常用酸碱溶液的质子条件式优秀PPT.ppt

常用酸碱溶液的质子条件式1你现在浏览的是第一页，共82页2你现在浏览的是第二页，共82页1.一元弱酸一元弱酸(HA)的的H+的计算的计算质子条件式质子条件式:H+=A-+OH-若将若将 代入精确表达式代入精确表达式展开得一元三次方程展开得一元三次方程H+3+KaH+2-(Kaca+Kw)H+-KaKw=0代入平衡关系式代入平衡关系式精确表达式：精确表达式：3你现在浏览的是第三页，共82页若若:Ka c 20Kw(10-12.7),忽略忽略Kw(即忽略水的即忽略水的酸性酸性)HA=ca-A-=ca-(H+-OH-)ca-H+得近似式得近似式:展开展开:H+2+KaH+-ca Ka=0若若 20KwKa/c=10-1.26/0.20=10-0.56 2.510-3故应用近似式故应用近似式:解一元二次方程解一元二次方程:H+=10-1.09,则则pH=1.09如不考虑酸的离解如不考虑酸的离解(用最简式用最简式:pH=0.98),),则则 Er=29%7你现在浏览的是第七页，共82页2.一元弱碱一元弱碱(A-)溶液的溶液的OH-计算计算质子条件质子条件:H+HA=OH-引入平衡关系引入平衡关系:OH-=精确表达式精确表达式:若若:K Kb b c cb b 20 20K Kw w(10(10-12.7-12.7),),忽略忽略K Kw w(水的碱性水的碱性)近似式近似式:若若 0.05,(即即Kb/cb Ka2,HA-c(HA)(若若 pKa 3.2,则则 5%)又又:Ka2 c(HA-)20Kw,得得 近似式近似式:精确表达式精确表达式:12你现在浏览的是第十二页，共82页 近似式近似式:如果如果 c(HA-)/Ka120,则则“1”可略可略,得得 最简式最简式:(若若c/Ka120,Ka2c20Kw,即使即使Ka1与与Ka2相近相近,也可使用最简式计算也可使用最简式计算)13你现在浏览的是第十三页，共82页14你现在浏览的是第十四页，共82页15你现在浏览的是第十五页，共82页例例3 3 计算计算0.050molL-1 NaHCO3溶液溶液的的pH.解解:pKa1=6.38,pKa2=10.25 pKa=3.87 3.2,HA-c(HA-)Ka2 c=10-10.25 0.050=10-11.55 20Kw c/Ka1=0.050/10-6.38=105.08 20故可用最简式故可用最简式:H+=10-8.32 molL-1 pH=8.32 16你现在浏览的是第十六页，共82页例例4 计算计算0.033molL-1 Na2HPO4溶液溶液的的pH.pKa1 pKa3:2.16,7.21,12.32解解:Ka3 c=10-12.32 0.033=10-13.80 Kw c/Ka2=0.033/10-7.21=105.73 20故故:(若用最简式若用最简式,pH=9.77,Er=22%)pH=9.6617你现在浏览的是第十七页，共82页 氨基乙酸氨基乙酸(甘氨酸甘氨酸)NH2CH2COOH NH3+CH2COOH NH3+CH2COO-NH2CH2COO-pKa1=2.35 pKa2=9.78 H2A+H+A-A-氨基乙酸氨基乙酸 氨基乙酸氨基乙酸 氨基乙酸氨基乙酸 阳离子阳离子 双极离子双极离子 阴离子阴离子等电点时等电点时:H2A+=A-H+-H+H+H+甘氨酸溶液的甘氨酸溶液的pH与其等电点时的与其等电点时的pH(即即pI)是否相等是否相等?18你现在浏览的是第十八页，共82页19你现在浏览的是第十九页，共82页蛋白质基本结构单位蛋白质基本结构单位氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸结构式结构式pKa等点电等点电pH甘氨酸甘氨酸Glycine