在H2CO3中5.0×10-2M的溶液的pH值是多少？

回答：

见下文：

警告：答案很长！

说明：

#H_2CO_3#或碳酸，是由二氧化碳与水反应形成的弱酸。

#CO_2（g）+ H_2O（l）右前叉H_2CO_3（aq）#

作为弱酸，它只会在水中部分解离，并具有解离常数， #K a#的 #4.3倍10 ^ -7# 根据这张表。真的，碳酸是二元的，这意味着它可以解离两次，所以我们有一秒钟 #K a# 第二次解离的价值： #K_a = 4.8倍10 ^ -11#。这也将有助于 ##pH值。 （尽管程度小于第一次解离）

让我们建立解离方程 #K a# 第一次分离：

#K_a =（H_3O ^ +次HCO_3 ^（ - ））/（H_2CO_3）#

现在，让我们插入我们的碳酸浓度值，以及碳酸浓度 #K a# 值。

#4.3倍10 ^ -7 =（H_3O ^ +次HCO_3 ^（ - ））/（5.0倍10 ^ -2）#

#2.15乘以10 ^ -8 =（H_3O ^乘以HCO_3 ^（ - ））#

现在，我们可以假设 #H_3O ^ + = HCO_3 ^（ - ）# 因为它们在溶液中以1：1的比例存在。这允许从表达式中取出平方根 #（H_3O ^ +次HCO_3 ^（ - ））# 找到各自的浓度：

#sqrt（2.15乘10 ^ -8）约（1.47乘10 ^ -4）=（H_3O ^ + = HCO_3 ^（ - ））#

现在，在第二次分离中， #HCO_3 ^（ - ）# 离子将充当酸，因此我们在第一次解离中发现的这种物质的浓度将是新的分母的价值 #K a# 表达：

#K_a =（H_3O ^ +次CO_3 ^（2 - ））/（HCO_3 ^ - ）#

#4.8倍10 ^ -11 =（H_3O ^倍CO_3 ^（2 - ））/（1.47倍10 ^ -4）#

#approx 7.04倍10 ^ -15 = H_3O ^ +次CO_3 ^（2 - ）#

#sqrt（7.04乘10 ^ -15）约8.39倍10 ^ -8 = H_3O ^ + = CO_3 ^（2 - ）#

所以氧离子的浓度， #H_3O ^ +#，这决定了 ##pH值，差不多 #（1.47倍10 ^ -4）+（8.39倍10 ^ -8）约1.47倍10 ^ -4#.

换句话说，第二次分离是如此之小，以至于它可以被认为是微不足道的 - 但让我们彻底。

现在，使用方程式来查找 ##pH值 我们可以计算出来 ##pH值 这个解决方案。

#pH值= -log H_3O ^ +#

#pH = -log 1.47乘10 ^ -4#

#pH约3.83#