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1、 第四章第四章 酸与碱酸与碱无机化学第6版试题第四章酸：酸：在在水溶液水溶液中电离生成的阳离子中电离生成的阳离子 全部全部是是H+的物质。的物质。 碱：碱：在在水溶液水溶液中电离生成的阴离子中电离生成的阴离子 全部全部是是OH-的物质。的物质。酸碱反应的实质是酸碱反应的实质是:Na2CO3具有碱性，却不属于碱？具有碱性，却不属于碱？H+OH-H2OHCl（g）+NH3（g）NH4Cl（s）导导 课课阿累尼乌斯阿累尼乌斯酸碱电离理论酸碱电离理论无机化学第6版试题第四章一、酸碱质子理论一、酸碱质子理论（Proton theory of acid and base）（一）酸碱的定义（一）酸碱的定义酸
2、酸(acid )：凡能：凡能给出给出质子质子(H+)的物质。的物质。碱碱(base)：凡能：凡能接受接受质子质子(H+)的物质的物质。 HAcH+Ac-NH4+H+NH3布朗斯特布朗斯特 从酸碱的定义及上述例子可以看出酸碱之间从酸碱的定义及上述例子可以看出酸碱之间存在共轭存在共轭(conjugation)关系：关系：酸失去质子变为碱，酸失去质子变为碱，碱得到质子变为酸。碱得到质子变为酸。无机化学第6版试题第四章这种共轭关系可用下式表示：这种共轭关系可用下式表示：表示共轭酸碱之间转换关系的式子就叫表示共轭酸碱之间转换关系的式子就叫酸碱半酸碱半反应。反应。通过通过一个一个质子的得失相互转化的酸碱对
3、，称质子的得失相互转化的酸碱对，称为为共轭酸碱对共轭酸碱对(conjugateacid-basecouple)。共轭酸 共轭碱 + H+ 4H2CO3 和和CO32-是不是共轭酸碱对？是不是共轭酸碱对？无机化学第6版试题第四章H2CO3+HCO3-H+HCO3-H+结论：结论：1 1：质子酸碱既可以是中性分子，也可以是带电：质子酸碱既可以是中性分子，也可以是带电荷的离子。荷的离子。：酸碱的概念是相对的：酸碱的概念是相对的。两性物质：。两性物质：既可给既可给出质子又可接受质子的物质。出质子又可接受质子的物质。：酸碱质子理论中没有盐的概念。酸碱质子理论中没有盐的概念。Na2CO3NH4ClNH4A
4、cCO32-无机化学第6版试题第四章例：请指出下列是否为共轭酸碱对例：请指出下列是否为共轭酸碱对HAcNaAcH3O+H2ONH4ClNH3H2CO3NaHCO3H2CO3Na2CO3H2ONaOHAl(H2O)63+Al(H2O)4(OH)2+Al(H2O)5(OH)2+NaHCO36无机化学第6版试题第四章（二）酸碱反应的实质（二）酸碱反应的实质酸碱反应实质：酸碱之间质子的传递酸碱反应实质：酸碱之间质子的传递酸酸 + 碱碱H+H+酸酸1碱碱2酸酸2碱碱1共轭共轭共轭共轭HAc+H2OH3O+Ac-如如无机化学第6版试题第四章水的解水的解离离OHOHOHOH322+-+酸的解酸的解离离 Ac
5、OHOHHAc32+-+碱的解离碱的解离 OHNHOHNH423+-+盐的水解盐的水解 OHNHOHNH3324+盐的水解盐的水解OHHAcOHAc2+-Cl(s)NHHCl(g)(g)NH43+无机化学第6版试题第四章酸碱质子理论的应用酸碱质子理论的应用n盐的水解反应用酸碱质子平衡理盐的水解反应用酸碱质子平衡理论来处理，可以简化计算。论来处理，可以简化计算。n研究高级有机酸的分离提纯方法。研究高级有机酸的分离提纯方法。n研究人体血液的缓冲机制。研究人体血液的缓冲机制。n非水滴定。非水滴定。无机化学第6版试题第四章Kw称为水的离子积常数，简称水的离子积。称为水的离子积常数，简称水的离子积。25
