Matlab在两性物质pH计算中的应用*

基金资助：聊城大学大学生创新基金(No.SF2013082)

薛泽春　程晓东　李连之　张宪玺　李大成

(山东省化学储能与新型电池技术重点实验室 聊城大学化学化工学院　山东聊城 252059)

Matlab在两性物质pH计算中的应用*

*基金资助：聊城大学大学生创新基金(No.SF2013082)

薛泽春程晓东李连之张宪玺李大成

(山东省化学储能与新型电池技术重点实验室 聊城大学化学化工学院山东聊城 252059)

摘要两性物质的pH计算是无机化学中非常重要的内容。通过3个有代表性的例子(NaHCO3、 NH4CN、NaH2PO4)，运用Matlab获得它们的pH、各物种的分布分数。可以帮助学生理解两性物质酸碱性原因，并让学生了解、学习Matlab在化学中的应用。

关键词两性物质分布分数pHMatlab

The Application of Matlab in the pH Calculation

of Amphiprotic Species*

Xue ZechunCheng XiaodongLi LianzhiZhang XianxiLi Dacheng

(ShandongProvincialKeyLaboratoryofChemicalEnergyStorageandNovelCellTechnology,

SchoolofChemistryandChemicalEngineering,LiaochengUniversity,Liaocheng252059,Shandong,China)

AbstractThe pH calculation of amphiprotic species is a very important content in the inorganic chemistry course．In this paper, the calculation of pH and the distribution fraction as a function of pH using Matlab software are illustrated by three representative examples, NaHCO3, NH4CN, and NaH2PO4. This practice can help students further understand the fundamentals of the amphiprotic species, and enable students to understand and learn the application of Matlab software in chemistry.

Key WordsAmphiprotic species; Distribution fraction; pH; Matlab

在无机化学课程中，两性物质的酸碱性计算是教学的重点。对学生来讲，推导公式比较复杂，记住相应计算公式和使用条件[1]，就足够解决问题了。但是，学生有两个疑问，一是为什么要认为两性物质酸性解离和碱性解离基本相等，有何依据；二是既然认为两种解离程度相同为何溶液不显中性。比如NaHCO3的pH计算，带入公式得：pH=8.315。要解释问题需要用精确的公式计算，过程非常复杂。我们使用Matlab编制程序进行计算,既可以让学生知道、理解问题的分析过程，找到疑问的合理解释；还可以让学生了解、学习Matlab的应用，并将Matlab作为一种工具解决学习中遇到的问题。

1两性物质NaHCO3的pH计算

NaHCO3在水中既可进行酸式解离又可进行碱式解离：

质子条件为：

假设溶液浓度为0.1mol·L-1，上式可写为：

[H+]+0.1×[H+]2/([H+]2+Ka1×[H+]+Ka1×Ka2)=0.1×Ka1×Ka2/([H+]2+Ka1×[H+]+

Ka1×Ka2)+Kw/[H+]

这就是计算H+浓度的精确公式。……