酸碱缓冲溶液课件

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1、1第第5章章 酸碱平衡和酸碱滴定法酸碱平衡和酸碱滴定法Acid-Base Equilibrium and Acid-Base Titrimetry本章重点：本章重点：（1）酸碱平衡理论）酸碱平衡理论（2）各类酸碱溶液的）各类酸碱溶液的pH值计算方法值计算方法（3）各类酸碱滴定曲线和指示剂的选择及终点误差）各类酸碱滴定曲线和指示剂的选择及终点误差25.1 溶液中的酸碱反应与平衡溶液中的酸碱反应与平衡分布系数的计算分布系数的计算*各种形式浓度的计算各种形式浓度的计算(pH值值)*酸碱滴定曲线、酸碱指示剂和终点误差酸碱滴定曲线、酸碱指示剂和终点误差*缓冲溶液的理论及应用缓冲溶液的理论及应用(计算公式

2、计算公式)3 5.1.1 5.1.1 离子的活度和活度系数离子的活度和活度系数 1 1、活度（、活度（a a）与浓度（）与浓度（c c）的关系）的关系 实际溶液中实际溶液中 i i 离子的活度为：离子的活度为： 如已知如已知 i i 离子的平衡浓度，则计算式为：离子的平衡浓度，则计算式为：单位：单位： molmolL L-1-14 2、离子的活度系数、离子的活度系数 (理解含义，不用计算理解含义，不用计算) 表示实际溶液和理想溶液之间偏差的大小。表示实际溶液和理想溶液之间偏差的大小。极稀溶液：极稀溶液： AB型电解质型电解质(如如AlCl3)稀溶液稀溶液 (c0.1molL-1)： 用德拜用德

3、拜 - 休克尔（休克尔（Debye-Hckel）公式计算）公式计算5 当当离离子子强强度度较较小小时时，可可按按Debye-Hckel极限公式计算：极限公式计算： 如已知某些离子强度，如已知某些离子强度， 可查附录表可查附录表 3 得活度系数。得活度系数。单位：单位： molL-1ci：第：第 i 种离子的浓度种离子的浓度Zi：第：第 i 种离子的电荷种离子的电荷6 如为了确定某物质的含量或矿石的品如为了确定某物质的含量或矿石的品位等，则可用位等，则可用浓度浓度表示结果表示结果。4、测定结果用浓度还是用活度表达：、测定结果用浓度还是用活度表达： 当测量目的是为了说明化学反应速率当测量目的是为了

4、说明化学反应速率或反应能力等，应报出被测物质的或反应能力等，应报出被测物质的活度活度。3、中性分子的活度系数：、中性分子的活度系数：71.酸碱的定义酸碱的定义?5.1.2 溶液中的酸碱反应与平衡常数溶液中的酸碱反应与平衡常数下面哪些物质是酸下面哪些物质是酸( )哪些是碱哪些是碱( )1，32，4，6两性物质两性物质( 5，7 )81.酸碱的定义酸碱的定义电离理论电离理论电子理论电子理论质子理论质子理论酸酸能电离出能电离出H+的物质的物质碱碱电离出电离出OH-的物质的物质酸酸凡能接受电子的物质凡能接受电子的物质碱碱凡能给出电子的物质凡能给出电子的物质酸酸凡能给出质子的物质凡能给出质子的物质碱碱凡

5、能接受质子的物质凡能接受质子的物质5.1.2 溶液中的酸碱反应与平衡常数溶液中的酸碱反应与平衡常数9酸碱质子理论酸碱质子理论酸酸溶液中凡能给出质子的物质溶液中凡能给出质子的物质碱碱溶液中凡能接受质子的物质溶液中凡能接受质子的物质两性物质两性物质即能接受质子又能给出质子的物质即能接受质子又能给出质子的物质A(碱碱) + H+HA(酸酸)共轭酸碱对共轭酸碱对(只差一个质子只差一个质子)HA(酸酸) + OH-A-(碱碱)+H2O101）具有共轭性）具有共轭性 2）具有相对性）具有相对性 3）具有广泛性）具有广泛性HAHAA A + H+ H+ +如：如：如：如：HCOHCO3 3既为酸，也为碱既为

