常用酸碱溶液的质子条件式课件.pptx

《常用酸碱溶液的质子条件式课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《常用酸碱溶液的质子条件式课件.pptx（82页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、1第1页/共82页21.一元弱酸一元弱酸(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：第2页/共82页3若若:Ka c 20Kw(10-12.7),忽略Kw(即忽略水的酸性)HA=ca-A-=ca-(H+-OH-)ca-H+得近似式得近似式: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

2、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%第6页/共82页72.一元弱碱一元弱碱(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:K Kb b c cb b 20 20K Kw w(10(10-12.7-12.7),),忽略K Kw w(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 5%)又又:Ka2 c(HA-)20Kw,得 近似式近似式:精确

3、表达式精确表达式:第11页/共82页12 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相相近近,也可使用最简式计算也可使用最简式计算)第12页/共82页13第13页/共82页14第14页/共82页15例例3 3 计算计算0.050molL-1 NaHCO3溶溶液液的的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

4、20故可用最简式故可用最简式:H+=10-8.32 molL-1 pH=8.32 第15页/共82页16例例4 计算计算0.033molL-1 Na2HPO4溶溶液液的的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=9.66第16页/共82页17 氨基乙酸氨基乙酸 (甘氨酸甘氨酸)NH2CH2COOH NH3+CH2COOH NH3+CH2COO-NH2CH2COO-pKa1=2.35 pK

5、a2=9.78 H2A+H+A-A-氨基乙酸 氨基乙酸 氨基乙酸 阳离子 双极离子 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?第17页/共82页18第18页/共82页19蛋白质基本结构单位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-+NH32.349.696.02第19页

6、/共82页20 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-+NH32.188.9510.539.74第20页/共82页21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.

7、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 2.4第21页/共82页224.弱碱弱碱(A-)+弱酸弱酸(HB)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)第22页/共82页23例例5 计算计算0.10molL-1 Ac-+0.20molL-1 H3BO3 溶液的溶液的pH.解：Ka(HAc)=10-4.76,Ka(H3BO3)=10-9.24 pH=6.85第23页/共

8、82页24第24页/共82页25第25页/共82页265.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.大部分多元酸均可大部分多元酸均可按一元酸处理按一元酸处理,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.第26页/共82页27第27页/共82页286.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

9、-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.第28页/共82页29第29页/共82页307.强碱强碱(NaOH)+弱碱弱碱(A-)的pH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)第30页/共82页31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

10、得解：先按简化式，弱碱A A 解离的OHOH 不能忽略，第31页/共82页32第32页/共82页33第33页/共82页34第34页/共82页35第35页/共82页36第36页/共82页37第37页/共82页38第38页/共82页39第39页/共82页40第40页/共82页41第41页/共82页428.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？第42页/共82页43计算方法：计算方法：(1)先按最简式计算OH-或H+.(2)再计算HA或A-,

11、看其是否可以忽 略.如果不能忽略,再按近似式计算.第43页/共82页449.两弱酸两弱酸(HA+HB)溶液溶液H+=两弱碱溶液类似处理.第44页/共82页45以HA、A-、H2O为零水准 H+HAA=OH-+A-HA ca=HAHA+A-HA即 A-HA=ca-HAHA，代入上式ca=HAA+HAHA+H+-OH-=HA+H+-OH-可得 HA=ca H+OH-10.共轭酸碱体系共轭酸碱体系(HA+A-)的pH计算第45页/共82页46类似地，将cb=A-A+HAA代入质子条件式，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：第46页/共82页47酸性酸性,略去

12、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：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H+.(2)再将OH-或H+与ca、cb比较,看忽略是否合理.第47页/共82页48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(a)先按最简式:caH+,cbH+结果合理,pH=4.94第48页/共82页49(b)0.080molL-1二氯乙酸 0.12molL-1二氯乙酸钠 解(b)先用最简式 应用近似式:解一元二次方程：H+=10-1.65 molL-

13、1,pH=1.65 第49页/共82页50例例8 在20.00mL 0.1000molL-1 HA(Ka=10-7.00)溶液中,加入0.1000molL-1 NaOH溶液 19.96mL,计算pH.解:ca=10-4.00 molL-1 cb=10-1.30molL-1 先按最简式,OH-=10-4.30 molL-1 应用近似式:解一元二次方程:OH-=10-4.44 molL-1 pH=9.56第50页/共82页51酸碱溶液H+计算小结一.一元弱酸(碱):HA(A-)多元弱酸(碱):HnA(An-)二.两性物质:HA-类两性物质:A-+HB三.混合酸碱:强+弱、弱+弱四.共轭酸碱:HA+