HH-C-COO-+NH32.349.605.97丝氨酸丝氨酸Serine HHO-CH2-C-COO-+NH32.219.155.68丙氨酸丙氨酸Alanine H CH3-C-COO-+NH32.349.696.0220你现在浏览的是第二十页，共82页 氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸结构式结构式pKa等点电等点电pH缬氨酸缬氨酸Valine CH3H CH3-CH-C-COO-+NH32.329.625.97谷氨酸谷氨酸GlutamicAcid HHOOC-CH2-CH2-C-COO-+NH32.194.259.673.22赖氨酸赖氨酸Lysine HH3N+-C4H8-C-COO-+NH32.188.9510.539.7421你现在浏览的是第二十一页，共82页蛋白质的等电点蛋白质的等电点(pI)鱼精蛋白鱼精蛋白12.0 12.4胰岛素胰岛素5.30 5.35细胞色素细胞色素C9.7血清甲种血清甲种球蛋白球蛋白5.1肌红蛋白肌红蛋白7.0血清蛋白血清蛋白4.80 4.85血清丙种血清丙种球蛋白球蛋白6.3 7.3胃蛋白酶胃蛋白酶2.71 3.00血清乙种血清乙种球蛋白球蛋白5.6丝蛋白丝蛋白2.0 2.422你现在浏览的是第二十二页，共82页4.弱碱弱碱(A-)+弱酸弱酸(HB)溶液的溶液的pH(Ka(HA)Ka(HB)质子条件质子条件:H+HA=B-+OH-精确表达式精确表达式:近似式近似式:最简式最简式:若若c(HB)=c(A-),(与两性物相同与两性物相同)23你现在浏览的是第二十三页，共82页例例5 计算计算0.10molL-1 Ac-+0.20molL-1 H3BO3 溶液的溶液的pH.解：解：Ka(HAc)=10-4.76,Ka(H3BO3)=10-9.24 pH=6.8524你现在浏览的是第二十四页，共82页25你现在浏览的是第二十五页，共82页26你现在浏览的是第二十六页，共82页5.多元弱酸多元弱酸(碱碱)溶液的溶液的pH计算计算以二元酸以二元酸(H2A)为例为例质子条件质子条件:H+=HA-+2A2-+OH-精确式：精确式：若若 /H+0.05,则该项可略则该项可略.近似式近似式：以下与一元酸的计算方法相同以下与一元酸的计算方法相同.大部分多元酸均可按一大部分多元酸均可按一元酸处理元酸处理,忽略第二步及以后各步的离解忽略第二步及以后各步的离解.27你现在浏览的是第二十七页，共82页28你现在浏览的是第二十八页，共82页6.强酸强酸(HCl)、强碱强碱(NaOH)溶液的溶液的pH计算计算强酸强酸(HCl)质子条件质子条件:H+=c(HCl)+OH-一般情况一般情况:H+=c(HCl)强碱强碱(NaOH)质子条件质子条件:H+c(NaOH)=OH-一般情况一般情况:OH-=c(NaOH)c(NaOH)10-6molL-1 则可以忽略水的碱性则可以忽略水的碱性.29你现在浏览的是第二十九页，共82页30你现在浏览的是第三十页，共82页7.强碱强碱(NaOH)+弱碱弱碱(A-)的的pH计算计算质子条件质子条件:H+HA+c(NaOH)=OH-近似式近似式:忽略弱碱的离解忽略弱碱的离解:最简式：最简式：OH-c(NaOH)31你现在浏览的是第三十一页，共82页例例 6 计算计算20.00 ml 0.1000molL-1 HA(pKa=7.00)+20.04 ml 0.1000molL-1 NaOH的的pH.