6、酸，也为碱既为酸，也为碱既为酸，也为碱 （两性物质）（两性物质）（两性物质）（两性物质） 如：如：如：如：特点：特点：HH2 2O O 中性分子，既可为酸，也可为碱中性分子，既可为酸，也可为碱中性分子，既可为酸，也可为碱中性分子，既可为酸，也可为碱如：如：如：如：举例举例举例举例返回返回12解离平衡常数解离平衡常数酸碱反应酸碱反应平衡常数：衡量酸碱反应进行的程度。平衡常数：衡量酸碱反应进行的程度。弱酸：弱酸：弱碱：弱碱：水：水：共轭酸碱对的共轭酸碱对的KaKb H+ OH-=Kw1 10-14或或 pKa+pKb=14.00共轭酸碱对共轭酸碱对二二、酸碱反应的平衡常数及共轭酸碱对酸碱反应的平衡

7、常数及共轭酸碱对Ka和和Kb的关系的关系13 (1)、活度常数：、活度常数： Ka是温度的函数是温度的函数(2)、浓度常数：、浓度常数：若各组分以浓度表示，则若各组分以浓度表示，则若各组分均以活度表示，则活度常数若各组分均以活度表示，则活度常数 Ka 为为酸碱酸碱(解离解离)平衡常数的表示方法和使用平衡常数的表示方法和使用14 (3)、Ka与与 与与温度和离温度和离子强度子强度有关有关碱的解离常数，本书用碱的解离常数，本书用 Kb或或 Kbc 表示。表示。15(4)、附录表、附录表2中的解离常数的使用中的解离常数的使用 分析化学：分析化学： 处理溶液化学平衡的有关计算时，处理溶液化学平衡的有关

8、计算时， 一般一般忽略离子强度的影响，忽略离子强度的影响， 不考虑浓度常数和活度常数的区别。不考虑浓度常数和活度常数的区别。 书后附录表书后附录表2中的解离常数（活度常数）：中的解离常数（活度常数）： 直接当作浓度常数使用直接当作浓度常数使用。16-H+,Ka1+H+,Kb3-H+,Ka2+H+,Kb2-H+,Ka3+H+,Kb1酸式解离酸式解离碱式解离碱式解离例例17Ka和和Kb 的大小是衡量一种酸或碱的酸碱强度的大小是衡量一种酸或碱的酸碱强度Ka越大，表明这种酸越大，表明这种酸(如如HA)的酸性越强的酸性越强Kb越大，表明这种碱越大，表明这种碱(如如A-)的碱性越强的碱性越强KaKb H+

9、 OH-=Kw 或或 pKa+pKb=14.00一种酸的强度越大一种酸的强度越大(Ka越大越大)，其相应的共轭碱的碱，其相应的共轭碱的碱性性(Kb)越小，反之亦然。越小，反之亦然。结论：结论：181. HCO3-是两性物质，如果是两性物质，如果HCO3-的的Ka是是108，则，则CO32-的的Kb是是 。 10-6练习练习192按照酸碱质子理论，下列水溶液中按照酸碱质子理论，下列水溶液中碱性最弱的离子是碱性最弱的离子是 ( )A. Ac- B. H2BO3- C. C2O42- D. ClO4-D练习练习205.1.3 溶液中其他相关平衡溶液中其他相关平衡物料平衡方程物料平衡方程(简称物料平衡

10、简称物料平衡)电荷平衡方程（简称电荷平衡）电荷平衡方程（简称电荷平衡）质子平衡方程（简称质子平衡）质子平衡方程（简称质子平衡） 21(一一)物料平衡方程物料平衡方程(简称物料平衡简称物料平衡) material balance equation( MBE) 定义：定义：在一化学平衡体系中，某一给定物在一化学平衡体系中，某一给定物质的总浓度等于与它有关的各种形式浓度质的总浓度等于与它有关的各种形式浓度之和。之和。 MBE的列出：的列出：首先找出各有关溶质存在形式首先找出各有关溶质存在形式, 然后根据定义列出方程式。然后根据定义列出方程式。22例例：列列出出浓浓度度为为 0.1（molL-1）的的

11、H3PO4溶溶液的物料平衡方程：液的物料平衡方程： 由由于于 H3PO4 存存在在三三级级离离解解平平衡衡，因因此此溶溶液中有液中有四种四种存在形式存在形式, 故故H3PO4 H2PO4 - + H+ H2PO4- HPO42- + H+ HPO42- PO43- + H+ MBE：23(二二)电荷平衡方程（简称电荷平衡）电荷平衡方程（简称电荷平衡） charge balance equation, (CBE) 定义：定义： 单位体积溶液中阳离子所带正电单位体积溶液中阳离子所带正电荷的量（荷的量（mol）等于阴离子所带负电荷的）等于阴离子所带负电荷的量（量（mol），即溶液是电中性的。），即溶