6、时时Kw=H+OH-=1.010-14一一 、水的质子自递反应、水的质子自递反应第二节第二节 酸碱反应酸碱反应 水分子是一种两性物质，它既可以给出质子又可以水分子是一种两性物质，它既可以给出质子又可以接受质子；于是在水分子之间也可以发生质子传递反应，接受质子；于是在水分子之间也可以发生质子传递反应，称为水的质子称为水的质子自递反应自递反应。10无机化学第6版试题第四章 由于水离解时要吸收大量的热，所以温度升高，水的由于水离解时要吸收大量的热，所以温度升高，水的K KW W也相应地增大。也相应地增大。 水的离子积原理不仅适用于纯水，也适用于一切稀的水的离子积原理不仅适用于纯水，也适用于一切稀的水
7、溶液。水溶液。在任何稀的水溶液中，不论在任何稀的水溶液中，不论HH+ + 和和OHOH- - 怎样改怎样改变，它们的乘积总是等于变，它们的乘积总是等于K KW W。（一）水溶液的酸碱性及（一）水溶液的酸碱性及pH值值溶液的溶液的pH值是氢离子浓度的负对数值。值是氢离子浓度的负对数值。它的数学表示式为：它的数学表示式为：pH=-lgH+即即H+=10-pHpOH=-lgOH-即即OH-=10-pOHpH+pOH=pKw=1411无机化学第6版试题第四章、在一个共轭酸碱对中，酸越强则其共轭碱越弱；酸越、在一个共轭酸碱对中，酸越强则其共轭碱越弱；酸越弱则其共轭碱越强。弱则其共轭碱越强。HClHAcC
8、l-Ac-、酸碱强度与溶剂的关系：、酸碱强度与溶剂的关系：溶剂接受质子的能力越强，酸在其中表现出的酸性越强溶剂接受质子的能力越强，酸在其中表现出的酸性越强,溶剂给出质子的能力越强，碱在其中表现出的碱性越强。溶剂给出质子的能力越强，碱在其中表现出的碱性越强。如：如：HAc（H2O）弱酸，）弱酸，HAc（NH3）强酸）强酸NH3（H2O）弱碱）弱碱，NH3（HAc）强碱）强碱（二）酸碱的强度（二）酸碱的强度 酸碱强度是指质子酸和质子碱给出质子或结合质子能力酸碱强度是指质子酸和质子碱给出质子或结合质子能力的大小。的大小。12无机化学第6版试题第四章（三）（三）酸和碱的解离平衡常数酸和碱的解离平衡常数
9、酸常数：酸与水之间的质子传递反应的标准平衡常数叫酸酸常数：酸与水之间的质子传递反应的标准平衡常数叫酸常数，酸常数越大，酸的酸性越强。常数，酸常数越大，酸的酸性越强。碱常数：碱与水碱常数：碱与水之间的质子传递反应的标准平衡常数之间的质子传递反应的标准平衡常数叫碱常叫碱常数，碱常数越大，碱的碱性越强。数，碱常数越大，碱的碱性越强。13无机化学第6版试题第四章1、利用、利用Ka和和Kb可判断酸碱的强弱。可判断酸碱的强弱。pKa=-lgKapKb=-lgKb2、多元弱酸弱碱存在多步解离常数。、多元弱酸弱碱存在多步解离常数。14无机化学第6版试题第四章练习练习: :写出下列物质的酸常数或碱常数表达式写出
10、下列物质的酸常数或碱常数表达式. .343423-+-+=+=+NHOHNHNHKOHNHOHNHb）（2-=+=+AcOHHAcAcKOHHAcOHAcb）（43343324+=+NHOHNHNHKOHNHOHNH）（332-+-+-+=+HAcOHAcHAcKOHAcOHHAc）（ HAc Ac- NH4+ NH3 HCN CN- H2CO3 HCO3- CO32- 15无机化学第6版试题第四章 KaKb = Kw （四）共轭酸碱解离平衡常数之间的关系（四）共轭酸碱解离平衡常数之间的关系16无机化学第6版试题第四章写出写出34(Ka1Ka2Ka3Kb1Kb2Kb3)中各级离中各级离解常数之
