常数Ka2，水的电离常数为Kw。那么有：当C(HA-)>K1＝Kw/Ka2时，有C(A2-)>C(OH-)；C(OH-)与C(H+)的大小关系，直接比较HA-的水解与电离常数大小即可。C(H+)与C(A2-)的关系，碳酸氢推导过程：设C(HA-)＝C,C(H+)＝C1，C(A2-)＝C2，C(OH-)＝C3，C(H2A)＝C4；由HA-的电离、水解平衡和水的电离平衡分别可得以下三个式子：C1C2＝CKa2①C3C4＝CKw/Ka1②C1C3＝Kw ③由质子守恒有：C1+C4＝C2+C3即C4＝C2+C3-C1 ④代入②式，得C3(C2+C3-C1)＝CKw/Ka2再将③式代入，知：②、③式相除，得：将⑥代入⑤，得：⑦与③相除： C 2 C 1 = ( C K a 1 + 1 ) ÷ ( 1 + K W CK a 2 ) ]]>比较此式与1的关系即是比较C2与C1的关系，由于分子与分母都显然大于零，此式与1的关系等价于比较与前者大于后者时，有此时C2>C1，反之，则有C2<C1。本专利技术的实施例的二元弱酸酸式盐溶液离子浓度的处理方法对于pH值已知浓度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二元弱酸酸式盐溶液离子浓度的处理方法，其特征在于，所述二元弱酸酸式盐溶液离子浓度的处理方法利用质子守恒、平衡常数，定量的算出溶液中各微量离子浓度间的大小关系，使用溶液浓度比较离子浓度大小的方法；对于pH值已知浓度未知的计算方法和浓度已知pH值未知的计算方法。

【技术特征摘要】
1.一种二元弱酸酸式盐溶液离子浓度的处理方法，其特征在于，所述二元弱酸酸式盐溶液离子浓度的处理方法利用质子守恒、平衡常数，定量的算出溶液中各微量离子浓度间的大小关系，使用溶液浓度比较离子浓度大小的方法；对于pH值已知浓度未知的计算方法和浓度已知pH值未知的计算方法。2.如权利要求1所述的二元弱酸酸式盐溶液离子浓度的处理方法，其特征在于，所述对于pH值已知浓度未知的计算方法为：与氢氧根浓度相除，得比较1/Kw-102a和102a-1/Ka1Ka2两式的绝对值的大小关系，即可比较碳酸根与氢氧根浓度大小；与氢离子浓度相减，得确定此式正负性...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭子锐，
申请(专利权)人：郭子锐，
类型：发明
国别省市：湖北;42