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1、酸碱平衡酸碱平衡第1页，共80页，编辑于2022年，星期三1 17.1 电解质溶液电解质溶液 7.1.1 电解质与离解度电解质与离解度电解质：定义？电解质：定义？强电解质在水中全部离解，如：强电解质在水中全部离解，如：NaCl Na+Cl （动画动画）HCl H+Cl-H3O+H+弱电解质在水中部分离解，离解过程是可弱电解质在水中部分离解，离解过程是可逆的，如逆的，如HAc H+Ac-第2页，共80页，编辑于2022年，星期三2 2 当当 V离解离解 =V分子化分子化 达动态平衡，这种平衡称为离解平衡。达动态平衡，这种平衡称为离解平衡。平衡时，弱电解质的离解程度称为平衡时，弱电解质的离解程度称
2、为离解度离解度。用。用表表示：示：已离解的分子数已离解的分子数 =100%离解前的总分子数离解前的总分子数第3页，共80页，编辑于2022年，星期三3 31、离解度的大小与电解质的本性有关。同浓度的不、离解度的大小与电解质的本性有关。同浓度的不同电解质，其离解度不同；电解质越弱，离解同电解质，其离解度不同；电解质越弱，离解度越小。度越小。2、弱电解质的离解度受其浓度的影响，浓度愈、弱电解质的离解度受其浓度的影响，浓度愈小，离解度愈大。并非离解度越大，酸（碱小，离解度愈大。并非离解度越大，酸（碱）性就越强。）性就越强。3、与溶剂有关。、与溶剂有关。第4页，共80页，编辑于2022年，星期三4 4
3、 离子氛示意图离子氛示意图+一般一般认为认为强强电电解解质质的的电电离度是离度是100%，但，但实验实验证证明明强强电电解解质质在溶液中的在溶液中的电电离度小于离度小于100%，这这种种电电离度称离度称为为强强电电解解质质的表的表观电观电离度。离度。第5页，共80页，编辑于2022年，星期三5 5强电解质的电离度强电解质的电离度与与弱电解质的电离度弱电解质的电离度的的意义完全意义完全不同不同，它仅表示了离子间相互牵制作用的能力，故，它仅表示了离子间相互牵制作用的能力，故称为表观电离度。称为表观电离度。活度与实际浓度间的关系如下：活度与实际浓度间的关系如下：c/co 或或 b/bo (f c)称
4、为称为活度，即有效浓度活度，即有效浓度；c为实际浓度，为实际浓度，称为称为活活度系数度系数。(f 称为活度系数称为活度系数)7.1.2 活度活度 为了表示强电解质中离子的有效浓度，路易斯提为了表示强电解质中离子的有效浓度，路易斯提出了出了“活度活度”的概念，的概念，第6页，共80页，编辑于2022年，星期三6 67.1.3 离子强度离子强度多离子体系中，其相互影响与溶液中的各种离多离子体系中，其相互影响与溶液中的各种离子浓度及其电荷数有关：子浓度及其电荷数有关：I为离子强度，为离子强度，c（B）与与Z（B）分别为离子分别为离子B的的浓度和电荷数目。浓度和电荷数目。离子平均活度系数离子平均活度系
5、数 与离子强度与离子强度I有关。有关。第7页，共80页，编辑于2022年，星期三7 77.2 酸碱质子理论酸碱质子理论复习酸碱电离理论：酸、碱的定义？复习酸碱电离理论：酸、碱的定义？7.2.1 酸碱质子理论：酸碱质子理论：定义：定义：凡是给出质子（凡是给出质子（H+）的物质是酸，凡是）的物质是酸，凡是接受质子的物质是碱。接受质子的物质是碱。酸酸 =H+碱碱 HCl =H+Cl HAc =H+Ac H2CO3 =H+HCO3-第8页，共80页，编辑于2022年，星期三8 8HCO3-=H+CO32-H2O =H+OH H3O+=H+H2O NH4+=H+NH3酸、碱并非孤立，酸、碱并非孤立，酸是