12、液是电中性的。 CBE 的列出：的列出： 首先找出溶液中的阳离子首先找出溶液中的阳离子和阴离子，然后根据电中性的原则列出和阴离子，然后根据电中性的原则列出方程式。方程式。24 例例：列列出出浓浓度度为为 c（molL-1 ）的的 NaAc 溶溶液的电荷平衡方程：液的电荷平衡方程： 解：溶液中解：溶液中 NaAc Na+ + Ac- 将阳离子和阴离子分列等式两端并用将阳离子和阴离子分列等式两端并用浓度表示，浓度表示，因为阴、阳离子电荷数都为因为阴、阳离子电荷数都为 1 ，故故 CBE： Na+ H+ = Ac- + OH-25例：列出浓度为例：列出浓度为 c(molL-1) 的的Ca(NO3)2

13、 溶液溶液 的的CBE。 解：解：因因Ca2+的电荷数为的电荷数为 2,为使等式两端浓度等为使等式两端浓度等衡，故衡，故CBE中中c(Ca2+)前要前要添加系数添加系数 2 。 CBE： H3O+ + Ca2+ = NO3-+ OH-总结：总结：CBE中各项的系数等于该项离子电荷数中各项的系数等于该项离子电荷数。Ca(NO3)2 Ca2+ + 2NO3-平衡时平衡时 c 2 c226(三三)质质子子平平衡衡方方程程*(简简称称质质子子平平衡衡又又称称质质子子条条件件) proton balance equation（PBE） 定义：定义：溶液中得质子后产物得质子的量溶液中得质子后产物得质子的量

14、 与与 失质子后产物失去质子的量是相等的。失质子后产物失去质子的量是相等的。 列出方法：列出方法：根据电荷平衡方程式和物料平衡方程式推出根据电荷平衡方程式和物料平衡方程式推出质子参考水准（零水准）：质子参考水准（零水准）： 27零水准法（质子参考水准）零水准法（质子参考水准）零水准物质的选择零水准物质的选择 a溶液中大量存在的溶液中大量存在的 b参与质子转移反应参与质子转移反应质子条件式书写方法质子条件式书写方法 等式左边等式左边得质子后产物得质子后产物 等式右边等式右边失质子后产物失质子后产物 根据根据质子得失相等原则质子得失相等原则列出质子条件式列出质子条件式28C2O42-NH4+ H2

15、O+H+2H+-H+-H+H+质子参考水准质子参考水准失质子失质子得质子得质子PBE：H+HC2O4-+ H2C2O4=NH3+OH-2例：列出浓度为例：列出浓度为 c（molL-1）的）的 (NH4)2C2O4 溶液的溶液的 PBE。总结：总结：PBE中各项系数等于该项质子得失数。中各项系数等于该项质子得失数。29HPO42-NH4+ H2O-H+H+2H+-H+-H+H+质子参考水准质子参考水准失质子失质子得质子得质子例：列出浓度为例：列出浓度为 c（molL-1）的）的 NaNH4HPO4 溶液的溶液的 PBE。PBE：H+H2PO4-+ H3PO4=PO43-+OH-+NH32总结：总

16、结：PBE中各项系数等于该项质子得失数。中各项系数等于该项质子得失数。305.2 酸碱组分的平衡浓度和分布系数酸碱组分的平衡浓度和分布系数 一元弱酸弱碱的分布系数一元弱酸弱碱的分布系数 二元弱酸弱碱的分布系数二元弱酸弱碱的分布系数 多元弱酸弱碱的分布系数多元弱酸弱碱的分布系数31分析浓度与平衡浓度分析浓度与平衡浓度分析浓度分析浓度：溶液体系达平衡后，各组型体的：溶液体系达平衡后，各组型体的 平衡浓度之和，即总浓度。平衡浓度之和，即总浓度。c, mol/L， 如如cHAcHAc+Ac-平衡浓度平衡浓度：溶液体系达平衡后，某一型体的：溶液体系达平衡后，某一型体的 浓度浓度 ，如，如HAc = 某种

17、型体平衡浓度某种型体平衡浓度 / 分析浓度分析浓度c分布系数的定义：分布系数的定义：325.2.1 一元弱酸一元弱酸(碱碱)各型体的分布系数各型体的分布系数 HA A HA A- - + H + H+ + 分布分数是分布分数是H+的函数，与浓度无关。的函数，与浓度无关。33讨论讨论Ka一定时，一定时，HA和和A- -与与pH有有关关 pH，HA，A- - pH pKa，HAc为主为主 pH = pKa，HAc = Ac- - pH pKa时，时，Ac- -为主为主34分布分数分布分数 的用途的用途:了解酸碱组分的分布情况了解酸碱组分的分布情况根据定义式可求平衡组分浓度：根据定义式可求平衡组分浓

