一元強堿滴定二元弱酸的林邦滴定曲線方程及pHsp計算

喬成立

（齊齊哈爾大學應用技術學院，黑龍江齊齊哈爾161006）

·師生筆談·

一元強堿滴定二元弱酸的林邦滴定曲線方程及pHsp計算

喬成立*

（齊齊哈爾大學應用技術學院，黑龍江齊齊哈爾161006）

用質子條件式PBE、物料平衡式MBE、副反應系數和條件穩定常數等知識，推導出一元強堿滴定二元弱酸溶液的林邦滴定曲線方程，并用其推導出第一、第二化學計量點和的計算公式。

酸堿滴定；副反應系數；條件穩定常數；滴定曲線方程

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一元強堿滴定二元弱酸（H2A）溶液是酸堿滴定的一種類型，其林邦滴定曲線方程及化學計量點的pH計算具有重要的理論價值和實際意義［1-6］。由于一元強堿滴定二元弱酸溶液的林邦滴定曲線方程是描述被滴定體系中H+濃度變化的，所以用其推導化學計量點的pH計算公式是順理成章的。然而，教材［1-3］仍然用體積計算法計算化學計量點的pH，這是不理想的。其原因是沒有建立一元強堿滴定二元弱酸溶液的滴定曲線方程，仍然用體積計算法計算化學計量點的pH。用林邦滴定曲線方程計算化學計量點的pH比用體積計算法計算化學計量點的pH簡便。例如：用0.10 mol·L-1的NaOH滴定同濃度的H2CO3溶液。計算第二化學計量點的已知

文獻［7］討論的是一元強堿滴定一元弱酸（HA）溶液的林邦滴定曲線方程及化學計量點的計算，本文討論的是一元強堿滴定二元弱酸溶液的林邦滴定曲線方程及化學計量點的計算，二者討論的是不同類型的酸堿滴定。文獻［7］把H+和OH-的反應看成主反應，把HA解離為A-和 H+的反應看成是H+發生的副反應，有一個化學計量點，需要一個滴定曲線方程計算本文把H+和OH-的反應看成主反應，把H2A解離為H+和HA-的反應看成是H+發生的副反應，把HA-和OH-的反應看成是OH-發生的副反應，既有H+的副反應，又有OH-的副反應，有兩個化學計量點，需要兩個滴定曲線方程計算和顯然，后者比前者具有創新性，難度更大，應用范圍也更廣。

為此，本文用MBE、PBE、副反應系數和條件穩定常數等知識，推導出一元強堿滴定二元弱酸（H2A）溶液的林邦滴定曲線方程，并用其推導出化學計量點pH的計算公式。

1　副反應系數和條件穩定常數

1.1H+的副反應系數

用NaOH滴定H2A第一級解離的H+的反應為OH-+H2A=HA-+H2O；用NaOH滴定H2A第二級解離的H+的反應為OH-+HA-=A2-+H2O。假設H2A第二級解離的H+參與了NaOH和H2A第一級解離的H+的滴定反應，則NaOH和H2A第一級解離出來的H+的滴定反應相當于把H+和OH-反應看成主反應［7］，把H2A解離為H+和HA-的反應看成是H+發生的副反應，把HA-和OH-的反應看成是OH-發生的副反應：

如果用 αH1（HA）表示第一化學計量點時 H+的副反應系數，則 αH1（HA）=［H′］/［H+］。因為1212所以

第一化學計量點時，H2A第一級解離的H+已經反應完全，滴定體系中主要是HA-，所以第一化學計量點后至第二化學計量點時，把H+和OH-反應看成是主反應，把HA-解離為H+和A2-的反應看成是H+發生的副反應：

所以［H′］=［H+］+［HA-］，第二化學計量點時，H+副反應系數為：

1.2OH-的副反應系數

因為［OH′］=［OH-］+［A2-］，如果用表示第一化學計量點時OH-副反應系數的近似式，則

1.3滴定主反應的條件穩定常數

第一化學計量點時，滴定反應為：

條件穩定常數為：

第二化學計量點時，滴定反應為：

條件穩定常數為：

2　林邦滴定曲線方程及化學計量點的pHsp

2.1林邦滴定曲線方程

由文獻［4，5］可知，滴定分數為：

選擇H2O和H2A為零水準，則PBE為：［Na+］+［H+］=［OH-］+［HA-］+2［A2-］。因為只有H2A解離為H+和HA-是H+的副反應，所以［H′］=［H+］+［H2A］。OH-只和HA-發生副反應生成A2-，所以［OH′］=［OH-］+［A2-］。故滴定開始至第一化學計量點時，溶液中同時存在以下計量關系：

整理得滴定開始至第一化學計量點時的林邦滴定曲線方程為：

同理，在第一化學計量點后至第二化學計量點時，存在以下計量關系：

整理得第一化學計量點后至第二化學計量點時的林邦滴定曲線方程為：

2.2化學計量點的pHsp

2.2.1第一化學計量點的pHsp1

由文獻［1］知，當時，有：

2.2.2第二化學計量點的pHsp2

如果將二元弱酸（H2A）看成是HA-和A2-的混合溶液，則以上公式還適用于一元強堿滴定混合一元弱酸（HA和HB）溶液的第一、第二化學計量點和計算公式。屆時將公式中的和換成和和換成和即可。

3　結論

本文推導了一元強堿滴定二元弱酸（H2A）溶液的林邦滴定曲線方程，并用其推導出第一、第二化學計量點的和的計算公式，為用林邦理論統一四大滴定分析和用林邦滴定曲線方程解決酸堿滴定分析中的理論和實際問題做了一點嘗試。

［1］武漢大學.分析化學.第5版.北京：高等教育出版社，2006.

［2］華中師范大學，東北師范大學，陜西師范大學，北京師范大學.分析化學.第3版.北京：高等教育出版社，2002.

［3］彭崇慧，馮建章，張錫瑜，李克安，趙鳳林.分析化學.第3版.北京：北京大學出版社，1997.

［4］孟凡昌，蔣勉.分析化學中的離子平衡.北京：科學出版社，1997.

［5］孟凡昌，楊代菱.大學化學，2001，16（2），20.

［6］王園朝，包海峰.大學化學，2013，28（3），82.

［7］喬成立.大學化學，2015，30（2），64.

The Ringbom Equation for the Titration Curve of Diprotic Weak Acid by Monoprotic Base and pHspCalculation

QIAO Cheng-Li*
（School of Applied Technology，Qiqihar University，Qiqihar 161006，Heilongjiang Province，P.R.China）

The Ringbom equation for the titration curve of diprotic weak acid by monoprotic base was developed based on the proton balance equation，the mass balance equation，the side reaction coefficient，and the conditional stability constant.The calculation formulas for the first（pHsp1）and the secondstoichiometric point were deduced subsequently.

Acid-base titration； Side reaction coefficient； Conditional stability constant；Titration curve equation

O651；G64

10.3866/PKU.DXHX20160229

，Email：qiaocl123@163.com