6、碱和质子的结合体酸是碱和质子的结合体，这种，这种关系称为关系称为酸碱的共轭关系酸碱的共轭关系。右边的碱是左边酸的右边的碱是左边酸的共轭碱；共轭碱；左边的酸是右边碱的左边的酸是右边碱的共轭酸。共轭酸。第9页，共80页，编辑于2022年，星期三9 9酸、碱两者互为存在的条件，彼此通过酸、碱两者互为存在的条件，彼此通过H+（质子）（质子）联系在一起，我们把它们称为联系在一起，我们把它们称为共轭酸碱对共轭酸碱对。给出给出H+能力强的叫强酸；能力强的叫强酸；接受接受H+能力强的叫强碱。能力强的叫强碱。酸越强，其共轭碱越弱；反之，酸越弱，其共轭碱越酸越强，其共轭碱越弱；反之，酸越弱，其共轭碱越强。强。在不
7、同介质中酸碱的强度也不同。在不同介质中酸碱的强度也不同。象象H2O、HCO3-、HSO3-、H2PO4-等既能给出质子，等既能给出质子，又能接受质子的物质就是又能接受质子的物质就是两性物质两性物质。由此看出：。由此看出：在在质子理论中没有盐的概念。质子理论中没有盐的概念。第10页，共80页，编辑于2022年，星期三10107.2.2 酸碱反应酸碱反应:一切包含有质子传递过程的反应一切包含有质子传递过程的反应 酸酸1 +碱碱2 =酸酸2 +碱碱1中和反应：中和反应：HCl +NaOH =H2O +NaCl HNO3+NH3 =NH4+NO3-离解反应：离解反应：HCl +H2O =H3O+Cl-
8、HAc +H2O =H3O+Ac 水解反应：水解反应：NH4+2H2O =H3O+NH3H2O Ac-+H2O =HAc +OH 复分解反应：复分解反应：HF +Ac-=HAc +F 上述反应都可以看作为酸碱反应。上述反应都可以看作为酸碱反应。第11页，共80页，编辑于2022年，星期三11117.2.3 酸碱的强弱酸碱的强弱HAc +H2O =H3O+Ac c(H3O+)c(Ac)Ka=c(HAc)Ka称为弱酸的离解平衡常数称为弱酸的离解平衡常数。Ka越大，酸性越强。越大，酸性越强。Ac-+H2O =HAc +OH c(HAc)c(OH)Kb=c(Ac-)Kb称为弱碱的离解平衡常数称为弱碱的
9、离解平衡常数。Kb越大，碱性越越大，碱性越强。强。第12页，共80页，编辑于2022年，星期三12127.2.4 水的离解平衡（水的质子自递反应）水的离解平衡（水的质子自递反应）H2O+H2O =H3O+OH-H2O =H+OH-rHm 0c(H2O)视为常数，归入常数项，得到：视为常数，归入常数项，得到：第13页，共80页，编辑于2022年，星期三1313纯水中：纯水中：c(H+)=c(OH-)=1.010-7 molL-1温度愈高，温度愈高，Kw愈大。在任何水溶液中也有这种关系：愈大。在任何水溶液中也有这种关系：Kw 称为水的离子积常数称为水的离子积常数，Kw 随温度的变化而变化。随温度的
10、变化而变化。298.15K时，时，第14页，共80页，编辑于2022年，星期三14147.2.5 共轭酸碱对中共轭酸碱对中Ka与与Kb的关系的关系（一）一元酸（碱）（一）一元酸（碱）HAc=H+Ac-Ac-+H2O=HAc +OH-可以从酸、碱的可以从酸、碱的Ka 和和Kb计算其共轭碱、酸的计算其共轭碱、酸的Kb和和Ka；酸愈强，即酸愈强，即Ka愈大，其共轭碱愈弱，愈大，其共轭碱愈弱，Kb愈愈小。反之亦然。小。反之亦然。第15页，共80页，编辑于2022年，星期三1515对于共轭酸碱对，酸强则碱弱，酸弱则碱强。对于共轭酸碱对，酸强则碱弱，酸弱则碱强。例：例：NH3 NH4+NH3 +H2O =
11、NH4+OH-已知已知NH3的的Kb为为1.7810-5，则，则NH4+的的Ka为：为：第16页，共80页，编辑于2022年，星期三1616（二）二元酸（碱）（二）二元酸（碱）H2A =H+HA-HA-+H2O=H2A+OH-对于对于HA-A2-，也可推出：，也可推出：第17页，共80页，编辑于2022年，星期三1717例：例：计算计算Na2CO3的的Kb1和和Kb2。解：解：Na2CO3为二元碱，其共轭酸碱对分别为为二元碱，其共轭酸碱对分别为 CO32-HCO3-HCO3-H2CO3共轭碱共轭碱 共轭酸共轭酸 共轭碱共轭碱 共轭酸共轭酸查表知查表知H2CO3:Ka1=4.310-7，Ka2=
