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1、3-2-5 解离平衡的移动同离子效解离平衡的移动同离子效应应2-解离平衡的移动同离子效应解离平衡的移动同离子效应同离子效应同离子效应在弱电解质溶液中，加入在弱电解质溶液中，加入含有相同离子的易溶强电解质，使弱电解含有相同离子的易溶强电解质，使弱电解质解离度降低的现象质解离度降低的现象 HOAc H+OAc-NaOAc Na+OAc-有红有红橙橙黄，平衡向左移动黄，平衡向左移动演示实验演示实验:HOAc溶液溶液+甲基橙甲基橙 再加入再加入 NaOAc12/29/2022例例在在0.10molL-1NH3H2O溶液中溶液中,加入加入固体固体NH4Cl,使其浓度为使其浓度为0.10molL-1,计算
2、计算溶液中溶液中c(H+)、NH3H2O的解离度的解离度x=1.810-5c(OH-)=1.810-5 molL-1Kb=1.810-5x(0.10+x)0.10-x 0.10 x 0.10=1.810-5因为因为 (c/c )/Kb=0.10/(1.810-5)500所以所以 0.10-x0.10,0.10+x0.10解：解：NH3H2O NH4 +OH-平衡浓度平衡浓度/(molL-1)0.10-x 0.10+x x+12/29/2022例例在在0.10molL-1NH3H2O溶液中溶液中,加入加入固体固体NH4Cl,使其浓度为使其浓度为0.10molL-1,计算计算溶液中溶液中c(H+)
3、、NH3H2O的解离度。的解离度。解：解：NH3H2O NH4 +OH-平衡浓度平衡浓度/(molL-1)0.10-x 0.10+x x+c(OH-)=1.810-5 molL-11.010-14 1.810-5c(H+)=molL-1=5.610-10 molL-11.810-5 0.10=100%=0.018%未加未加NH4Cl的的0.10molL-1NH3H2O溶液溶液 1.34%,即即由于同离子效应，使由于同离子效应，使降低降低 利用同离子效应利用同离子效应,调节溶液的酸碱性调节溶液的酸碱性,可控制弱电解质溶液中有关离子的浓度，可控制弱电解质溶液中有关离子的浓度，进行金属离子的分离和提
4、纯。进行金属离子的分离和提纯。12/29/2022第三节 缓冲溶液一.什么叫缓冲溶液 例1在1升纯水中分别加入1mol.L-1HCl0.1mL(2滴)或1mol.L-1的NaOH溶液0.1mL(2滴),试计算溶液的pH变化.(先判断)解：加入1mol.L-1的HCl0.1mLM1V1=M2V2 M2=M1V1/V2=110-4/(1+10-4)=110-4mol.L-1 pH=-lg H+=-lg110-4=4.0 pH=7.0-4.0=3.0加入1mol.L-1的NaOH0.1mLM3=M1V1/V3=110-4/(1+10-4)=110-4mol.L-1 pOH=-lg H+=-lg110
5、-4=4.0 pH=14-4=10.0 pH=7.0-10.0=-3.0例2在1升HAc和NaAc的溶液中(两种溶液的浓度均为0.1mol.L-1)，分别加入1mol.L-1HCl1mL(20滴)或1mol.L-1的NaOH溶液1mL(20滴),试计算溶液的pH变化。(先判断)解：求原溶液的pH值 HAc H+Ac-(NaAc=Na+Ac-)c(开始)0.1 0 0.1 mol.L-1c(平衡)0.1-x x 0.1+x mol.L-1K(HAc)=c(H+)c(Ac-)/c(HAc)=x(0.1+x)/(0.1-x)=1.810-5 mol.L-1 c(H+)=x=1.810-5 mol.L