11、间的关系解常数之间的关系43:POH-=444243POHPOKKKHPOPOHKKKPOHPOHKKKwbawbawba17无机化学第6版试题第四章-=2331233132:COHCOKKKHCOCOHKKKCOHwbawba写出写出H2C3(Ka1Ka2Kb1Kb2)中各级离解常数中各级离解常数之间的关系之间的关系18无机化学第6版试题第四章1、物料平衡：在平衡状态下，某组份的分析浓度即该组、物料平衡：在平衡状态下，某组份的分析浓度即该组份在溶液中的总浓度等于它各种存在状态的平衡浓度份在溶液中的总浓度等于它各种存在状态的平衡浓度的加和。的加和。如：如：c(HAc)=HAc+Ac-练习：练习
12、：H2CO32、电荷平衡：是指溶液必须保持电中性，即溶液中正负、电荷平衡：是指溶液必须保持电中性，即溶液中正负电荷的数量相等。电荷的数量相等。如，醋酸溶液中，如，醋酸溶液中，H3O+=Ac-+OH-练习：练习：NaHCO3计算计算pHpH的基本关系式的基本关系式第三节第三节 酸碱平衡中浓度的计算酸碱平衡中浓度的计算无机化学第6版试题第四章3 3、质子平衡：酸碱反应中得到的质子数等于失去的质子数。、质子平衡：酸碱反应中得到的质子数等于失去的质子数。如：如：HAc+H2OHAc+H2O=H3O+Ac-H2O+H2O=H3O+OH-得质子的物质：得质子的物质：H2O，H2OH3O+得质子的量：得质子
13、的量：H3O+失质子的物质：失质子的物质：H2O、HAc，H2OOH-HAcAc-失质子的量：失质子的量：OH-+Ac- H3O+=OH-+Ac-无机化学第6版试题第四章HA+H2OH3O+A-（1）当）当Kaca20Kw时，可忽略水的质子自递平衡，时，可忽略水的质子自递平衡，只考虑酸的质子传递平衡只考虑酸的质子传递平衡（2）当当ca/Ka500时，上式可变为时，上式可变为3- -+ +HAAOHK 3- - -+ +- -AcaAOHK 3+ +OHK3+ +OH- - -Aca一元弱酸：一元弱酸：3+ +OH2 2KacaKa(ca-A-)21无机化学第6版试题第四章对于一元弱碱溶液，同理
14、可得简化公式：对于一元弱碱溶液，同理可得简化公式： 使用公式应注意使用公式应注意:仅适用于稀的单一电解质存在时。仅适用于稀的单一电解质存在时。当弱酸当弱酸(或弱碱或弱碱)的的Kaca(或或Kbcb)20Kw，且且ca/Ka (cb/Kb)500时。时。ca或或cb为起始浓度。为起始浓度。H3O+=Kaca条件条件：caKa20KW,ca/Ka50022无机化学第6版试题第四章解：解：CNH3/Kb=0.1/1.7610-5 500CNH3Kb=0.11.7610-5 20KwOH-KbcB=0.11.7610-5=1.3310-3mol/LH+=Kw/OH-=1.010-14/1.3310-3
15、=7.510-12mol/LpH=-lgH+=-lg7.510-12=11.12pOH=-lgOH-=-lg1.3310-3=2.88例例1:298K时，时，0.1mol/LNH3水溶液的水溶液的H+、OH-、pH、pOH为多少？为多少？(NH3的的Kb=1.7610-5mol/L）23无机化学第6版试题第四章例例2:计算计算0.100molL-1NH4Cl溶液的溶液的pH。(已知已知Kb(NH3)=1.7910-5)解：解：Kaca 20Kw,ca/Ka=0.100/(5.5910-10) 500，=7.4810-6(molL-1)pH=5.1324无机化学第6版试题第四章例例3:计算计算0