解方程得解方程得解解：先按简化式，先按简化式，弱碱弱碱A A 解离的解离的OHOH 不能忽略不能忽略，32你现在浏览的是第三十二页，共82页33你现在浏览的是第三十三页，共82页34你现在浏览的是第三十四页，共82页35你现在浏览的是第三十五页，共82页36你现在浏览的是第三十六页，共82页37你现在浏览的是第三十七页，共82页38你现在浏览的是第三十八页，共82页39你现在浏览的是第三十九页，共82页40你现在浏览的是第四十页，共82页41你现在浏览的是第四十一页，共82页42你现在浏览的是第四十二页，共82页8.强酸强酸(HCl)+弱酸弱酸(HA)的的pH计算计算:质子条件质子条件:H+=c(HCl)+A-+OH-近似式近似式:忽略弱酸的离解忽略弱酸的离解:最简式最简式：H+c(HCl)H2SO4为何体系？为何体系？43你现在浏览的是第四十三页，共82页计算方法：计算方法：(1)先按最简式计算先按最简式计算OH-或或H+.(2)再计算再计算HA或或A-,看其是否可以忽看其是否可以忽 略略.如果不能忽略如果不能忽略,再按近似式计算再按近似式计算.44你现在浏览的是第四十四页，共82页9.两弱酸两弱酸(HA+HB)溶液溶液H+=两弱碱溶液类似处理两弱碱溶液类似处理.45你现在浏览的是第四十五页，共82页以以HA、A-、H2O为零水准为零水准 H+HAA=OH-+A-HA ca=HAHA+A-HA即即 A-HA=ca-HAHA，代入上式，代入上式ca=HAA+HAHA+H+-OH-=HA+H+-OH-可得可得 HA=ca H+OH-10.共轭酸碱体系共轭酸碱体系(HA+A-)的的pH计算计算46你现在浏览的是第四十六页，共82页类似地，将类似地，将cb=A-A+HAA代入质子条件式，代入质子条件式，可得可得 A-=cb+H+-OH-代入平衡关系代入平衡关系,得精确式：得精确式：47你现在浏览的是第四十七页，共82页酸性酸性,略去略去OH-(近似式近似式)碱性碱性,略去略去H+:(近似式近似式)若：若：ca OH-H+，cb H+-OH-则得最简式：则得最简式：计算方法计算方法:(1)先按最简式计算先按最简式计算H+.(2)再将再将OH-或或H+与与ca、cb比较比较,看忽略是否合理看忽略是否合理.48你现在浏览的是第四十八页，共82页例例7 计算以下溶液的计算以下溶液的pH(a)0.040 molL-1 HAc 0.060 molL-1 NaAc解解(a)先按最简式先按最简式:caH+,cbH+结果合理结果合理,pH=4.9449你现在浏览的是第四十九页，共82页(b)0.080molL-1二氯乙酸二氯乙酸 0.12molL-1二氯乙酸钠二氯乙酸钠 解解(b)先用最简式先用最简式 应用近似式应用近似式:解一元二次方程解一元二次方程：H+=10-1.65 molL-1,pH=1.65 50你现在浏览的是第五十页，共82页例例8 在在20.00mL 0.1000molL-1 HA(Ka=10-7.00)溶液中溶液中,加入加入0.1000molL-1 NaOH溶液溶液 19.96mL,计算计算pH.解解:ca=10-4.00 molL-1 cb=10-1.30molL-1 先按最简式先按最简式,OH-=10-4.30 molL-1 应用近似式应用近似式:解一元二次方程解一元二次方程:OH-=10-4.44 molL-1 pH=9.5651你现在浏览的是第五十一页，共82页酸碱溶液酸碱溶液H+计算小结计算小结一一.一元弱酸一元弱酸(碱碱):HA(A-)多元弱酸多元弱酸(碱碱):HnA(An-)二二.两性物质两性物质:HA-类两性物质类两性物质:A-+HB三三.混合酸碱混合酸碱:强强+弱、弱弱、弱+弱弱四四.共轭酸碱共轭酸碱:HA+A-判断条件判断条件,确定用近确定用近似式或最似式或最简式简式.先用最简式先用最简式计算计算,再看是再看是否合理否合理.52你现在浏览的是第五十二页，共82页复杂酸碱体系溶液中复杂酸碱体系溶液中酸碱形态酸碱形态的计算的计算例例9 9 10mL 0.20molL-1 HCl 溶液溶液,与与10mL0.50molL-1 HCOONa和和2.010-4 molL-1 Na2C2O4 溶液混和溶液混和,计算溶计算溶液中的液中的C2O42-.