6、-1 pH=-lgc(H+)=-lg1.810-5=4.74加入1mL1mol.L-1的HCl,立刻生成10-3molHAc HAc H+Ac-c(开始)0.1+10-3 0 0.1-10-3 mol.L-1c(平衡)0.1+10-3-y y 0.1-10-3+y mol.L-1 K(HAc)=c(H+)c(Ac-)/c(HAc)=y(0.1-10-3+y)/(0.1+10-3-y)=1.810-5 mol.L-1 c(H+)=y=1.8410-5 mol.L-1 pH=-lgc(H+)=-lg1.8410-5=4.73 pH=4.74-4.73=0.01变化很小加入1mL1mol.L-1的N
7、aOH,立刻生成10-3mol NaAc HAc H+Ac-c(开始)0.1-10-3 0 0.1+10-3 mol.L-1c(平衡)0.1-10-3-z z 0.1+10-3+z mol.L-1 K(HAc)=c(H+)c(Ac-)/c(HAc)=z(0.1+10-3+z)/(0.1-10-3-z)=1.810-5 mol.L-1 c(H+)=z=1.7610-5 mol.L-1 pH=-lgc(H+)=-lg1.7610-5=4.75 pH=4.74-4.75=-0.01变化很小一、缓冲溶液的定义一、缓冲溶液的定义实验：在一试管中放入实验：在一试管中放入10毫升毫升0.1molL-1HAc
8、溶液溶液和和10毫升毫升0.1molL-1NaAc溶液，混合后，用甲基红溶液，混合后，用甲基红作指示剂作指示剂(变色范围变色范围pH=4.46.2颜色红颜色红黄黄)分成四分成四份，一份加份，一份加1滴滴2molL-1HCl，另一份加另一份加1滴滴2molL-1NaOH，第三份入等体积的水稀释，第四份做比较。第三份入等体积的水稀释，第四份做比较。结果颜色均无变化。即溶液的结果颜色均无变化。即溶液的pH值基本不变。值基本不变。1.什么叫缓冲溶液什么叫缓冲溶液这种能抵抗外来少量强酸、强碱或稀释的影响，而这种能抵抗外来少量强酸、强碱或稀释的影响，而能保持能保持pH值基本不变的溶液叫做值基本不变的溶液叫
9、做缓冲溶液缓冲溶液。缓冲溶。缓冲溶液的这种作用叫做液的这种作用叫做缓冲作用缓冲作用。(二二)缓冲溶液的组成缓冲溶液的组成缓冲溶液一般是缓冲溶液一般是由两种物质组成由两种物质组成的：的：弱酸及其盐：弱酸及其盐：HAc-NaAc弱碱及其盐：弱碱及其盐：NH3NH4Cl酸式盐及其次级盐：酸式盐及其次级盐：H2PO4-HPO42-盐的存在就是提供同离子效应。盐的存在就是提供同离子效应。按按照照酸酸碱碱质质子子理理论论来来看看，实实际际上上均均为为弱酸和其共轭碱。弱酸和其共轭碱。如：如：HAcAc NH3NH4+因因此此缓缓冲冲溶溶液液是是由由弱弱酸酸与与共共轭轭碱碱（或或弱碱与共轭酸）构成的体系弱碱与
10、共轭酸）构成的体系。二、缓冲溶液的作用原理二、缓冲溶液的作用原理 以以HAcNaAc为例：为例：加加少量少量H+，平衡平衡，使，使H+，pH值几乎不变。值几乎不变。抗酸抗酸抗酸抗酸成分成分成分成分加加少量少量OH-，平衡平衡，补充减少的，补充减少的H+，pH值几值几乎不变。乎不变。抗碱抗碱抗碱抗碱成分成分成分成分加加少量水，少量水，H+、Ac-，同离子效应同离子效应 ，平衡，平衡，pH值几乎不变。值几乎不变。三、缓冲溶液的三、缓冲溶液的p pH值计算值计算对弱酸和其盐体系对弱酸和其盐体系 如如果果用用CHA和和CA-分分别别表表示示缓缓冲冲溶溶液液中中弱弱酸酸HA的的浓浓度度和和共共轭轭碱碱A
11、一一的的浓浓度度，则则缓冲溶液缓冲溶液pH值计算公式值计算公式为：为：该公式又称为该公式又称为缓冲公式缓冲公式1.c(H+)=Kac(酸)/c(盐)pH=pKa-lgc(酸)/c(盐)c(OH-)=Kbc(碱)/c(盐)pOH=pKa-lgc(碱)/c(盐)2.pH值首先取决于Ki，其次与有关c(酸)/c(盐)判断影响大小3.稀释，体积扩大，c(酸)和c(盐)同样倍数减小，溶液的pH值不变式中式中CA-/CHA,称为称为缓冲比缓冲比（CACHA）称为称为缓冲溶液的总浓缓冲溶液的总浓度度缓冲公式表明缓冲公式表明：缓冲溶液的缓冲溶液的pH值取值取决于弱酸的决于弱酸的Ka和组成缓冲溶液的盐和组成缓冲
