求解一元弱碱溶液的pH,需要用到以下的式子和步骤:
写出反应方程式,表示弱碱在水中的电离反应:
B(aq) + H2O(l) ⇌ BH+(aq) + OH-(aq)
写出Kb的表达式:
Kb = [BH+][OH-]/[B]
假设B的初始浓度为C,BH+和OH-的浓度为x,那么反应达到平衡时,[B] = C - x。
将x代入Kb的表达式,得到一个关于x的一元二次方程。
解出x的值,即为BH+和OH-的浓度。
由于OH-的浓度很小,可近似认为pH = 14 - pOH。计算pOH并代入此式,即可得到pH。
下面以NH3为例,演示一元弱碱溶液pH的求解过程。
NH3在水中的电离反应式:
NH3(aq) + H2O(l) ⇌ NH4+(aq) + OH-(aq)
NH3的离解常数Kb表达式为:
Kb = [NH4+][OH-]/[NH3]
假设NH3的初始浓度为C,NH4+和OH-的浓度为x,那么反应达到平衡时,[NH3] = C - x。
将x代入Kb的表达式,得到一个关于x的一元二次方程:
Kb = x^2/(C - x) = 1.8 × 10^-5
解出x的值,即为NH4+和OH-的浓度:
x = √(Kb * (C - x)) = 0.0019 mol/L
计算pOH:
pOH = -log[OH-] = -log(0.0019) = 2.72
计算pH:
pH = 14 - pOH = 11.28
因此,NH3浓度为C,Kb为1.8 × 10^-5时的pH为11.28。