12、5.610-11。第18页，共80页，编辑于2022年，星期三1818（三）三元酸（碱）（三）三元酸（碱）Ka1Kb3Ka2Kb2Ka3Kb1H3A H2A-HA2-A3-同理可推导出：同理可推导出：Ka1Kb3=Ka2Kb2=Ka3Kb1=c(H+)c(OH-)=Kw例：例：计算计算Na3PO4的的Kb1、Kb2、Kb3。解：解：Kb1=Kw/Ka3=10-14/(2.210-13)=4.510-2 Kb2=Kw/Ka2=10-14/(6.2310-8)=1.610-7 Kb3=Kw/Ka1=10-14/(7.5210-3)=1.310-11 第19页，共80页，编辑于2022年，星期三19
13、197.3 酸碱平衡的移动酸碱平衡的移动7.3.1 浓度对质子转移平衡的影响浓度对质子转移平衡的影响 HA =H+A-初：初：c 0 0 平：平：c c c c当当很小时，很小时，1 1 Ka=c2第20页，共80页，编辑于2022年，星期三2020此式为稀释定律的数学表达式。此式为稀释定律的数学表达式。（1）离解度与弱电解质的本性有关。）离解度与弱电解质的本性有关。（2）离解度与浓度的平方根成反比。）离解度与浓度的平方根成反比。（3）离解度与温度有关。）离解度与温度有关。上式同样适用于弱碱的离解，只需将上式同样适用于弱碱的离解，只需将Ka变为变为Kb第21页，共80页，编辑于2022年，星期
14、三21211、同离子效应、同离子效应：在在弱弱电电解解质质中中加加入入与与弱弱电电解解质质具具有有相相同同离离子子的的强强电电解解质质，使使得得弱弱电电解解质质的的离离解解度度降降低低，这这一一现现象称为同离子效应。象称为同离子效应。7.3.2 同离子效应和盐效应同离子效应和盐效应例：例：HAc +NaAc ,HAc的离解度降低。的离解度降低。NH3H2O +NH4Cl，NH3H2O的离解度降低。的离解度降低。HAc +HCl ，HAc的离解度降低。的离解度降低。第22页，共80页，编辑于2022年，星期三2222例：在例：在1升升0.1mol/L HAc溶液中加入溶液中加入0.1mol Na
15、Ac晶体（体积不变），计算晶体（体积不变），计算 溶液中氢离子浓度及溶液中氢离子浓度及离解度。离解度。解：解：HAc =H+Ac-初：初：0.1 0 0.1 平：平：0.1-x x 0.1+x x(0.1+x)Ka=1.7610-5 0.1x第23页，共80页，编辑于2022年，星期三23230.1+x0.10.1x0.1pH=4.75 a=1.7610-5/0.1=0.0176%x=1.7610-5 (mol/L)未加未加NaAc时，时，c(H+)=1.3310-3 (molL-1)pH=2.88 a=1.33 10-3/0.1=1.33%(1.7610-5)/(1.3310-3)=1/75
16、第24页，共80页，编辑于2022年，星期三24242、盐效应、盐效应 在弱电解质溶液中加入与弱电解质在弱电解质溶液中加入与弱电解质不相同的盐类不相同的盐类，使弱电解质的离解度稍稍增大，这种作用称为盐效使弱电解质的离解度稍稍增大，这种作用称为盐效应。应。例：例：HAc+NaCl HAc 的离解度稍增大。的离解度稍增大。HAc+NaAc 既有既有同离子效应同离子效应也有也有盐效应盐效应。只不过同离子效。只不过同离子效应比盐效应大得多。应比盐效应大得多。第25页，共80页，编辑于2022年，星期三25257.4 酸碱平衡中有关浓度的计算酸碱平衡中有关浓度的计算7.4.1 水溶液的水溶液的pH值值
17、H2O =H+OH-室温下纯水中：室温下纯水中：c(H+)=c(OH-)=1.010-7 mol/L pH=-lg c(H+)=7加酸加酸后，后，c(H+)10-7 mol/L c(H+)c(OH-)酸性酸性 pH 7 加碱加碱后，后，c(H+)10-7 mol/L c(H+)7第26页，共80页，编辑于2022年，星期三2626 因为因为 Kw =c(H+)c(OH-)=1.010-14 pKw =pH+pOH =14 pH =14 pOH注意：注意：pH值相差一个单位，值相差一个单位，c(H+)相差相差10倍。倍。溶液酸性越强，溶液酸性越强，pH值值越小，越小，反之，溶液碱性越强，反之，溶