12、溶液的盐的浓度和酸的浓度的比值的浓度和酸的浓度的比值。4.影响缓冲溶液影响缓冲溶液pH值的因素值的因素 pH值决定于缓冲系中共轭酸的值决定于缓冲系中共轭酸的Ka和缓冲和缓冲比即比即共轭碱共轭碱 共轭酸共轭酸。同一缓冲系同一缓冲系，pH值只决定于缓冲比值只决定于缓冲比。B-HB=1时，则时，则pH=pKa。少量稀释，少量稀释，pH值不变；值不变；5.缓冲范围缓冲范围pH=pKa1 有效缓冲范围有效缓冲范围缓冲比缓冲比1：1时，时，最大，最大，pH=pKa。缓冲比大于缓冲比大于10：1或小于或小于1：10时，时，缓冲溶液已失去缓冲能力。缓冲溶液已失去缓冲能力。不同缓冲系，不同缓冲系，pKa不同缓冲
13、范围不同。不同缓冲范围不同。例：计算由例：计算由0.0.080mol/LHAc溶液和溶液和0.20mol/LNaAc等体积混合成缓冲溶等体积混合成缓冲溶液的液的pH值。（值。（Ka1.8 10-5 ）解解：由由于于等等体体积积混混合合后后溶溶液液的的体体积积增增大大一一倍倍，在在缓缓冲冲溶溶液液中中，各各物物质质浓浓度度发发生变化（为它们原浓度的一半）生变化（为它们原浓度的一半）CHAc=0.08/2=0.04 mol/L CAc-=0.2/2=0.1 mol/L 由缓冲公式，得：由缓冲公式，得：对弱碱和其盐体系对弱碱和其盐体系 同理，可以得到弱碱及其盐所组成同理，可以得到弱碱及其盐所组成的缓
14、冲溶液的的缓冲溶液的OH浓度和浓度和PH值的计值的计算公式：算公式：例：计算例：计算0.050mol/LNH30.10mol/LNH4Cl缓冲溶液的缓冲溶液的PH值。值。解解：此此体体系系中中弱弱酸酸是是NH4+，共共轭轭碱碱是是NH3，已知已知Kb(NH3)=1.79 10-5 则则Ka=Kw/Kb=1.0 10-14/1.79 10-5=5.59 10-10 PKa=lgKa=lg(5.59 10-10)=9.25 PH Pka+lg(C(NH3)/C(NH4+)=9.25 lg(0.050/0.10)=8.95例例:取取0.1mol/L NaH2PO410ml 与与0.20mol/L N
15、a2HPO41.0ml混合，已知该缓冲溶液中共混合，已知该缓冲溶液中共轭酸的轭酸的pKa=7.21，求此混合溶的求此混合溶的pH值值。解解：在在该该缓缓冲冲溶溶液液中中共共轭轭酸酸碱碱的的物物质质的的量分别为：量分别为：n(H2PO4-)=100.1=1.0 (mmol)n(HPO42-)=1.00.2=0.2 (mmol)四、缓冲容量四、缓冲容量缓冲溶液只能抵抗少量的外来强酸、缓冲溶液只能抵抗少量的外来强酸、强碱的作用。当加入大量的强酸或强强碱的作用。当加入大量的强酸或强碱时，溶液的抗酸、抗碱成分被消耗碱时，溶液的抗酸、抗碱成分被消耗尽，缓冲作用就失去，溶液的尽，缓冲作用就失去，溶液的pHp
16、H值必值必然变化很大。然变化很大。但从这一点也可以看出，缓冲体系的但从这一点也可以看出，缓冲体系的缓冲能力是有限的。缓冲能力是有限的。1.首先选择适当的缓冲系，使所配缓冲溶液的 pH 在所选择的缓冲系的缓冲范围之内，并尽可能与其共轭酸的 pKa 接近，以保证缓冲系在总浓度一定时，具有较大缓冲能力；2.缓冲溶液的pH值应在所要求范围内 pH=pKa1 pOH=pKb1 3.要有适当大的总浓度（一般为 0.05 0.2 moldm3之间），以使所配缓冲溶液有较大缓冲能力。4.pH计校正。计校正。四、缓冲溶液的选择和配制5.5.计算所需缓冲对的量计算所需缓冲对的量选选定定缓缓冲冲对对并并确确定定了了