16、.100molL-1NaAc溶液的溶液的pH值。值。（已知（已知Ka(HAc)=1.7410-5）=7.5810-6（molL-1）H+=Kw/OH-=10-14/(7.5810-6)pH=8.88解：解：溶液中存在溶液中存在 Ac- + H2O = HAc + OH- Kb(Ac-)=Kw/Ka(HAc)=1.0010-14/(1.7410-5)=5.7510-10.由于由于Kbcb20Kw,cb/Kb=0.100/(5.7510-10) 50025无机化学第6版试题第四章(二二)多元弱酸弱碱多元弱酸弱碱H2CO3+H2O=HCO3-+H3O+Ka1=4.3010-7HCO3-+H2O=CO
17、32-+H3O+Ka2=5.6110-11H2O+H2O=H3O+OH-Kw=110-14当当Ka1Ka2时，可做一元弱酸处理，即：时，可做一元弱酸处理，即：同理：同理：当当Kb1Kb2时，可做一元弱碱处理，即：时，可做一元弱碱处理，即：例题：例题：101页，页，4-326无机化学第6版试题第四章Ka：两性物质的酸常数，：两性物质的酸常数，Ka/：两性物质共轭酸的酸常数：两性物质共轭酸的酸常数如如HCO3-Ka=Ka2,Ka/=Ka1NH4AcKa=Kw/Kb(NH3)Ka/=Ka(HAc)练习：练习：写出写出H2PO4-和和HPO42-的酸度计算公式。的酸度计算公式。( (三三) ) 两性物
18、质溶液（以两性物质溶液（以HCO3-为例说明）为例说明）27无机化学第6版试题第四章H2PO4-Ka=Ka2,Ka/=Ka1HPO42-Ka=Ka,Ka/=Ka28无机化学第6版试题第四章例例如如在在非非水水溶溶剂剂如如甲甲醇醇中中，可可以以区区分分出出氢氢卤卤酸酸的的相相对对强强弱弱为为HIHBrHCl，甲甲醇醇是是这这些些强强酸酸的的区区分分溶溶剂剂，甲甲醇醇的的作作用用称称为为区分效应区分效应。1.1.拉平效应拉平效应 溶剂使物质的相对酸碱强度区分不出来的作用，称为溶溶剂使物质的相对酸碱强度区分不出来的作用，称为溶剂的拉平效应。该溶剂称为拉平溶剂。剂的拉平效应。该溶剂称为拉平溶剂。例如例
19、如 HClHCl、HIHI、H H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3和和HClOHClO4 4等在水中都是强酸，所以等在水中都是强酸，所以水是这些物质的水是这些物质的拉平溶剂拉平溶剂，水的这种作用称水的，水的这种作用称水的拉平效应拉平效应。同理同理，液氨对，液氨对HAcHAc和和HClHCl具有拉平效应，是具有拉平效应，是HAcHAc和和HClHCl的拉平溶的拉平溶剂，醋酸对剂，醋酸对NaOHNaOH和和NHNH3 3具有拉平效应，是具有拉平效应，是NaOHNaOH和和NHNH3 3的拉平溶的拉平溶剂。剂。2.2.区分效应区分效应: : 溶剂能使物质的相对酸碱强度区分出来的作用，称为溶溶
20、剂能使物质的相对酸碱强度区分出来的作用，称为溶剂的区分效应。该溶剂称为区分溶剂。剂的区分效应。该溶剂称为区分溶剂。29无机化学第6版试题第四章1 1同离子效应同离子效应 同离子效应和盐效应同离子效应和盐效应2 2盐效应盐效应 平衡向左移动平衡向左移动定义：在弱电解质溶液中，加入与该弱电解质具有相同离定义：在弱电解质溶液中，加入与该弱电解质具有相同离子的易溶强电解质，导致弱电解质的解离度降低。子的易溶强电解质，导致弱电解质的解离度降低。 平衡向右移动平衡向右移动定义：在弱电解质溶液中，加入不含相同离子的强电解质定义：在弱电解质溶液中，加入不含相同离子的强电解质时，该弱电解质的解离度增加。时，该弱