18、液碱性越强，pH值值越大。越大。第27页，共80页，编辑于2022年，星期三2727通常溶液的通常溶液的c(H+)=1 10-14 molL-1 之间时，用之间时，用 pH值来表示，则值来表示，则pH=0 14测定溶液的测定溶液的pH值值方法很多，如用方法很多，如用酸碱指示剂酸碱指示剂、pH试纸试纸可粗略测定，若需精确测定，则可用可粗略测定，若需精确测定，则可用精密精密酸度计酸度计。第28页，共80页，编辑于2022年，星期三28287.4.2 酸碱溶液酸碱溶液pH值的计算值的计算一、一元弱酸、弱碱的离解平衡一、一元弱酸、弱碱的离解平衡 1、离解平衡常数、离解平衡常数HAc =H+Ac-Ka
19、称为弱酸的离解平衡常数称为弱酸的离解平衡常数。对于弱碱，其离解平衡常数用对于弱碱，其离解平衡常数用Kb表示：表示：NH3H2O =NH4+OH-第29页，共80页，编辑于2022年，星期三29292、离解平衡常数的意义：、离解平衡常数的意义：（1）离解平衡常数反映了弱电解质离解趋势的大小。）离解平衡常数反映了弱电解质离解趋势的大小。（2）反映了弱酸、弱碱的酸碱性相对强弱。）反映了弱酸、弱碱的酸碱性相对强弱。（3）同一温度下，离解平衡常数不变。温度对）同一温度下，离解平衡常数不变。温度对K虽虽有影响，但因其有影响，但因其反应热不大反应热不大，故温度对离解平衡常数，故温度对离解平衡常数的影响较小。
20、室温下，一般不考虑的影响较小。室温下，一般不考虑 T 对对 K 的影响。的影响。第30页，共80页，编辑于2022年，星期三3030 和和 非常小，所以非常小，所以HAc和和NH4+皆为弱皆为弱酸，相比之下，酸，相比之下，NH4+水溶液是更弱的酸。水溶液是更弱的酸。Ac H2O HAc OH NH4+H2O H+NH3H2O盐的水解，其实也是酸或碱。如盐的水解，其实也是酸或碱。如NH4Cl、NaAc第31页，共80页，编辑于2022年，星期三31313、一元弱酸、弱碱溶液、一元弱酸、弱碱溶液pH值的计算值的计算 例：计算例：计算0.1mol/L HAc溶液的溶液的pH 值。值。强酸、强碱在水中
21、几乎全部离解，计算比较简单。强酸、强碱在水中几乎全部离解，计算比较简单。在浓度低于在浓度低于10-6 molL-1时，算溶液的酸度还要考虑时，算溶液的酸度还要考虑水的离解所产生的水的离解所产生的H或或OH。H2O =H+OH-酸不很弱时，即当酸不很弱时，即当c Ka20Kw时时 ，可复略其离解产生的，可复略其离解产生的H+第32页，共80页，编辑于2022年，星期三3232 x2Ka=1.7610-5 0.1-x pH=-lg c(H+)=-lg(1.3310-3)=2.88当当ca/Ka 500,即即a 很小时，很小时，0.1-x 0.1解：解：HAc =H+Ac-初：初：0.1 0 0平：
22、平：0.1-x x x 第33页，共80页，编辑于2022年，星期三3333例：计算例：计算0.1 molL-1 NH3.H2O溶液的溶液的pH值。值。解：解：NH3.H2O =NH4+OH 平：平：0.1-y y ypH=14-pOH=14 -lg(1.3310-3)=14 2.88=11.12同理，当同理，当cb/Kb 500 时，时，0.1-y 0.1y=c(OH-)=第34页，共80页，编辑于2022年，星期三3434当当c/K 500或或4.4%时，时，一元弱酸、弱碱一元弱酸、弱碱最简计算公最简计算公式：式：一元弱酸：一元弱酸：一元弱碱：一元弱碱：当当 4.4%时，时，0.1-x 0