已知已知:pKa(HCOOH)=3.77;H2C2O4 的的 为为1.25,4.29 53你现在浏览的是第五十三页，共82页解解(方法一方法一)混和后发生了酸碱中和反应混和后发生了酸碱中和反应,可忽略可忽略Na2C2O4 消耗的消耗的H+.c(HCOOH)=0.10 molL-1,c(HCOO-)=0.15 molL-1 C2O42-=c(C2O42-)x(C2O42-)=3.210-5 (molL-1)54你现在浏览的是第五十四页，共82页(方法二方法二)混和后不考虑发生反应混和后不考虑发生反应Zero Level:HCl，HCOO-，C2O42-，H2OPCE:H+HCOOH+HC2O4-+2H2C2O4 =OH-+c(HCl)混和后混和后,c(HCl)=0.10 molL-1 c(HCOO-)=0.25 molL-1 解得解得:H+=10-3.95 molL-1 C2O42-=3.210-5molL-1 55你现在浏览的是第五十五页，共82页3.4 酸碱缓冲溶液酸碱缓冲溶液3.4.1 缓冲容量缓冲容量使使1L溶液的溶液的pH增加增加dpH单位时所需强碱单位时所需强碱db mol 使使1L溶液的溶液的pH减少减少dpH单位时所需强酸单位时所需强酸da mol或是或是56你现在浏览的是第五十六页，共82页质子条件质子条件:H+b=A-+OH-HA-A-体系：体系：HA(c)+OH-(b)根据根据 和和 换算得换算得:57你现在浏览的是第五十七页，共82页强酸强酸:H+=2.3H+=2.3c(HCl)(pH11)HA A-:HA A-=2.3c x1x0 1.c,c增大则增大则 增大增大 2.H+=Ka，即，即 pH=pKa时时 max=0.575 c3.缓冲范围缓冲范围:pKa-1 pH pKa+1共轭体系缓冲容量的特点：共轭体系缓冲容量的特点：58你现在浏览的是第五十八页，共82页2.884.76pKaH+0.1molL-1HAc 0.1molL-1Ac-8.88OH-HAc+Ac-0.1molL-1HAc 溶液的溶液的 -pH曲线曲线59你现在浏览的是第五十九页，共82页 pKa-1x1=0.9,x0=0.1 =0.36 maxpKa+1x1=0.1,x0=0.9 =0.36 maxpKa-2x1=0.99,x0=0.01 =0.04 maxpKa+2x1=0.01,x0=0.99 =0.04 max60你现在浏览的是第六十页，共82页3.4.2 缓冲溶液的选择缓冲溶液的选择1.有较大的缓冲能力有较大的缓冲能力:c 较大较大(0.011molL-1);pHpKa,即即ca:cb1:14.5 6810HAc NaAc:pKa=4.76 (pH 45.5)NH4Cl NH3:pKb=4.75 (pH )(CH2)6N4 (CH2)6N4H+:pKb=8.87 (pH )2.不干扰测定不干扰测定:例如例如EDTA滴定滴定Pb2+时时,不用不用HAc-Ac-控制控制pH.61你现在浏览的是第六十一页，共82页3.4.3 缓冲溶液的配制方法缓冲溶液的配制方法 1.按比例加入按比例加入HA和和A(NaAc+HAc,NH4Cl+NH3);2.溶液中溶液中H+大大,加过量加过量A-,溶液中溶液中OH-大大,加过量加过量HA;3.溶液中有溶液中有HA,可加可加NaOH中和一部分中和一部分,溶液中有溶液中有A-,可加可加HCl中和一部分中和一部分.缓冲溶液缓冲溶液浓度的计算浓度的计算方法有方法有:缓冲容量法缓冲容量法、缓冲缓冲溶液溶液pH计算式法计算式法、及、及摩尔分数法摩尔分数法.62你现在浏览的是第六十二页，共82页配制缓冲溶液的计量方法配制缓冲溶液的计量方法 缓冲容量法缓冲容量法:(引入酸碱均适用引入酸碱均适用)1.