张耀东 蔡亚楠 刘爱华

(陕西省生命分析化学重点实验室 陕西师范大学化学化工学院 陕西西安 710062)

1 问题的提出

酸碱溶液中氢离子浓度的计算是分析化学课程教学的重点和难点之一。利用精确式计算酸碱溶液中氢离子浓度比较复杂，通常也没有必要，因此，理解并掌握氢离子浓度的近似计算是很重要的。然而，不同版本的教材给出的使用条件差异较大，没有统一的标准，也没有对近似条件给出明确的解释与过程推导，导致教师在教学中很难把握，学生在学习过程中也常常会感到困惑，不能很好地理解近似计算的使用条件。

2 解决问题的思路

处理酸碱平衡的通用方法是根据有关平衡条件正确写出质子条件式(PBE)，即求解[H+]或[OH-]的方程式。PBE反映溶液中质子转移的量的关系，根据溶液中质子得失的量相等的原则，可直接列出PBE。

对于一元弱酸HA溶液，PBE为：

[H+]=[OH-]+[A-]

其意义是一元弱酸溶液中的H+来自两部分：弱酸的解离(A-项)和水的质子自递反应(OH-项)。联立质子平衡、物料平衡和解离平衡这3大平衡所得的方程式，可得出求解氢离子浓度的精确式。然后根据具体情况略去次要项，保留主要项。一般是根据允许的相对误差在±5%以内，即两项相加时，当主要组分浓度大于次要组分浓度的20倍以上时，可忽略次要组分。以此为标准，我们结合在教学实践中的体会，推导了一元弱酸溶液中氢离子浓度的各类计算公式，并对它们的使用条件进行了推导和解释。

3 计算公式及其使用条件

3.1 精确式的推导

对于浓度为c(mol/L)的一元弱酸HA溶液，PBE为：