23、.1，则必须求算一元二次则必须求算一元二次方程组来求解方程组来求解 c(H+)，否则会引起较大的误差。，否则会引起较大的误差。第35页，共80页，编辑于2022年，星期三3535NH4Cl水溶液的水溶液的 pH值值 NH4Cl NH4+Cl-NH4+H2O =NH3 +H3O+NH4+H2O =NH3 H2O +H+平衡：平衡：c x x x 第36页，共80页，编辑于2022年，星期三3636因为因为 c/Ka 500,c x c 所以所以第37页，共80页，编辑于2022年，星期三3737NaAc溶液的溶液的 pH值值 NaAc Na+Ac-Ac-+H2O =HAc +OH-平衡：平衡：c
24、-x x xc-x c第38页，共80页，编辑于2022年，星期三3838二、多元弱酸、弱碱的离解平衡二、多元弱酸、弱碱的离解平衡分布离解：定义？分布离解：定义？K1、K2、K3 H2S=H+HS-HS-=H+S2-由于由于 Ka1 Ka2 ，即，即 Ka1/Ka2104 时，时，H+主要来主要来源于第一步离解源于第一步离解，因此计算溶液中，因此计算溶液中c(H+)时，只考虑时，只考虑第一步离解，可第一步离解，可近似把它作为一元弱酸近似把它作为一元弱酸，用，用Ka1来来计算。计算。第39页，共80页，编辑于2022年，星期三3939例：计算例：计算0.1mol/LH2S溶液的溶液的pH值和值和
25、 S2-浓度。浓度。pH=-lg c(H+)=4.02 解：因为解：因为C/Ka1 500，且，且Ka1 Ka2 因为因为 c（HS-）c(H+)所以所以 c（S2-）=Ka2 =1.110-12（mol/L）注意：注意：c（S2-）=Ka2 ，只能用于只能用于H2S水溶液中。水溶液中。HS-=H+S2-第40页，共80页，编辑于2022年，星期三4040上述分步离解可写成一步：上述分步离解可写成一步：H2S=2H+S2-例：在例：在0.1 mol/L H2S溶液中加入溶液中加入HCl，使，使c(H+)为为0.3 mol/L，计算该溶液中的，计算该溶液中的S2-浓度。浓度。多元弱酸根的浓度很低
26、，若需用浓度较大的这种酸根多元弱酸根的浓度很低，若需用浓度较大的这种酸根时，应使用该酸的可溶性盐。时，应使用该酸的可溶性盐。如如Na2S第41页，共80页，编辑于2022年，星期三4141解：解：c(S2-)=1.110-19 (mol/L)在酸性在酸性H2S水溶液，水溶液，S2-Ka2作为二元弱碱作为二元弱碱CO32在水溶液中：在水溶液中：CO32 H2O HCO3 OH 第42页，共80页，编辑于2022年，星期三4242HCO3 H2O H2CO3 OH Kb,1 Kb,2，说说明明CO32-是是一一种种比比HCO3强强的的碱碱。通通过过推推导导可可以以得得出出，作作为为共共轭轭酸酸碱碱
27、对对，Ka1Kb2Kw；Ka2Kb1 Kw。三元弱酸、弱碱的计算类似于二元弱酸、弱碱，三元弱酸、弱碱的计算类似于二元弱酸、弱碱，计算原理相同。如：计算原理相同。如：H3PO4第43页，共80页，编辑于2022年，星期三4343如如NaHnA类类 NaHCO3HCO3-=H+CO32-Ka2=5.6110-11HCO3-+H2O=H2CO3 +OH-由于由于Kb2 Ka2，作为碱占主导地位，作为碱占主导地位，溶液显溶液显碱性碱性。比较。比较离解常数离解常数Ka和和Kb的相对大小，便可以的相对大小，便可以确定确定酸式盐酸式盐水溶液的酸碱性。水溶液的酸碱性。三、两性物质的浓度计算三、两性物质的浓度计
28、算第44页，共80页，编辑于2022年，星期三4444经过比较复杂的运算，推导出计算经过比较复杂的运算，推导出计算酸式盐的酸式盐的c(H+)的近的近似计算公式：似计算公式：酸式盐酸式盐的水溶液，其的水溶液，其pH值与盐溶液的值与盐溶液的浓度浓度无关。无关。例如：例如：NaH2PO4Ka2 =6.2310-8Ka2 Kb3 溶液显酸性溶液显酸性（二元酸）（二元酸）第45页，共80页，编辑于2022年，星期三4545Na2HPO4Ka3 =2.2010-13Ka3 Kb,c(H+)10-7，溶液呈，溶液呈酸性酸性,如如HCOONH4当当KaKb,c(H+)pKa时，时，0 1，溶液中以，溶液中以A