根据引入的酸根据引入的酸(碱碱)量求量求2.根据所需根据所需pH求总浓度求总浓度c：=2.3c x0 x13.按按x0与与x1的比值配成总浓度为的比值配成总浓度为c 的缓冲溶液的缓冲溶液.例例10 欲制备欲制备200 mL pH=9.35 的的NH3-NH4Cl 缓冲溶液，缓冲溶液，且使该溶液在加入且使该溶液在加入1.0 mmol 的的HCl或或NaOH时，时，pH的改的改变不大于变不大于0.12单位，需用多少克单位，需用多少克NH4Cl 和多少毫升和多少毫升1.0 molL-1 氨水？氨水？63你现在浏览的是第六十三页，共82页解：解：又又m(NH4Cl)=cx(NH4+)V MV(NH3)=c x(NH3)V/c(NH3)64你现在浏览的是第六十四页，共82页缓冲溶液缓冲溶液pH计算式法计算式法(确定引入酸或碱时确定引入酸或碱时):1.按所需按所需pH求求ca/cb:2.按引入的按引入的酸酸(碱碱)量量 ca(cb)及及pH变化变化限度计算限度计算ca和和cb:3.据据ca、cb及所需溶液体积配制溶液及所需溶液体积配制溶液.65你现在浏览的是第六十五页，共82页摩尔分数法摩尔分数法(确定引入酸或碱时确定引入酸或碱时)：1.分别计算分别计算pH0和和pH1时的时的x(HA)、x(A)2.引入酸的量引入酸的量c(HCl)=x(HA)c总总 (引入碱的量引入碱的量c(NaOH)=x(A)c总总)求出求出c总总3.pH0时时 ca=c总总 x(HA)0 cb=c总总 x(A)066你现在浏览的是第六十六页，共82页 常用缓冲物质常用缓冲物质弱酸弱酸pKa 弱酸弱酸pKa氨基乙酸氨基乙酸2.5 9.7*硼砂硼砂9.24 氯乙酸氯乙酸2.7*磷酸磷酸2.0 6.9 11.7甲酸甲酸3.65弱碱弱碱pKb丁二酸丁二酸(琥珀酸琥珀酸)4.00 5.28*六次甲基四胺六次甲基四胺8.74*乙酸乙酸4.65三乙醇胺三乙醇胺7.9柠檬酸柠檬酸3.0 4.4 6.1*三羟甲基甲胺三羟甲基甲胺5.79碳酸碳酸 6.3 10.1*NH34.63 表中打表中打*者最为常用者最为常用.67你现在浏览的是第六十七页，共82页pKa:3,5,7,9,11五种弱酸五种弱酸c 0.1molL-1,max=0.058 全域缓冲溶液全域缓冲溶液 pH图图68你现在浏览的是第六十八页，共82页常用标准缓冲溶液常用标准缓冲溶液(用于用于pH计校准计校准)标准缓冲溶液的标准缓冲溶液的pHpH是实验测定的是实验测定的,计算时应做活度校正计算时应做活度校正.缓缓 冲冲 溶溶 液液pH(25oC)饱和酒石酸氢钾饱和酒石酸氢钾(0.034 molkg-1)3.557邻苯二甲酸氢钾邻苯二甲酸氢钾(0.050 molkg-1)4.0080.025 molkg-1 KH2PO4+0.025 molkg-1 Na2HPO4 6.865硼砂硼砂(0.010 molkg-1)9.180饱和氢氧化钙饱和氢氧化钙12.45469你现在浏览的是第六十九页，共82页习习 题题 3.7 3.8 3.9 3.10 3.1470你现在浏览的是第七十页，共82页71你现在浏览的是第七十一页，共82页72你现在浏览的是第七十二页，共82页73你现在浏览的是第七十三页，共82页74你现在浏览的是第七十四页，共82页75你现在浏览的是第七十五页，共82页76你现在浏览的是第七十六页，共82页77你现在浏览的是第七十七页，共82页78你现在浏览的是第七十八页，共82页79你现在浏览的是第七十九页，共82页80你现在浏览的是第八十页，共82页81你现在浏览的是第八十一页，共82页82你现在浏览的是第八十二页，共82页