双语化学辞典Chem Lexicon
本科Undergraduate 酸碱平衡与 pH 计算 Acid–base equilibria & pH

多元弱酸溶液的 pHpH of a polyprotic acid

\[[\mathrm H^+] \approx \sqrt{K_{a1}c}\quad(K_{a1} \gg K_{a2},\ c/K_{a1} \ge 500),\qquad [\mathrm A^{2-}] \approx K_{a2}\]

含义Meaning

逐级电离常数通常相差 10⁴–10⁵ 倍,第二步电离受第一步产生的 H⁺ 抑制,可按一元弱酸处理;二元弱酸溶液中 [A²⁻] 近似等于 Ka₂,与浓度无关。

Successive Ka values usually differ by 10⁴–10⁵, and the second step is suppressed by H⁺ from the first, so treat it as monoprotic; in a diprotic acid solution [A²⁻] ≈ Ka2 regardless of concentration.

符号说明Symbols

符号Symbol含义 Meaning单位 Unit
\(K_{a1}, K_{a2}\)逐级解离常数stepwise dissociation constants1

推导Derivation

  1. 第二步 \(K_{a2} = [\mathrm H^+][\mathrm A^{2-}]/[\mathrm{HA^-}]\);由第一步近似 \([\mathrm H^+] \approx [\mathrm{HA^-}]\)。

    From step 1, [H⁺] ≈ [HA⁻].

  2. 代入得 \([\mathrm A^{2-}] \approx K_{a2}\)。

    Hence [A²⁻] ≈ Ka2.

  3. pH 由第一步决定,按一元弱酸计算。

    pH follows from step 1 alone.

适用条件与局限Assumptions & limitations

  • Ka₁/Ka₂ < 约 10³ 或溶液很稀时需全面考虑;H₂S 饱和溶液中 [S²⁻] 极小,受 pH 控制(用于硫化物分步沉淀)。

    Needs a full treatment when Ka1/Ka2 is small; in H₂S solutions [S²⁻] is tiny and pH-controlled.

例题Worked example

0.10 mol/L H₂S(Ka₁ = 1.1×10⁻⁷,Ka₂ ≈ 10⁻¹⁴ 量级):pH ≈ 4.0。0.040 mol/L H₂CO₃:pH ≈ 3.9。

0.10 M H₂S: pH ≈ 4.0; 0.040 M H₂CO₃: pH ≈ 3.9.