29、c为主；为主；当当pH pKa时，时，0 1，溶液中以，溶液中以HAc为主；为主；2、多元弱酸、多元弱碱溶液、多元弱酸、多元弱碱溶液以二元弱酸草酸为例，草酸总共有以二元弱酸草酸为例，草酸总共有H2C2O4、HC2O4、C2O42 三种存在形式，有三个分布系三种存在形式，有三个分布系数，应有：数，应有：(H2C2O4)+(HC2O4)+(C2O42)1第56页，共80页，编辑于2022年，星期三5656草酸溶液中各种存在形式的草酸溶液中各种存在形式的分布系数分布系数与溶液与溶液pH值值的关系曲线图，的关系曲线图，如下如下（动画）：（动画）：1 2 3 4 5 6 7 pH1.00.80.60.4
30、0.20第57页，共80页，编辑于2022年，星期三5757同理可得同理可得H3PO4溶液的溶液的关系曲线图关系曲线图，如下：，如下：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 pH1.00.80.60.40.20第58页，共80页，编辑于2022年，星期三5858 由以上讨论可知：分布系数由以上讨论可知：分布系数只与酸碱的强只与酸碱的强度及溶液的度及溶液的pH值有关，而与其分析浓度值有关，而与其分析浓度(总浓度总浓度)无无关。关。第59页，共80页，编辑于2022年，星期三59597.5 缓冲溶液缓冲溶液 对比实验：对比实验：一升一升HAc+NaAc 混合液混合液 加加
31、0.01mol HCl或加或加0.01mol NaOHpH基本不变（基本不变（pH试纸检测）试纸检测）一升纯水一升纯水加加0.01mol HCl，pH=2 pH=7 pH=2加加0.01molNaOH，pH=12 pH=7 pH=12 0.1mol/L第60页，共80页，编辑于2022年，星期三6060实验证明：实验证明：HAc 与与 NaAc的的混混合合液液具具有有抗抗酸酸、抗抗碱碱、抗抗稀稀释释的的能能力力。NH3.H2O 与与NH4Cl 的的混混合合液液也也具具有有抗抗酸抗碱抗稀释的能力。酸抗碱抗稀释的能力。弱酸及其共轭碱弱酸及其共轭碱7.5.1 缓冲溶液的组成及缓冲原理缓冲溶液的组成及
32、缓冲原理 定义：由弱酸及其共轭碱所组成的具有抵抗少量酸、定义：由弱酸及其共轭碱所组成的具有抵抗少量酸、碱或稀释而保持碱或稀释而保持 pH 值基本不变的混合液，称为缓冲值基本不变的混合液，称为缓冲溶液。溶液。第61页，共80页，编辑于2022年，星期三6161 缓冲溶液的这种抗酸、抗碱、抗稀释的作用称为缓冲溶液的这种抗酸、抗碱、抗稀释的作用称为缓冲作用缓冲作用。例：例：HAc NaAc溶液溶液 HAc =H+Ac-NaAc Na+Ac-加酸、加碱时的缓冲原理：加酸、加碱时的缓冲原理：1、Ac-(NaAc）是抗酸成份。）是抗酸成份。2、HAc 是抗碱成份。是抗碱成份。第62页，共80页，编辑于20
33、22年，星期三6262 NH3.H2O =NH4+OH NH4Cl NH4+Cl 1、NH3.H2O是抗酸成份。是抗酸成份。2、NH4+(NH4Cl)是抗碱成份。是抗碱成份。弱酸及共轭碱称为缓冲对或缓冲系弱酸及共轭碱称为缓冲对或缓冲系。7.5.2 缓冲溶液的缓冲溶液的pH值值 NaAc Na+Ac-HAc =H+Ac-Ca-X X Cb+X第63页，共80页，编辑于2022年，星期三6363c(HAc)Ca c(Ac-)Cb715式式第64页，共80页，编辑于2022年，星期三6464NH3.H2O=NH4+OH NH4Cl NH4+Cl NH4+Ca NH3.H2OCb pH=14 pOH7