21、电解质的解离度增加。30无机化学第6版试题第四章一、缓冲溶液组成和作用机制一、缓冲溶液组成和作用机制50mlH2O1滴滴1.0mol/LNaOHpH111滴滴1.0mol/LHClpH3|pH|=41滴滴1.0mol/LNaOHpH4.761滴滴1.0mol/LHClpH4.740.1mol/LHAc0.1mol/LNaAcpH=4.75|pH|=0.01第四节第四节 缓冲溶液缓冲溶液31无机化学第6版试题第四章缓冲作用：能抵抗外来缓冲作用：能抵抗外来少量少量强酸强碱或稀释，而强酸强碱或稀释，而 自身的自身的pHpH值值基本不变基本不变的作用。的作用。缓冲溶液：能抵抗外来缓冲溶液：能抵抗外来少
22、量少量强酸、强碱或稍加稀强酸、强碱或稍加稀 释，而保持其释，而保持其pHpH值值基本不变基本不变的溶液。的溶液。 “少量少量”、“基本不变基本不变”缓冲作用有限度缓冲作用有限度 缓冲作用应同时具有抗酸和抗碱的双重作用。缓冲作用应同时具有抗酸和抗碱的双重作用。（1 1）浓的强酸、强碱有缓冲作用吗？浓的强酸、强碱有缓冲作用吗？（2 2）较大浓度的弱酸、弱碱有缓冲作用吗？）较大浓度的弱酸、弱碱有缓冲作用吗？（一）缓冲溶液（一）缓冲溶液32无机化学第6版试题第四章（二）缓冲溶液组成（二）缓冲溶液组成质子酸碱理论看：质子酸碱理论看：共轭酸碱对共轭酸碱对弱酸及弱酸盐弱酸及弱酸盐弱碱及弱碱盐弱碱及弱碱盐多元
23、酸及其次级盐多元酸及其次级盐以下混合物溶液都有缓冲作用：以下混合物溶液都有缓冲作用： HAc-NaAc NH4+-NH3 H3PO4 -H2PO4- H2PO4-HPO42- HPO42-PO43-33无机化学第6版试题第四章 缓冲溶液的基本状况缓冲溶液的基本状况:（1）共轭酸和共轭碱的浓度都较大）共轭酸和共轭碱的浓度都较大（2）共轭酸碱对之间存在质子转移平衡）共轭酸碱对之间存在质子转移平衡 HB + H2O = H3O+ + B- 共轭酸共轭酸 共轭碱共轭碱（三）缓冲作用机理（三）缓冲作用机理 组组成成缓缓冲冲溶溶液液的的共共轭轭酸酸碱碱对对的的两两种种物物质质合合称称为为缓缓冲冲系系( (
24、buffer system) )或或缓缓冲冲对对( (buffer pair) )。 HAc-NaAc ； NH3-NH4Cl34无机化学第6版试题第四章 以以HAc-NaAc缓冲溶液为例缓冲溶液为例（与酸作用与酸作用）少量少量H+平衡向左移动平衡向左移动共轭碱是抗酸成分共轭碱是抗酸成分抗酸作用35无机化学第6版试题第四章以以HAc-NaAc缓冲溶液为例（缓冲溶液为例（与碱作用与碱作用）：）：少量少量OH-平衡向右移动平衡向右移动共轭酸是抗碱成分共轭酸是抗碱成分抗碱作用36无机化学第6版试题第四章（1 1）较大浓度的共轭酸、共轭碱是缓冲作用）较大浓度的共轭酸、共轭碱是缓冲作用 的物质基础。的物
25、质基础。（2 2）共轭酸碱物质之间的质子传递平衡是缓）共轭酸碱物质之间的质子传递平衡是缓 冲作用的内在动力。冲作用的内在动力。结论 总之总之，由于缓冲溶液中同时含有较大量的弱酸由于缓冲溶液中同时含有较大量的弱酸( (抗碱成分抗碱成分) )和共轭碱和共轭碱( (抗酸成分抗酸成分) )，它们通过自身的，它们通过自身的质子传递平衡移动以达到消耗掉外来的少量质子传递平衡移动以达到消耗掉外来的少量强酸强酸、强碱强碱，或对抗，或对抗稍加稀释稍加稀释的作用，使溶液的的作用，使溶液的H+离子离子或或OH-离子浓度没有明显的变化，因此缓冲溶液具离子浓度没有明显的变化，因此缓冲溶液具有缓冲作用。有缓冲作用。 但缓
