2022年2022年缓冲溶液 .pdf

《2022年2022年缓冲溶液 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年2022年缓冲溶液 .pdf（5页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、缓冲溶液1 同离子效应HAc = H+ + Ac -达到平衡，向溶液中加入 固体 NaAc， 强电解质完全电离 : NaAc = Na+ + Ac-由于 Ac-的引入，破坏了已建立的弱电解质的电离平衡 . HAc = H+ + Ac -Ac -增多, 使平衡左移，使 HAc 的电离度减小。定义: 在弱电解质的溶液中， 加入与其具有相同离子的强电解质， 从而使电离平衡左移，降低弱电解质的电离度。这种现象称为同离子效应。例 4 已知 = 1.8 , 计算 0.10 的 NH3H2O 的 OH- ；若向其中加入固体 NH4Cl , 使 NH4+ 的浓度达到 0.20 , 求 OH- 。 OH- =

2、9.0 , OH- 明显降低，% 电离度也明显降低。2 缓冲溶液的概念某化学反应:要求在 pH = 7 的条件下进行 ( 6 - 8 亦可 ). 现在 1的水溶液中，拟将 0.01 mol 的转化成 MY。 实际上，当反应进行 5 % 时，即产生 1.0mol 的， 使溶液的 pH = 3, 早已破坏了反应条件。如何控制反应体系的 pH 值，以满足反应的条件呢？人们研究出一种能够抵抗外来少量酸碱的影响和较多水的稀释的影响，保持体系 pH 值变化不大的溶液，我们称之为缓冲溶液。若向 1 pH = 7 的水中，加入酸碱，则 : 0.010 mol HCl pH = 2 0.010 mol NaOH

3、 pH = 12 若向 1 的 HCN = 0.10 + NaCN = 0.10 溶液中（ pH = 9.40 ) , 加入酸碱，则加入: 0.010 mol HCl pH = 9.31 0.010 mol NaOH pH = 9.49 而用水稀释，体积扩大 10 倍时，pH 基本不变。可以认为 0.10 HCN 和 0.10 NaCN 的混合溶液，是一种缓冲溶液，可以维持体系的 pH 值为 9.40 左右。3 缓冲作用原理HCN = 0.10 + NaCN = 0.104 缓冲溶液的计算例 51 溶液中， HCN = 0.10 ，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -

4、- - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 的 HCN 和 NaCN 的混合溶液，为什么具有缓冲作用呢？由于 Ka = 4.0, 加上同离子效应，故 HCN 极少解离，可以认为 HCN = 0.10当 HCN = CN- = 0.10时 , H+ = Ka = 4.0 , pH = 9.40 外来少量 H+时, 与之结合生成 HCN , 于是 HCN 略增, 略减 ; 外来少量 OH-时, HCN 与之反应生成 , 于是 HCN 略减, 略增 ; 但当 H+或 OH-很少时 , 总会近

5、似有: HCN = = 0.10, 故 pH 值变化不大。用水稀释，使体积扩大 10 倍时，仍会近似有 HCN = , 故 pH 值变化亦不大。 HCN - 其中一个可以抵抗 H+, 另一个可以抵抗 OH- , 我们称其为缓冲对。若外来的 H+ 或 OH- 的量很大时， HCN 和 CN- 将发生很大的变化，不再近似相等。这时， pH 值的变化就会大了。若稀释到 Co/Ka 400 , 不能近似计算时， pH 值的变化也会很大。故缓冲对的浓度大时，缓冲能力强，我们说它的缓冲容量大。下面是缓冲对的一些例子 : NaCN = 0.10 ，组成缓冲溶液，求其 H+ 和 pH 值。当分别向其中加入 0