34、16式式第65页，共80页，编辑于2022年，星期三6565带入上式得：带入上式得：第66页，共80页，编辑于2022年，星期三6666例例：等等体体积积的的0.2mol/LHAc与与0.2mol/LNaAc混混合合，计算其计算其 pH值。值。解：解：例：在浓度各为例：在浓度各为0.1mol/L 的一升的一升HAc 和和Ac-的混合的混合溶液中分别加入溶液中分别加入0.01molHCl;0.01mol NaOH(设体积设体积不变不变)和稀释和稀释5倍后，问倍后，问pH 值变化如何？值变化如何？pH=4.75 lg（0.1/0.1）=4.75第67页，共80页，编辑于2022年，星期三6767解
35、：原来的解：原来的 pH=4.75 lg 0.1/0.1=4.75 加酸加酸后：后：HCl +NaAc =HAc +NaCl 0.01 0.01 pH=4.75 lg（0.11/0.09）=4.66 加碱加碱后：后：NaOH +HAc =NaAc +H2O 0.01 0.01 pH=4.75 lg（0.09/0.11）=4.84 稀释稀释5倍倍后后 pH=4.75 lg（0.02/0.02）=4.75第68页，共80页，编辑于2022年，星期三6868例：用例：用NaH2PO4和和Na2HPO4制备制备pH=7.51的缓冲溶的缓冲溶液，问液，问NaH2PO4和和Na2HPO4的浓度比是多少？的
36、浓度比是多少？解解：此此混混合合液液中中，NaH2PO4 是是酸酸，Na2HPO4是是碱碱。因为：因为：NaH2PO4 Na+H2PO4-H2PO4-=H+HPO42-Na2HPO4 2Na+HPO42-应查应查 H3PO4 的的 pK2=7.21 7.51=7.21 lg Ca/Cb lg Ca/Cb =-0.3 lg Cb/Ca =0.3 Cb/Ca =2 Na2HPO4浓度是浓度是NaH2PO4浓度的浓度的2倍。倍。第69页，共80页，编辑于2022年，星期三6969例：例：5ml 1mol/L NH3H2O和和15ml0.2mol/LNH4Cl混合，混合，计算混合液的计算混合液的pH.
37、Kb=1.76 10-5解：混合后，解：混合后，c(NH3H2O)=51/20=0.25 (mol/L)c(NH4Cl)=0.215/20 =0.15 (mol/L)pOH=pKb lg（Cb/Ca）=4.75 lg(0.25/0.15)=4.53pH=14 4.53=9.47第70页，共80页，编辑于2022年，星期三7070例例：将将0.3mol/L HAc 10ml和和 0.1mol/L NaOH 10ml 混合，计算溶液的混合，计算溶液的 pH。解：解：HAc +NaOH =NaAc +H2O生成的生成的c(NaAc)=0.110/(10+10)=0.05 (mol/L)剩余的剩余的c
38、(HAc)=(0.310-0.110)/20=0.1(mol/L)pH=4.75 lg(0.1/0.05)=4.45第71页，共80页，编辑于2022年，星期三7171例例：等等体体积积的的 0.2 mol/L NH3.H2O与与0.05mol/L HCl混合，计算溶液的混合，计算溶液的pH.解：解：NH3.H2O +HCl =NH4Cl +H2O c(NH4Cl)=0.05/2=0.025(mol/L)c(NH3.H2O)=(0.2-0.05)/2=0.075 (mol/L)pOH=4.75 lg(0.075/0.025)=4.27pH=14-4.27 =9.73第72页，共80页，编辑于2
39、022年，星期三72727.5.3 缓冲容量和缓冲范围缓冲容量和缓冲范围1、缓冲容量、缓冲容量：用来衡量缓冲能力的大小。用来衡量缓冲能力的大小。使使一一升升缓缓冲冲溶溶液液pH值值改改变变一一个个单单位位所所加加强强酸酸或强碱的物质的量。或强碱的物质的量。缓冲溶液的缓冲溶液的pH值决定于：值决定于：A：Ka（Kb）B：组分的缓冲比。：组分的缓冲比。外加酸、碱改变缓冲比，但不改变外加酸、碱改变缓冲比，但不改变Ka（Kb）第73页，共80页，编辑于2022年，星期三7373共轭酸碱对的总浓度越大，缓冲容量越大。共轭酸碱对的总浓度越大，缓冲容量越大。ca/cb或或cb/ca越接近越接近1缓冲容量越大
