等物质的量浓等体积碳酸与碳酸氢钠溶液混和后约pH值大小
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咨询记录 · 回答于2024-01-15
等物质的量浓等体积碳酸与碳酸氢钠溶液混和后约pH值大小
您好，我为您详细解答一下：
当等物质的量 (mol) 的碳酸和碳酸氢钠混合后，生成的溶液就是一个缓冲溶液。其pH值大致可以通过 Henderson-Hasselbalch 方程计算得到：
pH = pKa + log([盐基]/
)
其中，pKa 是碳酸/碳酸氢钠共存系统的共有酸解离常数，其值约为10.33；
[盐基] 和 分别表示碳酸盐基和碳酸氢根离子的浓度。
当等物质的量的碳酸和碳酸氢钠按化学计量比混和时，生成的缓冲溶液中，[盐基]/ 约为 1，因此：
pH ≈ pKa + log(1) ≈ 10.33
当考虑体积之间的比例时，需要进一步计算。具体来说，假设体积比为 V(CO3^2-):V(HCO3^-)，则可以列出以下质量守恒方程：
n(CO3^2-) * M(CO3^2-) = n(HCO3^-) * M(HCO3^-)
其中，n 表示物质的物质量，M 表示相应的摩尔质量。
联立 Henderson-Hasselbalch 方程和上述质量守恒方程，可以得到：
pH = pKa + log(V/(1-V))
其中，V 表示体积比，即 V(CO3^2-)/(V(CO3^2-) + V(HCO3^-))。
假设碳酸的摩尔浓度为 c(CO3^2-)，碳酸氢钠的摩尔浓度为 c(HCO3^-)，则 [盐基] 和 的浓度分别为：
[盐基] = c(CO3^2-) * V / (V + 1)
= c(HCO3^-) / (V + 1)
代入 Henderson-Hasselbalch 方程，并利用 c(CO3^2-) 和 c(HCO3^-) 之间的关系：c(CO3^2-) = 2 * c(HCO3^-)，可得：
pH ≈ 10.33 + log(2V)
因此，当等物质的量浓度的碳酸和碳酸氢钠按化学计量比混合，并以体积比 V(CO3^2-):V(HCO3^-) 混合后，生成的缓冲溶液的pH约为 10.33 + log(2V)。
)
其中，pKa 是碳酸/碳酸氢钠共存系统的共有酸解离常数，其值约为10.33；
[盐基] 和 分别表示碳酸盐基和碳酸氢根离子的浓度。
当等物质的量的碳酸和碳酸氢钠按化学计量比混和时，生成的缓冲溶液中，[盐基]/ 约为 1，因此：
pH ≈ pKa + log(1) ≈ 10.33
当考虑体积之间的比例时，需要进一步计算。具体来说，假设体积比为 V(CO3^2-):V(HCO3^-)，则可以列出以下质量守恒方程：
n(CO3^2-) * M(CO3^2-) = n(HCO3^-) * M(HCO3^-)
其中，n 表示物质的物质量，M 表示相应的摩尔质量。
联立 Henderson-Hasselbalch 方程和上述质量守恒方程，可以得到：
pH = pKa + log(V/(1-V))
其中，V 表示体积比，即 V(CO3^2-)/(V(CO3^2-) + V(HCO3^-))。
假设碳酸的摩尔浓度为 c(CO3^2-)，碳酸氢钠的摩尔浓度为 c(HCO3^-)，则 [盐基] 和 的浓度分别为：
[盐基] = c(CO3^2-) * V / (V + 1)
= c(HCO3^-) / (V + 1)
代入 Henderson-Hasselbalch 方程，并利用 c(CO3^2-) 和 c(HCO3^-) 之间的关系：c(CO3^2-) = 2 * c(HCO3^-)，可得：
pH ≈ 10.33 + log(2V)
因此，当等物质的量浓度的碳酸和碳酸氢钠按化学计量比混合，并以体积比 V(CO3^2-):V(HCO3^-) 混合后，生成的缓冲溶液的pH约为 10.33 + log(2V)。
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