14、A-判断条件,确定用近似式或最简式.先用最简式计算,再看是否合理.第51页/共82页52复杂酸碱体系溶液中酸碱形态的计算例例9 9 10mL 0.20molL-1 HCl 溶液,与10mL0.50molL-1 HCOONa和2.010-4 molL-1 Na2C2O4 溶液混和,计算溶液中的C2O42-.已知:pKa(HCOOH)=3.77;H2C2O4 的 为1.25,4.29 第52页/共82页53解(方法一)混和后发生了酸碱中和反应,可忽略Na2C2O4 消耗的H+.c(HCOOH)=0.10 molL-1,c(HCOO-)=0.15 molL-1 C2O42-=c(C2O42-)x(C

15、2O42-)=3.210-5 (molL-1)第53页/共82页54(方法二)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,c(HCl)=0.10 molL-1 c(HCOO-)=0.25 molL-1 解得:H+=10-3.95 molL-1 C2O42-=3.210-5molL-1 第54页/共82页553.4 酸碱缓冲溶液酸碱缓冲溶液缓冲容量使1L溶液的pH增加dpH单位时所需强碱db mol 使1L溶液的pH减少dpH单位时所需强酸da mol或是第55页/共82页5

16、6质子条件质子条件:H+b=A-+OH-HA-A-体系：HA(c)+OH-(b)根据根据 和和 换算得换算得:第56页/共82页57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：第57页/共82页582.884.76pKaH+0.1molL-1HAc 0.1molL-1Ac-8.88OH-HAc+Ac-0.1molL-1HAc 溶液的 -pH曲线第58页/共82页59 pK

17、a-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 max第59页/共82页60缓冲溶液的选择1.有较大的缓冲能力:c 较大(0.011molL-1);pHpKa,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:例如EDTA滴定Pb2+时,不用HAc-Ac-

18、控制pH.第60页/共82页61缓冲溶液的配制方法缓冲溶液的配制方法 1.按比例加入HA和A(NaAc+HAc,NH4Cl+NH3);2.溶液中H+大,加过量A-,溶液中OH-大,加过量HA;3.溶液中有HA,可加NaOH中和一部分,溶液中有A-,可加HCl中和一部分.缓冲溶液浓度的计算方法有:缓冲容量法、缓冲溶液pH计算式法、及摩尔分数法.第61页/共82页62配制缓冲溶液的计量方法 缓冲容量法:(引入酸碱均适用)1.根据引入的酸(碱)量求2.根据所需pH求总浓度c：=2.3c x0 x13.按x0与x1的比值配成总浓度为c 的缓冲溶液.例10 欲制备200 mL pH=9.35 的NH3-

19、NH4Cl 缓冲溶液，且使该溶液在加入1.0 mmol 的HCl或NaOH时，pH的改变不大于0.12单位，需用多少克NH4Cl 和多少毫升1.0 molL-1 氨水？第62页/共82页63解：又又m(NH4Cl)=cx(NH4+)V MV(NH3)=c x(NH3)V/c(NH3)第63页/共82页64缓冲溶液pH计算式法(确定引入酸或碱时):1.按所需pH求ca/cb:2.按引入的酸(碱)量 ca(cb)及pH变化限度计算ca和cb:3.据ca、cb及所需溶液体积配制溶液.第64页/共82页65摩尔分数法(确定引入酸或碱时)：1.分别计算pH0和pH1时的x(HA)、x(A)2.引入酸的量

20、c(HCl)=x(HA)c总 (引入碱的量c(NaOH)=x(A)c总)求出c总3.pH0时 ca=c总 x(HA)0 cb=c总 x(A)0第65页/共82页66 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

21、最为常用者最为常用.第66页/共82页67pKa:3,5,7,9,11五种弱酸c 0.1molL-1,max=0.058 全域缓冲溶液 pH图第67页/共82页68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,计算时应做活度校计算时应做活度校正正.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12.454第68页/共82页69习 题 3.7 3.8 3.9 3.10 3.14第69页/共82页70第70页/共82页71第71页/共82页72第72页/共82页73第73页/共82页74第74页/共82页75第75页/共82页76第76页/共82页77第77页/共82页78第78页/共82页79第79页/共82页80第80页/共82页81第81页/共82页82感谢您的观看。第82页/共82页