多元弱酸的解離是分級(jí)進(jìn)行的,每一級(jí)都對(duì)應(yīng)一個(gè)解離平衡,都有一個(gè)解離常數(shù)。以氫硫酸H2S為例,其解離過(guò)程按以下兩級(jí)進(jìn)行
H2S(aq) ? H+(aq)+HS-(aq) Ka1θ=1.32×10-7
HS-(aq) ? H+(aq)+S2-(aq) Ka2θ=7.08×10-15
H2S二級(jí)解離的解離常數(shù)比一級(jí)解離常數(shù)要小得多,Ka2θ<Ka1θ。
計(jì)算溶液中H+濃度時(shí),由于多元弱酸大多Ka1θ>>Ka2θ,一般可忽略二級(jí)解離平衡,與計(jì)算一元弱酸酸H+濃度的方法相同。
例2-10 計(jì)算在0.10mol/dm3H2S溶液中的H+、S2-濃度及pH值。
解:按一級(jí)解離計(jì)算溶液的H+濃度。
二級(jí)解離平衡 HS-(aq) ? H+(aq) + S2-(aq)
平衡時(shí)/mol·dm-3 1.15×10-4-y 1.15×10-4+y y
=1.15×10-4 =1.15×10-4
由二級(jí)解離平衡可知,c(H+)=c(HS-),于是c(S2-)=Ka2θ=7.08×10-15mol/dm3。
從以上計(jì)算可知,對(duì)于二元弱酸溶液,其負(fù)二價(jià)酸根離子的濃度在數(shù)值上等于二級(jí)解離常數(shù)。該結(jié)論僅適用于純的二元弱酸溶液。
例2-11 計(jì)算下列鹽溶液的的pH值:
(1)0.10mol/dm3NaCN溶液;
(2)0.01mol/dm3Na2S溶液。
NH3·H2O的Kbθ=1.8×10-5,HCN的Kaθ=6.2×10-10,H2S的Ka1θ=1.32×10-7,Ka2θ=7.10×10-15。
解:(1)NaCN屬于強(qiáng)堿弱酸鹽
若按水解平衡式計(jì)算 CN- + H2O ? HCN + OH-
平衡時(shí)濃度/mol·dm-3 0.10-x x x
x2/(0.10-x)=Kbθ=Kwθ/Kaθ=(1.0×10-14)/(6.2×10-10)=1.6×10-5
解得 x=1.26×10-3(mol/dm3)
pH=14-pOH=14-(-lg1.26×10-3)=11.10
(2)Na2S屬于強(qiáng)堿弱酸鹽,但由于該弱酸很弱,所以Na2S的水解度很大,其水溶液的pH值計(jì)算不能作近似處理,只能按水解平衡進(jìn)行計(jì)算。
當(dāng)忽略第二步水解時(shí) S2- + H2O ? HS- + OH-
平衡時(shí)濃度/mol·dm-3 0.010-x x x
x2/(0.010-x)=Kb1θ=Kwθ/Ka2θ=(1.0×10-14)/(7.10×10-15)=1.41
解得 x=0.00993(mol/dm3) pOH=2.003≈2.0
所以 pH=12