第八章 酸碱平衡PPT讲稿.ppt

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1、第八章 酸碱平衡第1页，共52页，编辑于2022年，星期三l酸碱质子理论酸碱质子理论化学反应化学反应 非水体系（少部分）非水体系（少部分）水溶液中（大多数）水溶液中（大多数）AcidBaseSalt酸碱反应酸碱反应沉溶反应沉溶反应氧还反应氧还反应配离反应配离反应 离子反应离子反应第2页，共52页，编辑于2022年，星期三主要的酸碱理论主要的酸碱理论十八世纪拉瓦锡的十八世纪拉瓦锡的“氧酸氧酸”说和戴维、李说和戴维、李比希的比希的“氢酸氢酸”说。说。Arrhenius 阿累尼乌斯（阿累尼乌斯（1887）的酸碱电离）的酸碱电离理论。理论。富兰克林（富兰克林（1905）的酸碱溶剂理论）的酸碱溶剂理论B

2、ronstedLowry布朗斯特德布朗斯特德-劳瑞的劳瑞的（1923）酸碱质子理论）酸碱质子理论Lewis 路易斯（路易斯（1923）的酸碱电子理论）的酸碱电子理论皮尔逊（皮尔逊（1963）的软硬酸碱理论）的软硬酸碱理论l酸碱质子理论酸碱质子理论第3页，共52页，编辑于2022年，星期三Arrheniuss 电离理论电离理论l酸碱质子理论酸碱质子理论Cation 十十 Anion Electrolyte Acid 在水溶液中电离生成的在水溶液中电离生成的 cation(阳离子阳离子)全部是全部是H的物质的物质 Base 在水溶液中电离生成的在水溶液中电离生成的 anion(阴离子阴离子)全部是

3、全部是OH的物质的物质局限性：局限性：如如AlCl3、FeCl3等的水溶液也呈酸性等的水溶液也呈酸性Na2CO3、Na3PO4等的水溶液也呈碱性等的水溶液也呈碱性第4页，共52页，编辑于2022年，星期三BronstedLowrys 质子理论质子理论酸酸:凡是能给出质子的分子或离子凡是能给出质子的分子或离子 proton donor 碱碱:凡是能与质子结合的分子或离子凡是能与质子结合的分子或离子 proton acceptorl酸碱质子理论酸碱质子理论共轭酸碱对共轭酸碱对 conjugate acid proton 十十 conjugate base HCl H+十十 Cl NH4+H+十十

4、NH3 HCO32 H+十十 CO32第5页，共52页，编辑于2022年，星期三HCl 十十 H2O H3O 十十 ClH A1 B2 A2 B1 H2O 十十 NH3 NH4 十十 OHH A1 B2 A2 B1 有酸就有碱，有碱亦有酸有酸就有碱，有碱亦有酸酸中有碱，碱可变酸酸中有碱，碱可变酸（酸碱相互依存和转化）（酸碱相互依存和转化）l酸碱质子理论酸碱质子理论第6页，共52页，编辑于2022年，星期三第7页，共52页，编辑于2022年，星期三电离平衡常数电离平衡常数Gf 396.6 237.19 237.19 369.4 kJmol14.767 (CH3O/C)(CAc/C)K=CHAc/

5、C 酸碱强度酸碱强度 HAc(aq)H2O(l)H3O(aq)Ac(aq)KHAc 的电离常数简化为：的电离常数简化为：H3OAc K=HAc 1.75105（1）酸碱本身释放质子和接受质子的能力）酸碱本身释放质子和接受质子的能力（2）溶剂接受和释放质子的能力溶剂接受和释放质子的能力a第8页，共52页，编辑于2022年，星期三一元弱碱一元弱碱(氨水氨水)的电离过程的电离过程 +H Ac HAc OH KaKb=H+OH=Kw HAc AcKb Kw Ka HAc+H2O Ac+H3O+Ac+H2O HAc+OH 2H2O H3O+OH HAc Ka=HAc HAcOH Kb=Ac conjug

6、ate acidconjugate baseKw=H+OH 第9页，共52页，编辑于2022年，星期三一元弱碱的电离过程一元弱碱的电离过程 Kb Kw Ka 电电离离常常数数Ka、Kb是是一一种种平平衡衡常常数数，Ki值值越越小，表示电离程度愈小，电解质越弱；小，表示电离程度愈小，电解质越弱；电电离离常常数数与与所所有有的的平平衡衡常常数数一一样样，决决定定于于体体系的本性，与温度有关，而与浓度无关；系的本性，与温度有关，而与浓度无关；电电离离常常数数可可以以通通过过实实验验测测定定，亦亦可可通通过过热热力力学数据计算。学数据计算。rG=RT ln Ka第10页，共52页，编辑于2022年，星

7、期三第11页，共52页，编辑于2022年，星期三电电离离常常数数是是平平衡衡常常数数的的一一种种形形式式，与与T有有关关，与与C无关；无关；电电离离度度是是转转化化率率的的一一种种形形式式，与与T、C、溶溶剂都有关；剂都有关；电离常数与电离度有定量关系电离常数与电离度有定量关系HA A+H+电离度电离度()第12页，共52页，编辑于2022年，星期三 HA A H起始起始:C 0 0平衡平衡:C(1)C C当当 C/K 400 或或 5%时时，1 1浓度浓度 C 固定时，固定时，随随 K 的增大而增大，的增大而增大，T 一定，一定，K 不变时，溶液越稀不变时，溶液越稀 越大。越大。电离度电离度

8、()稀释定律稀释定律第13页，共52页，编辑于2022年，星期三酸碱反应的实质酸碱反应的实质HCl 十十 NH3 NH4 十十 ClH A1(strong)B2(strong)A2(weak)B1(weak)自耦反应自耦反应电离反应电离反应中和反应中和反应酸碱反应的实质是质子的传递酸碱反应的实质是质子的传递较强的碱与较强的酸作用生成较弱的共轭酸和共较强的碱与较强的酸作用生成较弱的共轭酸和共轭碱轭碱第14页，共52页，编辑于2022年，星期三酸碱反应酸碱反应 H+:OH=H:OH NH4+:NH2 =2NH3 BF3 +:F =BF4 Cu2+4:NH3=Cu(NH3)42+酸碱电子理论酸碱电子

9、理论F凡是能给出电子对的分子、离子凡是能给出电子对的分子、离子或原子团或原子团都叫都叫作碱，凡是能接受电子对的分子、离子或原子作碱，凡是能接受电子对的分子、离子或原子团都叫作酸。团都叫作酸。酸的中心原子有酸的中心原子有空的价轨道空的价轨道碱的中心原子有碱的中心原子有未用的电子对未用的电子对第15页，共52页，编辑于2022年，星期三酸碱反应是电子的转移，是碱性物质提供电子酸碱反应是电子的转移，是碱性物质提供电子对与酸性物质生成配位共价键的反应。对与酸性物质生成配位共价键的反应。酸的范围酸的范围 质子（含氢的物质）质子（含氢的物质）金属离子金属离子 缺电子的分子等。缺电子的分子等。LewisLe

10、wis酸碱是着眼于物质的结构酸碱是着眼于物质的结构过于广泛，有时不易掌握酸碱特征过于广泛，有时不易掌握酸碱特征酸碱电子理论酸碱电子理论第16页，共52页，编辑于2022年，星期三1963年，年，Pearson根据根据Lewis酸碱得失电子对的难易程度酸碱得失电子对的难易程度酸酸:软、硬酸软、硬酸碱碱:软、硬碱软、硬碱软硬酸碱理论软硬酸碱理论（1963）硬酸硬酸:Al3+、Ti4+等等a类金属元素类金属元素硬碱硬碱:F、Cl、H2O；软酸软酸:Ag+、Pt2+、Hg2+等等b类金属元素类金属元素软碱软碱:I、S2-；交界酸交界酸:Cu2+、Fe2+等等交界碱交界碱:NO2、SO32-等等酸碱结合

11、倾向的规律酸碱结合倾向的规律：“硬酸优先和硬碱结合，软酸硬酸优先和硬碱结合，软酸优先和软碱结合优先和软碱结合”，第17页，共52页，编辑于2022年，星期三各酸碱理论的适用范围各酸碱理论的适用范围非水溶液中的酸碱性非水溶液中的酸碱性质子理论；质子理论；水溶液体系中的酸碱性水溶液体系中的酸碱性质子理论甚至质子理论甚至Arrhenius理论；理论；有机化学和配位化学中的问题有机化学和配位化学中的问题Lewis电子电子理论；理论；无机化合物性质无机化合物性质软硬酸碱理论。软硬酸碱理论。l酸碱质子理论酸碱质子理论第18页，共52页，编辑于2022年，星期三水的自耦电离平衡的标准电离平衡常数水的自耦电离

12、平衡的标准电离平衡常数水的离子积常数，用水的离子积常数，用Kw表示。表示。K=H3O+OH-=1.0 x 10-14(T=298K)不同温度时水的离子积常数不同温度时水的离子积常数l水的自耦电离平衡水的自耦电离平衡水的离子积常数水的离子积常数KwH2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+HO-(aq)Gof/(kJ mol-1)-237.19 -237.19 -237.19 -157.29 Go298=79.90 kJ mol-1lgK=-14.00第19页，共52页，编辑于2022年，星期三溶液酸度和碱度的常用表示法（溶液酸度和碱度的常用表示法（pH，pOH）pH=-lg H3O+pOH=

13、-lg OH pKw=-lg Kw pH和和pOH的使用范围一般在的使用范围一般在014之间之间在这个范围以外，用物质的量浓在这个范围以外，用物质的量浓度表示酸度和碱度反而更方便。度表示酸度和碱度反而更方便。溶液的酸度和碱度溶液的酸度和碱度:水溶液中的净水溶液中的净H3O+和和OH-酸或碱的浓度则包括未电离和已电离浓度之总和酸或碱的浓度则包括未电离和已电离浓度之总和 pH+pOH=pKw=14中性：中性：pH=7酸性：酸性：pH 7 Kw=H3O+OH-=1.0 x 10-14 (T=298K)第20页，共52页，编辑于2022年，星期三1 1、一元弱酸弱碱的电离平衡、一元弱酸弱碱的电离平衡例

14、：求例：求0.10 mol/dmmol/dm3 3 HAcHAc水溶液的酸度，已知水溶液的酸度，已知水溶液的酸度，已知水溶液的酸度，已知 K Ka a=1.76 =1.76 10 1055 解：解：HAc +H2O H3O+Ac 0.10-x x x 设设设设 H H3 3OO+的平衡浓度为的平衡浓度为的平衡浓度为的平衡浓度为 x x 则则则则 K Ka a=H=H3 3OO+Ac Ac /HAc/HAc =x =x2 2/(/(0.10-x)x x2 2/0.10 =1.76 10 105 5 x=Hx=H3 3OO+=(0.10 =(0.10 1.76 10 105 5)0.50.5 =1

15、.3 10 =1.3 103 3(mol/dmmol/dm3 3)电离度电离度 =x/C0 =1.3 101.3 103 3/0.10/0.10 =0.013(1.3%)0.013(1.3%)Ionization Equilibrium of Weak acid or Base第21页，共52页，编辑于2022年，星期三一元弱酸（碱）溶液的一元弱酸（碱）溶液的一元弱酸（碱）溶液的一元弱酸（碱）溶液的 HH3 3OO+（或（或（或（或 OHOH)的简化公式的简化公式的简化公式的简化公式假定：假定：假定：假定：（1 1）在）在）在）在 0.10 mol/dmmol/dm3 3 HAHA水溶液中，水

16、本身的电水溶液中，水本身的电水溶液中，水本身的电水溶液中，水本身的电离可忽略，即由离可忽略，即由离可忽略，即由离可忽略，即由 H2O H3O+产生的产生的H3O+10-7(mol/dm3)；（2）HAHA的电离度的电离度的电离度的电离度 5%5%，或或 c/K c/K 400 400 其中，其中，c 为为HAHA的起始浓度；的起始浓度；的起始浓度；的起始浓度；K K 为平衡常数。为平衡常数。为平衡常数。为平衡常数。一元弱酸（碱）溶液的一元弱酸（碱）溶液的 H3O+（OH)的简化公式：的简化公式：第22页，共52页，编辑于2022年，星期三example 8.1因因 c/Ka0.010/4.51

17、02 400则则 OH=（Kbc)0.5=(2.03 105 0.100)0.5 =1.42 103(mol/dm3)pH=14.0 pOH=14.0 2.85=11.15第24页，共52页，编辑于2022年，星期三2 2、多元弱酸弱碱的电离平衡、多元弱酸弱碱的电离平衡分部电离分部电离 H2S：H2S +H2O H3O+HS K Ka1 a1=H=H3 3OO+HS HS /H2S =9.1 10 1088 HS+H2O H3O+S2 K Ka2a2 =H=H3 3OO+S S2 2 /HS/HS =1.1 10 101212一般来说，第二步电离较第一步电离更难，一般来说，第二步电离较第一步电

18、离更难，一般来说，第二步电离较第一步电离更难，一般来说，第二步电离较第一步电离更难，K Ka1 a1 较较较较K Ka2 a2 大几个数量级。大几个数量级。大几个数量级。大几个数量级。第25页，共52页，编辑于2022年，星期三例例1 1：解：解：H2S +H2O H3O+HS 平衡浓度：平衡浓度：0.1-x x+y x-y HS+H2O H3O+S2 x-y x+y y K Ka1 a1=H=H3 3OO+HS HS /H2S =9.1 10 108 8 K Ka2 a2=H=H3 3OO+S S2 2 /HS/HS =1.1 10 101212 K Ka1 a1 K Ka2 a2，且，且，

19、且，且 c/Kc/Ka1a1 =0.1/=0.1/9.1 10 1088 400 400 HH3 3OO+x+y x （9.1 10 108 8 0.1 0.1)0.5=9.5 10 105 5（mol/dmmol/dm3 3）pH=4.02pH=4.02 计算计算0.10 mol/dmmol/dm3 3 H2S 水溶液的水溶液的水溶液的水溶液的HH3 3OO+和和和和 S S2 2 ，以及，以及，以及，以及H2S 的电离度。的电离度。第26页，共52页，编辑于2022年，星期三例例1 1：解：解：H2S +H2O H3O+HS 平衡浓度：平衡浓度：0.10-x x+y x-y HS+H2O

20、H3O+S2 x-y x+y y SS2 2 =K=Ka2 a2 (HSHS /H/H3 3OO+)=K)=Ka2 a2 (x-y/x+y)x x y y ，HSHS H H3 3OO+SS2 2 K Ka2a2=1.1 10 1012 12（mol/dmmol/dm3 3）H2S的电离度的电离度的电离度的电离度 =x/c=x/c=9.5 10 105 5/0.10=/0.10=9.5 10 104 4 （0.1%)可见：可见：可见：可见：溶液中绝大部分是未电离的溶液中绝大部分是未电离的溶液中绝大部分是未电离的溶液中绝大部分是未电离的H2S分子。分子。计算计算0.10 mol/dmmol/dm

21、3 3 H2S 水溶液中的水溶液中的水溶液中的水溶液中的HH3 3OO+和和和和 SS2 2 ，以及，以及，以及，以及H2S 的电离度。的电离度。第27页，共52页，编辑于2022年，星期三例例2 2：解：解：S S2 2 +H2O OH +HS HS+H2O OH +H2S K Kb1b1=K=Kww/K/Ka2a2 =1.0=1.0 10 1014 14/1.1/1.1 10 1012 12=9.1 109.1 103 3 K Kb2b2=K=Kww/K/Ka1a1 =1.0=1.0 10 1014 14/9.1/9.1 10 108 8=1.1 101.1 107 7 K Kb1 b1

22、K Kb2 b2，计算时不必考虑第二步电离计算时不必考虑第二步电离计算计算0.10 mol/dmmol/dm3 3 Na2S 水溶液中的水溶液中的水溶液中的水溶液中的 S S2 2 和和和和OHOH,以及以及以及以及 S S2 2 的电离度。的电离度。第28页，共52页，编辑于2022年，星期三例例2 2：解：解：S S2 2 +H2O OH +HS 平衡浓度：平衡浓度：0.10 x x x c/K c/Kb1 b1=0.10/0.10/9.1 109.1 103 3 =11 400=11 K Kb3 b3 溶液显酸性溶液显酸性两性离子的电离平衡两性离子的电离平衡两性离子的电离平衡两性离子的电

23、离平衡试定性说明为什么试定性说明为什么 NaH NaH NaH NaH2 2 2 2POPOPOPO4 4 4 4 溶液显酸性。溶液显酸性。H+H+第30页，共52页，编辑于2022年，星期三多元弱酸弱碱多元弱酸弱碱多元弱酸弱碱多元弱酸弱碱 （小结）（小结）1.多元弱酸溶液中，多元弱酸溶液中，H3O+主要由第一步电离决定主要由第一步电离决定 可按一元酸来计算可按一元酸来计算 H3O+2.二元弱酸二元弱酸 H2A 溶液中，溶液中，A2 Ka23.多元弱碱（如多元弱碱（如Na2S,Na2CO3,Na3PO4等）的情况与等）的情况与多元弱酸的相似，计算时用多元弱酸的相似，计算时用Kb代替代替Ka 即

24、可。即可。4.两性物（两性物（H2PO4,HCO3 等）的酸碱性取决于相应酸等）的酸碱性取决于相应酸常数和碱常数的相对大小。（常数和碱常数的相对大小。（pH值的定量计算本课值的定量计算本课不要求）不要求）第31页，共52页，编辑于2022年，星期三四、酸碱电离平衡的移动四、酸碱电离平衡的移动同离子效应同离子效应演示实验：演示实验：（1）NH3 H2O +酚酞酚酞（粉红色粉红色）加入加入 NH4Cl(s)无色无色 NH3 +H2O OH +NH4+平衡左移平衡左移 加入加入 NH4+使使 NH3 电离度降低电离度降低（2）HAc +甲基橙甲基橙（橘红色橘红色）加入加入 NaAc(s)黄色黄色 H

25、Ac +H2O H3O+Ac 平衡左移平衡左移 加入加入 Ac 使使 HAc 电离度降低电离度降低第32页，共52页，编辑于2022年，星期三同离子效应：同离子效应：同离子效应：同离子效应：在弱电解质溶液中，加入含有共同离子的强电解质而使电离平衡向在弱电解质溶液中，加入含有共同离子的强电解质而使电离平衡向左移动，从而降低弱电解质电离度的现象，称为同离子效应。左移动，从而降低弱电解质电离度的现象，称为同离子效应。用同离子效应来控制溶液的用同离子效应来控制溶液的pH值；值；通过调节通过调节pH值来控制共轭酸碱对的浓度。值来控制共轭酸碱对的浓度。（1）调节）调节pH值，可控制溶液中共轭酸碱对的比例：

26、值，可控制溶液中共轭酸碱对的比例：例例1 HAc +H2O H3O+Ac H3O+Ka 即即 pH pKa 时，时，Ac-/HAc 1,以以 HAc 为主为主H3O+=Ka 即即 pH=pKa 时，时，Ac-/HAc=1,Ac与与 HAc 浓度相等浓度相等H3O+pKa 时，时，Ac-/HAc 1,以以 Ac 为主为主第33页，共52页，编辑于2022年，星期三例例例例3 3 3 3 调节调节调节调节H H H H2 2 2 2S S S S水溶液的水溶液的水溶液的水溶液的pHpHpHpH值，控制值，控制值，控制值，控制S S S S2-2-2-2-的浓度（硫化物的分离）的浓度（硫化物的分离）

27、的浓度（硫化物的分离）的浓度（硫化物的分离）H2S+H2O H3O+HS HS +H2O H3O+S2当当 H3O+Ka1,(HS/H2S)H3O+Ka2,以以 HS 为主为主 H3O+1,以以 S2 为主为主合并合并和和式：式：H2S +2H2O 2H3O+S2 当当 pH 5 pH 5时，时，H H2 2S S电离部分可忽略，则电离部分可忽略，则:H2S C(H2S)=0.10(mol/dm3)HH3 3OO+2 2 S S2 2 =KKa1a1 K Ka2 a2 C C(H(H2 2S)S)=1.4=1.4 10 10 2121 (饱和溶液）饱和溶液）第34页，共52页，编辑于2022年

28、，星期三例：在常温常压下，向例：在常温常压下，向0.30 mol/dm3 HCl 溶液中通入溶液中通入H2S 气体气体直至饱和，实验测得直至饱和，实验测得H2S 近似为近似为0.10 mol/dm3，计算溶液中，计算溶液中S2的浓度。的浓度。解：解：HH3 3OO+2 2 S S2 2 =KKa1a1 K Ka2 a2 C C(H(H2 2S)S)=1.4 =1.4 10 10 2121 (饱和溶液）饱和溶液）S S2 2 =1.4 1.4 10 10 2121/(0.30)2=1.6 1.6 10 10 2020 (mol/dm3)对比对比：H2S饱和水溶液（饱和水溶液（0.10 mol/d

29、m3）的）的 S S2 2 =KKa2a2=1.1 1.1 10 10 1212 (mol/dm3)二者相差二者相差 10 7 7，说明调节酸度可大幅度改变说明调节酸度可大幅度改变说明调节酸度可大幅度改变说明调节酸度可大幅度改变 S2 的浓度。的浓度。第35页，共52页，编辑于2022年，星期三同离子效应：同离子效应：同离子效应：同离子效应：（2 2）调节共轭酸碱对的浓度，可控制）调节共轭酸碱对的浓度，可控制）调节共轭酸碱对的浓度，可控制）调节共轭酸碱对的浓度，可控制pHpH值值值值 计算含有计算含有0.10 mol/dm0.10 mol/dm3 3 HAc HAc和和 0.10 mol/dm

30、0.10 mol/dm3 3 NaAc NaAc溶液的溶液的pHpH及及HAcHAc的电的电离度。离度。解：解：HAc +H2O H3O+Ac 起始：起始：0.10 0.10 平衡：平衡：0.10 x x 0.10+x 因同离子效应，使因同离子效应，使HAcHAc电离度减小电离度减小 HAc HAc CHAc=0.10 mol/dmmol/dm3 3,Ac,Ac CAc-=0.10 mol/dmmol/dm3 3 x=x=H3O+=Ka（CHAc/CAc-)=1.8 105 pH=4.74（2.88 无无NaAc时）时）=1.8 105/0.10=1.8 104 (0.018%)第36页，共5

31、2页，编辑于2022年，星期三l缓冲溶液缓冲溶液缓冲溶液的作用原理缓冲溶液的作用原理缓冲溶液的计算缓冲溶液的计算缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制缓冲溶液的应用缓冲溶液的应用主要内容主要内容第37页，共52页，编辑于2022年，星期三1L纯水中加入纯水中加入2滴滴（0.1ml）1mol/L的的NaOH.1L纯水中加入纯水中加入2滴滴（0.1ml）1mol/L的的HCl.1LNaH2PO4-Na2HPO4组成的溶液组成的溶液(pH=7.0)中中加入加入2滴（滴（0.1 ml）1mol/L的的NaOH(或或HCl).FpH=7.0 10.0 pH=3FpH=7.0 4.0 pH=3FpH=7.07.0

32、pH=0 能够抵抗外加少量酸碱或适当稀能够抵抗外加少量酸碱或适当稀 释，而本身释，而本身pH不发生显著变化的溶液不发生显著变化的溶液J纯水不具备这种性质。纯水不具备这种性质。缓冲溶液的缓冲原理缓冲溶液的缓冲原理缓缓冲冲溶溶液液第38页，共52页，编辑于2022年，星期三缓冲溶液的组成缓冲溶液的组成弱酸弱酸-弱酸盐弱酸盐弱碱弱碱-弱碱盐弱碱盐FHAc-NaAc,NH3-NH4Cl,NaHCO3-Na2CO3缓冲作用原理缓冲作用原理 HAc-NaAc HAc H+Ac-NaAc Na+Ac-HAc 和和 Ac-大量存在大量存在当加入少量强酸时当加入少量强酸时当加入少量强碱时当加入少量强碱时适当稀释

33、时适当稀释时l缓冲溶液缓冲溶液第39页，共52页，编辑于2022年，星期三缓冲溶液：缓冲溶液：缓冲溶液：缓冲溶液：HAc +H2O H3O+Ac(1)(1)共轭酸碱对的浓度比例尽量接近共轭酸碱对的浓度比例尽量接近 1:1 1:1 当当 CHAc和和 CAc-均为 1.0 mol/dmmol/dm3 3，pH=pK pH=pKa a 加入加入 0.01 mol 0.01 mol的的H3O+时，时，pH=pKa+lg(1.0-0.01)/(1.0+0.01)pKa 0.01,pH 改变改变 0.01 当当 CHAc=1.98,CAc-=0.02 (mol/dmmol/dm3)3),pH=pK,pH

34、=pKa a+lg(0.02)/(1.98)(二者比为二者比为 99:1)pKpKa a 2.0 加入加入 0.01 mol 0.01 mol的的H3O+时，时，pH=pKa+lg(0.02-0.01)/(1.98+0.01)pKa 2.3,pH 改变改变 0.3 实际工作中，二者比在实际工作中，二者比在1:10 到到10:1 之间为宜之间为宜 pH=pKpH=pKa a 1 1 有效缓冲范围有效缓冲范围缓冲能力取决于共轭酸碱对的比例大小，以及共轭酸碱对的浓度，缓冲能力取决于共轭酸碱对的比例大小，以及共轭酸碱对的浓度，同时同时pHpH尽量接近尽量接近pKpKa a.第40页，共52页，编辑于2

35、022年，星期三缓冲溶液：缓冲溶液：缓冲溶液：缓冲溶液：(2)适当增加共轭酸碱对的浓度适当增加共轭酸碱对的浓度 当共轭酸碱对的浓度比为当共轭酸碱对的浓度比为1:1时，如时，如CHAc和和 CAc-均为均为 0.10 mol/dm3，加入加入0.01 mol的的H3O+时，时，pH=pKa+lg(0.10-0.01)/(0.10+0.01)pKa 0.10,pH 改变改变 0.1 而而CHAc和和 CAc-均为均为 1.0 mol/dm3时，时，加入加入0.01 mol的的H3O+时，时，pH 改变改变 0.01 二者相差二者相差10倍！倍！缓冲能力取决于共轭酸碱对的比例大小，以及共轭酸碱对的浓

36、度，同缓冲能力取决于共轭酸碱对的比例大小，以及共轭酸碱对的浓度，同时时pH尽量接近尽量接近pKa.第41页，共52页，编辑于2022年，星期三常用缓冲溶液（计算值）常用缓冲溶液（计算值）缓冲溶液缓冲溶液缓冲溶液缓冲溶液共轭酸碱对共轭酸碱对pKa缓冲范围缓冲范围HCOHCO2 2H/NaOHH/NaOHHCO2H-HCO23.752.75-4.75CHCH3 3COCO2 2H-H-CHCH3 3COCO2 2NaNaHAc-Ac 4.753.75-5.75NaHNaH2 2POPO4 4-NaNa2 2HPOHPO4 4H2PO4 HPO427.216.21-8.21NHNH3 3HH2 2O

37、-O-NHNH4 4ClClNH4+-NH3 9.258.25-10.25NaHCONaHCO3 3-NaNa2 2COCO3 3HCO3-CO3210.259.25-11.25NaNa2 2HPOHPO4 4-NaOHNaOHHPO4 2-PO4312.6611.66-13.66第42页，共52页，编辑于2022年，星期三缓冲溶液缓冲溶液pH由由pKa和和lg(C共轭碱共轭碱/C弱酸弱酸)两项决定，两项决定，主要由主要由pKa决定。决定。缓冲溶液缓冲溶液pH值可通过调整值可通过调整(C共轭碱共轭碱/C弱酸弱酸)比值比值(0.1-10)来调整溶液的来调整溶液的pH值范围值范围 pH=pKa 1

38、pH 超出该超出该pH范围，将不具有缓冲能力范围，将不具有缓冲能力缓冲溶液具有一定的缓冲容量缓冲溶液具有一定的缓冲容量 当当C共轭碱共轭碱/C弱酸弱酸=1时时,缓冲能力最强缓冲能力最强缓冲溶液的计算缓冲溶液的计算l缓冲溶液缓冲溶液第43页，共52页，编辑于2022年，星期三尽量选择尽量选择pKa pH的弱酸或弱碱组成的缓冲对的弱酸或弱碱组成的缓冲对 当当C共轭碱共轭碱/C弱酸弱酸=1，具有最大缓冲能力，具有最大缓冲能力pH=7.0的缓冲溶液可选的缓冲溶液可选 NaH2PO4-Na2HPO4（pKa2(H3PO4)=7.20）pH=5.0的缓冲溶液可选的缓冲溶液可选 HAc-NaAc(pKa=4

39、.75)pH=10.0的缓冲溶液可选的缓冲溶液可选 Na2CO3-NaHCO3（pKa2(H2CO3)=10.25)配制缓冲溶液的基本原则配制缓冲溶液的基本原则l缓冲溶液缓冲溶液第44页，共52页，编辑于2022年，星期三所选缓冲对不能与反应物或产物发生反应所选缓冲对不能与反应物或产物发生反应。药。药用的要求无毒。用的要求无毒。配制缓冲溶液的基本原则配制缓冲溶液的基本原则l缓冲溶液缓冲溶液通过调整通过调整C共轭碱共轭碱/C弱酸弱酸可得指定可得指定pH的缓冲溶液的缓冲溶液第45页，共52页，编辑于2022年，星期三缓冲溶液的应用缓冲溶液的应用土壤必须维持一定的缓冲体系土壤必须维持一定的缓冲体系

40、NaH2PO4-Na2HPO4 等等人体要维持一定的酸碱平衡也需要一定的人体要维持一定的酸碱平衡也需要一定的缓冲体系缓冲体系科研工作中经常大量使用各种科研工作中经常大量使用各种pH值的缓冲值的缓冲溶液。溶液。l缓冲溶液缓冲溶液第46页，共52页，编辑于2022年，星期三缓冲溶液的选择与配制缓冲溶液的选择与配制缓冲溶液的选择与配制缓冲溶液的选择与配制例例1 要配制一定体积要配制一定体积要配制一定体积要配制一定体积pH=3.20pH=3.20的缓冲溶液，选用的缓冲溶液，选用的缓冲溶液，选用的缓冲溶液，选用HCOHCO2 2H-HCOH-HCO2 2NaNa、CHCH3 3COCO2 2H-CHH-

41、CH3 3COCO2 2NaNa中的哪一对为好？中的哪一对为好？中的哪一对为好？中的哪一对为好？解：解：解：解：pH=3.20pH=3.20，HH3 3OO+=6.3 =6.3 10 104 4，应选用，应选用，应选用，应选用KaKa值接近值接近值接近值接近HH3 3OO+的缓冲溶的缓冲溶的缓冲溶的缓冲溶液体系，即：液体系，即：液体系，即：液体系，即：弱酸弱酸弱酸弱酸/弱碱弱碱弱碱弱碱=H=H3 3OO+/Ka=1 /Ka=1 为好为好为好为好 查表查表查表查表:K:Ka a(HCO(HCO2 2H)=1.77 H)=1.77 10 104 4,pK,pKa a=3.75=3.75 K Ka

42、a(HAc)=1.76 (HAc)=1.76 10 105 5,pK,pKa a=4.75=4.75 若选用若选用若选用若选用HCOHCO2 2H-HCOH-HCO2 2Na Na 缓冲体系缓冲体系缓冲体系缓冲体系 HCOHCO2 2H/HCOH/HCO2 2=6.3=6.3 10 104 4/1.77 /1.77 10 104 4=3.6/1=3.6/1 比值较接近于比值较接近于比值较接近于比值较接近于1 1，溶液缓冲能力大溶液缓冲能力大溶液缓冲能力大溶液缓冲能力大 若选用若选用若选用若选用CHCH3 3COCO2 2H-CHH-CH3 3COCO2 2Na Na 缓冲体系缓冲体系缓冲体系缓

43、冲体系 HAc/AcHAc/Ac=6.3=6.3 10 104 4/1.76 /1.76 10 105 5=36/1=36/1 比值远大于比值远大于比值远大于比值远大于1 1，溶液缓冲能力较小溶液缓冲能力较小溶液缓冲能力较小溶液缓冲能力较小第47页，共52页，编辑于2022年，星期三缓冲溶液的选择与配制缓冲溶液的选择与配制缓冲溶液的选择与配制缓冲溶液的选择与配制例例2 欲配制欲配制欲配制欲配制pH=9.20,CpH=9.20,C(NH(NH3 3 H H2 2O)O)=1.0 mol/dm=1.0 mol/dm3 3 的缓冲溶液的缓冲溶液的缓冲溶液的缓冲溶液500 cm500 cm3 3，问如

44、何用，问如何用，问如何用，问如何用浓浓浓浓NHNH3 3 H H2 2O O 溶液和固体溶液和固体溶液和固体溶液和固体NHNH4 4Cl Cl 配制配制配制配制？解解解解：pH=9.20pH=9.20，则则则则 pOH=4.80,OHpOH=4.80,OH =1.6 =1.6 10 105 5 mol/dmmol/dm3 3 ，NHNH3 3 H H2 2O/NHO/NH4 4+=OH=OH /K/Kb b=1.6 =1.6 10 105 5/1.77/1.77 10 105 5=0.90=0.90 若若若若 NHNH3 3 H H2 2O =1.0 mol/dmO =1.0 mol/dm3

45、3 则则则则 NHNH4 4ClCl=1.0/0.90=1.1 mol/dm=1.0/0.90=1.1 mol/dm3 3 配制配制配制配制500 cm500 cm3 3（0.50 dm0.50 dm3 3)溶液，应称取固体溶液，应称取固体溶液，应称取固体溶液，应称取固体NHNH4 4ClCl 0.50 0.50 1.1 1.1 53.5 53.5 =29=29 克克克克浓浓浓浓NHNH3 3 H H2 2O O 为为为为15 mol/dm15 mol/dm3 3 ,所需体积所需体积所需体积所需体积 V V(NH(NH3 3 H H2 2O)O)=(1.0=(1.0 500 500)/15=3

46、3 cm)/15=33 cm3 3配制方法：称配制方法：称配制方法：称配制方法：称2929克克克克NHNH4 4ClCl固体，溶于少量水中，加入固体，溶于少量水中，加入固体，溶于少量水中，加入固体，溶于少量水中，加入33 cm33 cm3 3浓浓浓浓NHNH3 3 H H2 2O O 溶溶溶溶液，然后加水至液，然后加水至液，然后加水至液，然后加水至500 cm500 cm3 3。第48页，共52页，编辑于2022年，星期三缓冲溶液的选择与配制缓冲溶液的选择与配制缓冲溶液的选择与配制缓冲溶液的选择与配制例例3 欲配制欲配制欲配制欲配制pH=4.70pH=4.70的缓冲溶液的缓冲溶液的缓冲溶液的缓

47、冲溶液500 cm500 cm3 3，问应该用，问应该用，问应该用，问应该用50 cm50 cm3 3 、1.0 mol/dm1.0 mol/dm3 3 的的的的NaOH NaOH 水溶液和多少水溶液和多少水溶液和多少水溶液和多少cmcm3 3 的的的的1.0 mol/dm1.0 mol/dm3 3 的的的的HAc HAc 水溶液混合，并需加多少水水溶液混合，并需加多少水水溶液混合，并需加多少水水溶液混合，并需加多少水？解：解：解：解：K Ka a(HAc)(HAc)=1.76 =1.76 10 105 5,pH=4.70,pH=4.70，HH3 3OO+=2.0 =2.0 10 105 5

48、mol/dmmol/dm3 3 ，HAc/AcHAc/Ac=H=H3 3OO+/K/Ka a=2.0 =2.0 10 105 5/1.76/1.76 10 105 5=1.1=1.1 Ac Ac 由由由由NaOH NaOH 与与与与HAc HAc 中和而来，中和而来，中和而来，中和而来，AcAc =(1.0 =(1.0 50)50)/500/500 HAc HAc 由由由由NaOH NaOH 和和和和HAc HAc 用量的差值而定，用量的差值而定，用量的差值而定，用量的差值而定，HAc =(1.0 HAc =(1.0 VVHAc HAc 1.0 50)1.0 50)/500/500 HAc/A

49、c HAc/Ac =1.1=(1.0 =1.1=(1.0 VVHAc HAc 1.0 50)1.0 50)/1.0 /1.0 50 50即即即即 V VHAcHAc 105 cm105 cm3 3 混合溶液中需加水：混合溶液中需加水：混合溶液中需加水：混合溶液中需加水：500-105-50=345 cm500-105-50=345 cm3 3第49页，共52页，编辑于2022年，星期三六、酸碱中和反应（弱酸弱碱电离平衡的逆反应）六、酸碱中和反应（弱酸弱碱电离平衡的逆反应）六、酸碱中和反应（弱酸弱碱电离平衡的逆反应）六、酸碱中和反应（弱酸弱碱电离平衡的逆反应）1强酸强碱的中和反应强酸强碱的中和反

50、应 H H3 3OO+OH+OH H H2 2O +HO +H2 2O O 2强酸弱碱的中和反应强酸弱碱的中和反应 如：如：HCl 与与 NaAc H H3 3OO+Ac+Ac HAc +HHAc +H2 2OO 3强碱弱酸的中和反应强碱弱酸的中和反应 如：如：NaOH 与与 HAc HAc HAc +OH+OH AcAc +H+H2 2OO4弱碱弱酸的中和反应弱碱弱酸的中和反应 （较强酸顶替较弱酸）（较强酸顶替较弱酸）HAcHAc +S+S2 2 AcAc +HS+HS第50页，共52页，编辑于2022年，星期三酸碱中和反应溶液中的酸度计算酸碱中和反应溶液中的酸度计算 强酸与弱碱强酸与弱碱