6、.01 mol 盐酸和氢氧化钠时， pH 值各变成多少。已知 HCN 的 Ka = 4.0 , 且忽略体积的微小变化。加入 0.01mol 盐酸 , 即引入 0.01mol H+，最大的变化为 = 0.10 - 0.01 = 0.09, HCN = 0.10 + 0.01 = 0.11 pH = 9.31 加入 0.01mol 氢氧化钠 , 即引入 0.01mol OH-，最大的变化为: HCN = 0.10 - 0.01 = 0.09, = 0.10 + 0.01 = 0.11 同理可得 H+ = 3.27 , pH = 9.49 对式 （ 1 ）取负对数:(2) 可见缓冲溶液的 pH 值，

7、由两项决定：电离常数 Ka 和缓冲对中的为了保证缓冲能力的均衡，缓冲对中两种物质的浓度要接近为好。 一般应在 1 /10 - 10 / 1 之名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 间。这时有这一 pH 值范围，称为缓冲范围。当然 时最好。式 (2) 是以弱酸为基础的，以弱碱为基础的公式应为:例 6 拟配制 pH = 7 的缓冲溶液，如何从下列信息中选择缓冲对？配比应如何？解：可以使 NaH2PO4和 Na2HPO4的摩

8、尔比为 1.62 ， 注意两者的浓度皆不宜太小 ，以保证缓冲容量。四 盐效应在 NH3H2O 中加入与其没有共同离子的 KCl , 对 NH3H2O 的电离度是否会有影响呢？实验结果表明，电离度增大。为什么？例 7向 0.10的 NH3H2O 中加入 KCl ，使 KCl 的浓度达到 0.2，求 OH- 和电离度。已知 Kb = 1.8解： KCl 的加入，使溶液中的离子浓度增大，离子氛的作用加强，活度系数 f 变小。 KCl 的浓度达到 0.2时，f = 0.7 . NH3H2O = NH4+ + OH-用活度表示平衡常数： . 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -

9、- - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 若不考虑活度系数，或认为 f = 1 , 则 OH- = 1.34 , = 1.34 % 若考虑活度系数，则:在此， OH- = 1.9, 说明已经解离了这些 , 才使得活度为 1.34 , 故 = 1.9 % 。 加入 KCl ，使电离度增大，这种作用称为 盐效应 。关于盐效应，要注意以下问题： 1 ）盐效应的影响不大； 2 ）有同离子效应存在时， 不必考虑盐效应； 3 ）不要求计算，只要求会讨 论问题。五 酸碱指示剂1 指示剂的变色原理能

10、通过颜色变化指示溶液的酸碱性的物质，如石蕊，酚酞，甲基橙等，称为酸碱指示剂。酸碱指示剂一般是弱的有机酸。现以甲基橙为例，说明指示剂的变色原理。 甲基橙的电离平衡表示如下：分子态 HIn 显红色，而酸根离子 In-显黄色。当体系中 H+的浓度大时，平衡左移，以分子态形式居多时，显红色；当体系中 OH-的浓度大时，平衡右移，以离子态形式居多时， 显黄色。究竟 pH = ? 时，指示剂的颜色发生变化，则与弱酸 HIn 的电离平衡常数 Ka 的大小有关。2 变色点和变色范围仍以甲基橙为例， HIn = In- + H+Ka = 4当 In- = H In 时， H+ = pKa = 4 , pH =

11、pKa = 3.4， 显橙色，介于红色和黄色之间。当 pH 3.4 , In-占优势时，黄色成分大；故 pH = pKa 称为指示剂的理论变色点。甲基橙的理论变色点为 pH = 3.4, 酚酞的理论变色点为 pH = 9.1 。 距离理论变色点很近时，显色并不明显，因为一种物质的优势还不够大。 当 HIn = 10 In- 时， 显红色， 当 In- = 10 H In 时，显黄色。这时有关系式 pH = pKa 1 , 这是指示剂的变色范围。各种颜色互相掩盖的能力并不相同。红色易显色，对甲基橙，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 当 HIn = 2 In- 时，即可显红色；而当 In- = 10 H In 时，才显黄色。故甲基橙的实际变色范围为 pH 值在 3.1 和 4.4 之间。酚酞 8.0 - 10.0 。选用指示剂时，可以从手册中查找其变色点和实际变色范围。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -