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输入计算

数学公式

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结果

弱碱溶液的pH值
11.13
pH (basic when > 7)
氢氧根离子浓度 [OH⁻] 0.0013416 mol/L
pOH 2.87

这个计算器能做什么

本工具利用碱的电离常数(Kb)和碱的初始摩尔浓度,估算弱碱溶液的pH值。像氨水(NH₃)这类弱碱在水中只能部分电离,因此无法像强碱那样直接根据浓度读出pH,必须通过平衡计算来求解。

使用方法

输入碱的电离常数Kb(例如氨水为1.8×10⁻⁵),以及以摩尔每升(mol/L)为单位的初始浓度C。计算器会依次给出氢氧根离子浓度、pOH,最后得出pH值。pH大于7表示溶液呈碱性。

公式详解

对于一种弱碱B与水反应(B + H₂O ⇌ BH⁺ + OH⁻),其平衡表达式为 \(\text{K}_b = \frac{[\text{BH}^+][\text{OH}^-]}{[\text{B}]}\)。假设电离的量相对于C很小,方程可简化为 \(\text{K}_b \approx \frac{x^2}{C}\),其中 \(x = [\text{OH}^-]\)。求解后得到 $$[\text{OH}^-] = \sqrt{\text{K}_b \cdot \text{C}}$$。接着计算 \(\text{pOH} = -\log[\text{OH}^-]\),再由 $$\text{pH} = 14 - \text{pOH}$$ 得出pH值(该关系在25 ℃下成立,此时水的离子积常数 \(\text{pK}_w = 14\))。

展示弱碱平衡的示意图:Kb 得出氢氧根离子,再到 pOH,最后在标尺上得到 pH
从 Kb 和浓度推导到 [OH⁻]、pOH,最终得到 pH。

计算实例

以0.1 M的氨水、\(\text{K}_b = 1.8\times10^{-5}\)为例:$$[\text{OH}^-] = \sqrt{1.8\times10^{-5} \times 0.1} = \sqrt{1.8\times10^{-6}} \approx 1.342\times10^{-3}\ \text{mol/L}$$则 \(\text{pOH} = -\log(1.342\times10^{-3}) \approx 2.872\),所以 $$\text{pH} = 14 - 2.872 \approx 11.13$$——这是一种中等强度的碱性溶液。

ICE 表式柱状图,显示初始碱浓度略微下降,而 OH 负离子和共轭酸增加
平衡移动:一小部分碱发生反应生成 OH⁻。

常见问题

这个近似公式总是适用吗? \(\sqrt{\text{K}_b \cdot \text{C}}\) 这一简化算法的前提是电离程度低于C的约5%。对于浓度极稀或碱性极弱的情况,使用完整的一元二次方程求解会更准确。

为什么 \(\text{pH} = 14 - \text{pOH}\)? 在25 ℃下,\(\text{pH} + \text{pOH} = \text{pK}_w = 14\)。温度不同时,pKw会略有变化。

浓度使用什么单位? 摩尔每升(即摩尔浓度,M)。这里输入的Kb为无量纲数值。

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