题目
某水体のpH为10, 碱度为2.00×10-3mol/L,求[H2CO3*] [HCO3-] [ CO32-]。(已知:碳酸K1=4.57×10-7, K2=4.69×10-11)
某水体のpH为10, 碱度为2.00×10-3mol/L,求[H2CO3*] [HCO3-] [ CO32-]。(已知:碳酸K1=4.57×10-7, K2=4.69×10-11)
题目解答
答案
解:碱度=2.00×10-3=[OH-]+2[ CO32-]+[HCO3-]-[H+]
= Kw /[H+]+2K2 [HCO3-]/[H+]+[HCO3-]-[H+]
=10-14/10-10+2×4.69×10-11×[HCO3-]/10-10+[HCO3-]-10-10
则[HCO3-]=9.80×10-4mol/L
[H2CO3*]=[H+][HCO3-]/K1=2.14×10-7mol/L
[ CO32-]= K2 [HCO3-]/[H+]=4.60×10-4 mol/
解析
步骤 1：确定水体的pH值和碱度
已知水体的pH值为10，碱度为2.00×10^-3 mol/L。这意味着水体中的氢氧根离子浓度为10^-4 mol/L，因为pH=10意味着[H+] = 10^-10 mol/L，而[OH-] = Kw/[H+] = 10^-14/10^-10 = 10^-4 mol/L。
步骤 2：使用碱度公式计算[HCO3-]浓度
碱度公式为：碱度 = [OH-] + 2[CO3^2-] + [HCO3-] - [H+]。
将已知值代入公式，得到：2.00×10^-3 = 10^-4 + 2×4.69×10^-11×[HCO3-]/10^-10 + [HCO3-] - 10^-10。
简化后得到：2.00×10^-3 = 10^-4 + 2×4.69×10^-1 + [HCO3-] - 10^-10。
进一步简化得到：2.00×10^-3 = 10^-4 + 9.38×10^-1 + [HCO3-] - 10^-10。
解得：[HCO3-] = 9.80×10^-4 mol/L。
步骤 3：计算[H2CO3*]和[CO3^2-]浓度
[H2CO3*] = [H+][HCO3-]/K1 = 10^-10×9.80×10^-4/4.57×10^-7 = 2.14×10^-7 mol/L。
[CO3^2-] = K2[HCO3-]/[H+] = 4.69×10^-11×9.80×10^-4/10^-10 = 4.60×10^-4 mol/L。
已知水体的pH值为10，碱度为2.00×10^-3 mol/L。这意味着水体中的氢氧根离子浓度为10^-4 mol/L，因为pH=10意味着[H+] = 10^-10 mol/L，而[OH-] = Kw/[H+] = 10^-14/10^-10 = 10^-4 mol/L。
步骤 2：使用碱度公式计算[HCO3-]浓度
碱度公式为：碱度 = [OH-] + 2[CO3^2-] + [HCO3-] - [H+]。
将已知值代入公式，得到：2.00×10^-3 = 10^-4 + 2×4.69×10^-11×[HCO3-]/10^-10 + [HCO3-] - 10^-10。
简化后得到：2.00×10^-3 = 10^-4 + 2×4.69×10^-1 + [HCO3-] - 10^-10。
进一步简化得到：2.00×10^-3 = 10^-4 + 9.38×10^-1 + [HCO3-] - 10^-10。
解得：[HCO3-] = 9.80×10^-4 mol/L。
步骤 3：计算[H2CO3*]和[CO3^2-]浓度
[H2CO3*] = [H+][HCO3-]/K1 = 10^-10×9.80×10^-4/4.57×10^-7 = 2.14×10^-7 mol/L。
[CO3^2-] = K2[HCO3-]/[H+] = 4.69×10^-11×9.80×10^-4/10^-10 = 4.60×10^-4 mol/L。