化學原理啟迪174
1. 在各種常見的酸當中,硫酸十分特別,因為硫酸第一次解離是強酸,第二次解離是弱酸:
H2SO4(aq) ←→H+(aq) + HSO4-(aq)
Ka1非常大
HSO4-(aq) ←→H+(aq) + SO42-(aq)
Ka2=1.2×10-2
2. 【例題】計算1.0M H2SO4溶液的pH 值。
3. 【解題】溶液中的主要化合物:
H+, HSO4- 和 H2O
4. 其中,前面二個離子是H2SO4第一次完全解離時製造出來的。溶液中H+的濃度至少1.0M,因為H2SO4第一次解離能夠製造出來的H+份量就是1.0M這麼多。
5. H2SO4解離出來的HSO4-還會進行第二次解離,那麼「HSO4-離子的解離會不會對H+濃度產生重大影響呢?」為了回答這個問題,我們將計算HSO4-解離反應的平衡濃度:
HSO4-(aq )←→ H+(aq) + SO4-(aq)
6. 第二次游離的平衡常數:
Ka2=1.2×10-2=[H+][SO42-]/[HSO4-]
7. 各化合物的濃度如下:
8. 也可簡寫成:
特別留意[H+]不等於0,因為第一次解離已經製造出一些H+。
9. 把平衡濃度代入Ka2的平衡方程式,取HSO4-的近似值
Ka2=1.2×10-2=[H+][SO42-]/[HSO4-]
=(1.0+x)(x) /(1.0-x)≒(1.0)(x)/(1.0)
因此 x≒1.2×10
10. 因為1.2×10-2是1.0的1.2%,誤差在5%以內,這個數值是可信的。
11. 特別留意,x與[H+]不相等:
[H+]=1.0M+x=1.0M+1.2×10-2M=1.0M
12. 因為HSO4-解離沒有明顯增加H+濃度:
[H+]=1.0M 並且pH=0.00
13. 從以上的例子可看出,只有第一次解離能影響H+濃度。只有在溶解度高於1.0M的溶液裡,HSO4-溶解度會變得比較重要。
n 翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》
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