26、冲溶液的缓冲作用不是无限的。但缓冲溶液的缓冲作用不是无限的。37无机化学第6版试题第四章二、缓冲溶液二、缓冲溶液pH的计算的计算 以以HB-NaB 表示缓冲系，溶液中存在如下质子表示缓冲系，溶液中存在如下质子转移平衡：转移平衡：38无机化学第6版试题第四章两边取负对数两边取负对数: :总浓度：总浓度： B-+HB (4.15a)上式是计算缓冲溶液上式是计算缓冲溶液pH的的Henderson-Hasselbach方程式方程式（亨德森（亨德森- -哈塞尔巴赫）哈塞尔巴赫）又称又称缓冲公式缓冲公式pKa为弱酸的解离常数的负对数；为弱酸的解离常数的负对数；B-和和HB均为平衡浓度。均为平衡浓度。缓冲比
27、：缓冲比：HBB-39无机化学第6版试题第四章 HB的浓度为的浓度为c(HB)( (或称起始浓度或称起始浓度, ,配制浓度配制浓度) )，NaB的浓度为的浓度为c(NaB)；HB解离部分解离部分的浓度为的浓度为c(HB)。式式(4.15a)又可表示为：又可表示为：(4.15b) 则：则： HB 平平 = = c(HB)-c(HB) B- 平平 = = c(NaB)+c(HB) HB 平平c(HB) ， B- 平平c(NaB)c(B-) 40无机化学第6版试题第四章式式( (4.15b) )可改写为可改写为: :若缓冲溶液的体积以若缓冲溶液的体积以V 表示，则表示，则(4.15c)41无机化学第
28、6版试题第四章根据缓冲溶液的计算公式可知：根据缓冲溶液的计算公式可知：1 1、缓冲溶液的、缓冲溶液的pHpH值主要取决于共轭酸碱对中弱酸值主要取决于共轭酸碱对中弱酸 的的KaKa值，其次，取决于缓冲溶液的缓冲比。值，其次，取决于缓冲溶液的缓冲比。2 2、对于同一缓冲对的缓冲溶液，其、对于同一缓冲对的缓冲溶液，其pHpH值只取决于值只取决于 缓冲比，改变缓冲比，缓冲溶液的缓冲比，改变缓冲比，缓冲溶液的pHpH值也随之值也随之 改变改变, ,当缓冲比为当缓冲比为1 1时，缓冲溶液的时，缓冲溶液的pH=pKapH=pKa。3 3、适当稀释缓冲溶液，缓冲比不变，计算的、适当稀释缓冲溶液，缓冲比不变，计
29、算的pHpH值值 亦不变，但加入大量水稀释时，使亦不变，但加入大量水稀释时，使pHpH值略有升值略有升 高，称为稀释效应。高，称为稀释效应。42无机化学第6版试题第四章例例1：计算由：计算由0.080mol/LHAc溶液和溶液和0.20mol/LNaAc等体积混合成缓冲溶液的等体积混合成缓冲溶液的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生变变化化（为为它它们们原原浓浓度度的一半）的一半）CHAc=0.080/2=0.040mol/LCAc-=0.20/2=0.10mol
30、/L由缓冲公式，得：由缓冲公式，得：15.540.075.404.010.0lg)10-58.1lg(= =+ += =+ + - -= =lgppH+ += =- -HAAaccK43无机化学第6版试题第四章例例2pH接近于接近于7.0的磷酸盐缓冲溶液常用来培养酶，的磷酸盐缓冲溶液常用来培养酶，某种酶仅能存在于某种酶仅能存在于pH为为6.907.15的培养液中。求含的培养液中。求含有有0.225molL-1HPO42-和和0.330molL-1H2PO4-的溶液的溶液的的pH。若在。若在250mL该溶液中分别加入该溶液中分别加入0.20g及及0.40gNaOH固体，酶会分解吗？固体，酶会分解