40、，为缓冲容量越大，为1时最大。时最大。例：下述两组例：下述两组HAcNaAc缓冲液浓度各为：缓冲液浓度各为：0.1:0.1 0.01:0.01 0.25:0.25 0.05:0.15 0.1:0.1 0.02:0.18第一组中第一组中的缓冲容量最大，的缓冲容量最大，第二组中第二组中的缓冲的缓冲容量最大。容量最大。缓冲容量的大小决定于：缓冲容量的大小决定于：酸与共轭碱（碱与共轭酸）的总浓度；酸与共轭碱（碱与共轭酸）的总浓度；缓冲比：缓冲比：ca/cb或或cb/ca。第74页，共80页，编辑于2022年，星期三74742、缓缓冲冲范范围围：缓缓冲冲作作用用的的有有效效的的pH范范围围称称为为缓缓冲
41、冲范围。范围。共轭酸碱对：共轭酸碱对：ca/cb=1:10 pH=pKa+1 ca/cb=10:1 pH=pKa 1 所以：所以：pH=pKa 1 当溶液稀释时，缓冲比值虽然不变，当溶液稀释时，缓冲比值虽然不变，pH值不变，值不变，但总浓度降低，因而缓冲容量将减小。但总浓度降低，因而缓冲容量将减小。总浓度选在：总浓度选在：0.050.5 mol/L 之间之间缓冲比：缓冲比：1/10 10 之间之间第75页，共80页，编辑于2022年，星期三75757.5.4 缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制1、选择缓冲对的原则、选择缓冲对的原则pKa接近于接近于pH,pKb 接近于接近于pOH ；总浓度大总浓度大
42、；缓冲比为缓冲比为1时，缓冲容量最大。时，缓冲容量最大。所所选选的的缓缓冲冲溶溶液液不不能能与与反反应应物物或或产产物物发发生生作作用用，药用缓冲溶液还必须考虑是否有毒。药用缓冲溶液还必须考虑是否有毒。第76页，共80页，编辑于2022年，星期三7676例：配制例：配制pH 为为5 的缓冲溶液，选下列哪种缓冲对的缓冲溶液，选下列哪种缓冲对好？好？HAc NaAc NH3.H2O NH4Cl pKa=4.75 pKb=4.75 H2CO3 NaHCO3 H3PO4 NaH2PO4 pKa1=6.37 pKa1=2.12解：因解：因HAc的的pKa最接近于最接近于5，应选，应选HAcNaAc第77
43、页，共80页，编辑于2022年，星期三77772、有关计算、有关计算例：今需例：今需pH=5.0的缓冲溶液一升，应如何配制？的缓冲溶液一升，应如何配制？解：应选缓冲对解：应选缓冲对HAc NaAc因为因为 pH=pKa lg（ca/cb）5.0=4.75 lg（ca/cb）lg（ca/cb）=-0.25 lg（cb/ca）=0.25 cb/ca=1.78第78页，共80页，编辑于2022年，星期三7878若选用若选用0.1mol/L 的的HAc 和和NaAc来混合，来混合，则：则：ca =0.1Va/V总总 cb=0.1Vb/V总总 cb 0.1Vb/V总总 =ca 0.1Va/V总总 cb/
44、ca=Vb/Va=1.78 Vb=1.78Va 因总体积为因总体积为1000ml，Vb=1000-Va 1000-Va=1.78Va Va=360(ml)Vb=640(ml)第79页，共80页，编辑于2022年，星期三7979例：配制例：配制pH=9.0的缓冲溶液，应在的缓冲溶液，应在500ml 0.1mol/L 的氨水中加入固体的氨水中加入固体NH4Cl多少克？多少克？解：解：pH=9.0 pOH=5.0 pOH=pKb lg（0.1/ca）5.0=4.75 lg（0.1/ca）lg（ca/0.1）=0.25 ca/0.1=1.78 ca=0.178 (mol/L)0.1780.553.5=4.76(g)作业：作业：3、5、9(1,3,4,5,7,8)、10、13、14第80页，共80页，编辑于2022年，星期三8080