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主题：【求助】碳酸钠和硫氢化钠混合溶液PH计算公式推导

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xxzhang1985

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发表于：2011/10/03 23:31:50 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

碳酸钠和硫氢化钠混合溶液混合溶液PH计算公式推导;碳酸氢钠和硫氢化钠混合溶液PH计算公式推导。采用常规方法推导计算复杂，请问那位朋友能够给予帮助，谢谢！
邮箱：xxzhang1985@126.com

该帖子作者被版主 lilongfei14加 2积分， 2经验，加分理由：国庆节快乐

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2011/10/6 17:21:46 沙发管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

你直接查实验室溶液配制手册，上面就有的。

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2011/10/12 8:40:15 板凳管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

楼主提到的是一个教学问题。任何复杂的酸碱（盐）溶液，如何计算给定条件下的PH值。
分析化学中最严谨的处理方法是质子等恒式PBE，根据实际情况对等恒式作近似，然后得到可以求解的方程。
对于楼主的溶液体系，对应的PBE是：

（1）

假定NaHS和Na₂CO₃的浓度均为0.10M，二者独立存在时的PH值分别为10.52和11.62，这个混合溶液应该在此PH范围内
根据两个体系的分布分数的判断知：H₂S、H₂CO₃、H⁺三个浓度项相对较小，可以省略，PBE可以近似为

（2）

在这个式中OH^-浓度项肯定是不能省略的，计算后知，它比S^2-的浓度项还大。这与教材中碳酸铵的讨论完全不同！
后续的工作是将两个浓度项用各自的分布分数分别乘以NaHS和Na₂CO₃的分析浓度，代替平衡浓度，并将氢离子浓度替换为[OH^-]，变换为：

（3）

去分母后，这是一个三次方程，可以用excel中的单变量求解或规划求解法来解得[OH^-]，但本例还可以再作近似，因pH值范围为10.52-11.62，而硫化钠的碱常数又很大，即[OH^-]<<K^s_a2，故右边分母又可近似：

（4）

至此，可以用求根公式来计算[OH^-]，当然，你必须给定两个盐的浓度。
例如，如果二者浓度均为0.10M，可以解得[OH^-]=0.0041 mol/L，PH＝11.61
显然，在混合液中HS^-将质子转移给CO₃^2-的趋势远没有CO₃^2-自身碱式离解（即水解）的趋势大，原因是HS^-的二级酸式离解非常非常弱！
本例，如果将PBE近似为：