31、吗？44无机化学第6版试题第四章缓冲容量和缓冲范围缓冲容量和缓冲范围一、缓冲容量一、缓冲容量1 1、缓冲容量：使每升缓冲溶液的、缓冲容量：使每升缓冲溶液的pHpH值改变一个单值改变一个单位所需加入的一元强酸或强碱的物质的量。位所需加入的一元强酸或强碱的物质的量。dn:加入的强酸或强碱的物质的量（加入的强酸或强碱的物质的量（mol）；）；V：溶液的体积（：溶液的体积（L)；|dpH|:缓冲溶液缓冲溶液pH值改变量的绝对值值改变量的绝对值 ：正值，单位是：正值，单位是molL-1pH-1(4.16)45无机化学第6版试题第四章42)1(-1303.2xxcdxd+ += =b b21303.2xx
32、c+ += =b b）（/ ccxcccabba= =+ += =111cxxccxca+ += =+ += =(4.17)46无机化学第6版试题第四章影响缓冲容量的因素：影响缓冲容量的因素：（1 1）总浓度）总浓度同一缓冲对组成的缓冲溶液，当同一缓冲对组成的缓冲溶液，当缓冲比一定缓冲比一定时，时，总浓度越大总浓度越大，缓冲作用越强，缓冲作用越强，其其 就越大。就越大。（2 2）缓冲比）缓冲比同一缓冲对组成的同一缓冲对组成的总浓度相同总浓度相同的缓冲溶液，的缓冲溶液，缓冲缓冲比越接近于比越接近于1 1缓冲作用越强缓冲作用越强。缓冲比偏离缓冲比偏离1 1越远，越远，缓冲容量缓冲容量值越小，值越小
33、，pHpH偏离偏离pKapKa越远。越远。而当而当缓冲比缓冲比等于等于1 1时，时， 最大最大。47无机化学第6版试题第四章 对于具体的缓冲系，通过对于具体的缓冲系，通过调整调整缓冲比缓冲比来来调节其调节其pH值值只能在其只能在其有效缓冲范围有效缓冲范围内调节内调节！一般：当一般：当Cb/Ca10/1，值太小，值太小，溶液已不具有缓冲能力。溶液已不具有缓冲能力。相应地：相应地：pHpKa+1所以所以:缓冲比在缓冲比在0.110范围内，缓冲溶液才能发挥范围内，缓冲溶液才能发挥缓冲作用。此时的缓冲作用。此时的pH范围称为有效范围称为有效缓冲范围缓冲范围。48无机化学第6版试题第四章三、缓冲溶液的配
34、制三、缓冲溶液的配制 1 1、选用适当的缓冲对，使缓冲对中弱酸的、选用适当的缓冲对，使缓冲对中弱酸的KaKa值尽值尽可能接近实际要求的值，从而使缓冲溶液的缓冲比可能接近实际要求的值，从而使缓冲溶液的缓冲比接近接近1 1: :1 1，所配制溶液的，所配制溶液的pHpH值在缓冲对的缓冲范围值在缓冲对的缓冲范围内，具有较大的缓冲容量。内，具有较大的缓冲容量。例如，配制例如，配制pH值为值为4.8的缓冲溶液，可选择的缓冲溶液，可选择HAc-NaAc缓冲对，因为缓冲对，因为HAc的的pKa=4.76。又如配。又如配制制pH值为值为6.2的缓冲溶液，应选择的缓冲溶液，应选择H2CO3-NaHCO3缓冲对，
35、因为缓冲对，因为H2CO3的的pKa=6.35，与欲配制缓冲，与欲配制缓冲溶液的溶液的pH值值(6.2)最接近。最接近。一、缓冲溶液的配制方法一、缓冲溶液的配制方法49无机化学第6版试题第四章2、要有适当的总浓度，保证缓冲溶液中有足够的、要有适当的总浓度，保证缓冲溶液中有足够的抗酸成分和抗碱成分。总浓度太小，抗酸成分和抗碱成分。总浓度太小，值较小，但值较小，但总浓度也不宜过大，一般控制在总浓度也不宜过大，一般控制在0.050.50molL-1之间，之间，值约在值约在0.010.1molL-1pH-1。3、选定缓冲对后，计算出所需共轭酸、碱的量。、选定缓冲对后，计算出所需共轭酸、碱的量。 为了使