17、其其总总浓浓度度后后，计算所需弱酸和其共轭溶液的体积计算所需弱酸和其共轭溶液的体积V 一般为方便计算和配制，常使用相一般为方便计算和配制，常使用相同浓度的共轭酸、碱溶液，分别取不同浓度的共轭酸、碱溶液，分别取不同体积混合配制缓冲溶液。同体积混合配制缓冲溶液。6.6.按照计算结果，分别取两种溶液混按照计算结果，分别取两种溶液混合配制缓冲溶液合配制缓冲溶液。如如果果是是由由HA和和NaA两两种种溶溶液液混混合合制制得得的的缓缓冲冲溶溶液液，并并且且两两种种溶溶液液的的浓浓度度相相同同，则则两两种种溶溶液液所所取取的的体体积积VHA和和VNaA与溶液的与溶液的pH值关系为：值关系为：例：如何配制例：
18、如何配制pH5.0，具有中等缓具有中等缓冲能力的缓冲溶液冲能力的缓冲溶液10001000ml？解：解：(1)(1)选择缓冲对：选择缓冲对：缓冲溶液的缓冲溶液的PHPH值为值为5.05.0，而，而HAc的的PKa4.75，接近所配缓冲溶液的接近所配缓冲溶液的PH值值(5.0)，故选用故选用HAcNaAc缓冲对。缓冲对。(2)(2)确定总浓度：确定总浓度：根据要求配制具有中等缓冲能力，根据要求配制具有中等缓冲能力，并考虑计算方便，设并考虑计算方便，设HAc和和NaAc溶溶液的浓度相同。液的浓度相同。故选用故选用0.10.1mol/LHAc和和0.10.1mol/LNaAc溶液来配制。溶液来配制。(
19、3)(3)计算所需的计算所需的HAc 和和NaAc溶液的体溶液的体积积设加入设加入Vml NaAc，则需加入则需加入(1000-V)ml HAc根据根据则则V640ml1000V1000640360ml将将360ml 0.10mol/LHAc溶液与溶液与640ml 0.10mol/LNaAc溶液混合就溶液混合就可配得可配得1000ml PH为为5的缓冲溶液。的缓冲溶液。常见的缓冲溶液常见的缓冲溶液如弱酸与弱酸盐、弱碱与弱碱盐等混合液，如弱酸与弱酸盐、弱碱与弱碱盐等混合液，多元弱酸组成的两种不同酸度的盐混合液多元弱酸组成的两种不同酸度的盐混合液缓冲溶液缓冲溶液pKipH值范围值范围HOAc-Na
20、OAc4.763.65.6NH3H2O-NH4Cl4.768.310.3NaHCO3-Na2CO310.339.211.0KH2PO4-K2HPO47.205.98.0H3BO3-Na2B4O79.27.29.212/29/2022 缓冲溶液不仅在工程技术中有重要应用，而且与人类生命活动也有重要关系。在电子半导体器件加工清洗中，常用 HF-NH4F 混合液来除去硅片表面多余的氧化物(SiO2)；电镀金属所用的电镀液常用缓冲溶液来控制其 pH；在农业改良土壤或施肥过程中，必须考虑不破坏土壤中的天然缓冲溶液；人体的各种体液更是先天的、精确的缓冲溶液，它们的 pH 必须在一定范围内才能使相应机体的各
21、项生理活动保持正常，如人体的唾液、血液和尿液的 pH 分别在 6.5 7.5，7.35 7.45 和 4.8 8.4 才是正常的。四、缓冲溶液的重要作用缓冲溶液在医学上的意义缓冲溶液在医学上的意义血液血液pH=7.35 7.45，由多种缓冲对起作用。由多种缓冲对起作用。其中其中 浓度最高，缓冲能力最大。浓度最高，缓冲能力最大。抗酸抗酸成分成分抗碱抗碱成分成分正常血浆内正常血浆内，缓冲比为缓冲比为 碳酸缓冲系pH值计算公式:正常血浆正常血浆pH=7.4酸中毒：酸中毒：pH 7.456.1例例.4 某温度时，NH3 在水溶液中的解离常数 Kb=1.79105，试计算750 cm3 的 0.10 moldm3 氨水和 250 cm3 的 0.10 moldm3 的 HC1 溶液相混合后的 pH。解：解：n(NH3)=c(NH3)V(NH3)=0.075 mo1 n(HC1)=c(HC1)V(HC1)=0.025 mo1 混合前 NH3 和 HC1 的物质的量分别为混合后发生化学反应，反应后生成 0.025 mo1 的 NH4C1，NH3过量了0.050 mol，NH4C1 与过量 NH3 组成缓冲溶液，此时溶液中：NH3 的 pKb=4.75NH4+的 pKa=pKw pKb=14 4.75=9.25