36、缓冲溶液具有较大的缓冲容量，应尽量为了使缓冲溶液具有较大的缓冲容量，应尽量使缓冲比接近于使缓冲比接近于1 1。实际工作，常常使用。实际工作，常常使用相同浓度相同浓度的的共轭酸、碱溶液配制。共轭酸、碱溶液配制。50无机化学第6版试题第四章设缓冲溶液的总体积为设缓冲溶液的总体积为V总总，共轭酸的体积为，共轭酸的体积为VHB、共轭碱的体积为共轭碱的体积为VB-，混合前共轭酸、碱的浓度均，混合前共轭酸、碱的浓度均为为c，则：，则：利用此式，只需按共轭酸碱溶液体积的比值利用此式，只需按共轭酸碱溶液体积的比值配制缓冲溶液。配制缓冲溶液。总B总HBVB VHBVcVc-=-HBBHBBVVlgpKapH/V
37、/VlgpKapH-+=+=总总VcVc51无机化学第6版试题第四章例例1如何配制如何配制1000mLpH=4.50的缓冲溶液的缓冲溶液?解解：（1）选选择择缓缓冲冲系系：查查表表得得，HAc的的pKa4.76，选用，选用HAc-Ac-缓冲溶系。缓冲溶系。（2）确确定定总总浓浓度度：一一般般要要求求具具备备中中等等缓缓冲冲能能力力，并并考考虑虑计计算算方方便便，选选用用0.10molL-1的的HAc和和0.10molL-1NaAc溶液。溶液。mlVmlVxxmlxACHAC3606406401000lg75. 450. 4)0001 (NaAcml,xHAc= = = =- -+ +- -则则
38、溶液溶液则需则需溶液溶液设需要设需要52无机化学第6版试题第四章另外，也常采用在一定量的弱酸溶液中，加另外，也常采用在一定量的弱酸溶液中，加入一定量的强碱，中和部分弱酸（即生成弱酸的入一定量的强碱，中和部分弱酸（即生成弱酸的共轭碱）的方法，必须明确两个问题：共轭碱）的方法，必须明确两个问题：（1）弱酸的物质的量（）弱酸的物质的量（mol或或mmol）必须多于）必须多于强碱的物质的量（强碱的物质的量（mol或或mmol）。）。（2）反应时被中和弱酸的物质的量等于强碱的）反应时被中和弱酸的物质的量等于强碱的物质的量，也等于生成的共轭碱的物质的量，这物质的量，也等于生成的共轭碱的物质的量，这样剩余的
39、弱酸与生成的共轭碱组成缓冲对。样剩余的弱酸与生成的共轭碱组成缓冲对。53无机化学第6版试题第四章解：设需加入的解：设需加入的NaOH溶液为溶液为xml，则加入，则加入NaOH的的物质的量为物质的量为0.10x(mmol)，生成的，生成的NaAc的物质的量的物质的量也是也是0.10x(mmol)，那么，全部中和，那么，全部中和NaOH后剩余后剩余的的HAc的物质的量为的物质的量为(0.10500.10x)(mmol)。例例2 在在50ml 0.10molL-1HAc溶液中加溶液中加0.10molL-1的的NaOH溶液多少毫升才能配制溶液多少毫升才能配制pH=5.0的缓冲溶液？的缓冲溶液？ml00
40、.3250lg25.010.05010.010.0lg75.400.5= =- -= =- -+ += =xxxxx54无机化学第6版试题第四章总总结结1 1、酸碱质子理论，定义，反应实质。酸碱质子酸碱质子理论，定义，反应实质。酸碱质子传递平衡和平衡常数，传递平衡和平衡常数，Ka和和Kb的关系。的关系。2 2、酸碱溶液酸碱溶液pH的计算。（一元、多元、两性物质）的计算。（一元、多元、两性物质）拉平效应，拉平效应，区分效应，区分效应，同离子效应和盐效应同离子效应和盐效应3 3、缓冲溶液、缓冲溶液pHpH的计算，影响缓冲容量的因素，的计算，影响缓冲容量的因素，缓冲溶液的配制。缓冲溶液的配制。55无机化学第6版试题第四章