18、度：35练习练习例：计算例：计算pH=5.0时，时，HAc溶液（溶液（0.1000mol/L） 中中HAc和和Ac-的分布系数及平衡浓度的分布系数及平衡浓度解：解：36阿司匹林阿司匹林pH=1.0pH=7.4 假假设设 H+, A-等等离离子子不不能能穿穿透透隔隔膜膜, HA分分子子可可自自由由通通过过隔隔膜膜. 达平衡时达平衡时, 隔膜两边的隔膜两边的HA浓度相等，即浓度相等，即HA血血=HA胃胃 阿阿司司匹匹林林是是一一种种弱弱酸酸(即即乙乙酰酰水水杨杨酸酸), pKa= 3.5. 计计算算阿阿司司匹匹林在胃中的吸收比率。林在胃中的吸收比率。pH=7.4 pH=1.0 血浆血浆 隔膜隔膜

19、胃胃药物的吸收方式可表示为药物的吸收方式可表示为H+ A- HAHA H+ + A-37pH=1.0pH=7.4pH=7.4 pH=1.0 血浆血浆 隔膜隔膜 胃胃药物的吸收方式可表示为药物的吸收方式可表示为H+ A- HAHA H+ + A-HA=血血HA c血血=胃胃HAc胃胃=c血血c总药总药c血血c血血+ c胃胃c血血c胃胃= 1+胃胃HA血血HA= 1+H胃胃(H血血+ Ka) (H胃胃+ Ka ) H血血= 1+=c血血c总药总药99.99%几乎是完全吸收几乎是完全吸收38( (二二) )二元酸二元酸( (碱碱) )各型体的分布系数各型体的分布系数H2C2O4 HC2O4- -+

20、H+ HC2O4- - C2O42- - + H+39讨论讨论Ka一定时，一定时，与与H+ 有关有关 pH pKa1:H2C2O4为主为主pH = pKa1: H2C2O4 = HC2O4-pKa1 pH pKa2 : HC2O4-为主为主pH = pKa2: HC2O4- = C2O42-pH pKa2，C2O42-为主为主40总结：总结：n 元酸溶液中，元酸溶液中， 存在存在 n+1 个组分；个组分； 各组分的分布分数计算公式的特点为各组分的分布分数计算公式的特点为 分母：相同。分母：相同。均由均由n+1项组成并按项组成并按H+的降的降幂排列，幂排列，H+方次降方次降1，添加一级离解常数。

21、，添加一级离解常数。H+的最高方次为的最高方次为 n ，与，与 n 元酸相对应。元酸相对应。 分子：分别与分母中的一项相同，分子：分别与分母中的一项相同，对应于对应于该组分的离解情况该组分的离解情况 。 根据此特点，不难写出三元酸溶液中各组根据此特点，不难写出三元酸溶液中各组分的分布分数计算公式。分的分布分数计算公式。41( (三三) )多元酸：多元酸：H3PO4 H2PO4 - - + H+ H2PO4- - HPO42- - + H+ HPO42- - PO43- - + H+ 42磷酸磷酸(H3A)的分布系数图的分布系数图 H3PO4 H2PO4- HPO42- PO43-2.16 pK

22、a 5.05 7.21 pKa 5.11 12.32 pKa1 pKa2 pKa31.00.00 2 4 6 8 10 12 pHH3PO4H2PO4-HPO42-PO43-优势区域图优势区域图适合分步滴定适合分步滴定43结论：结论：1）分析浓度和平衡浓度是相互联系却又完全）分析浓度和平衡浓度是相互联系却又完全 不同的概念，两者通过不同的概念，两者通过联系起来联系起来2）对于任何酸碱性物质，满足）对于任何酸碱性物质，满足 1+ 2 + 3 + - + n = 13）取决于取决于Ka，Kb及及H+ 的大小，与酸的分析的大小，与酸的分析浓度浓度C无关，对于给定弱酸，无关，对于给定弱酸，仅与仅与pH

23、有关有关4）大小能定量说明某型体在溶液中的分布大小能定量说明某型体在溶液中的分布 ，由由可求某型体的平衡浓度可求某型体的平衡浓度44练习题：练习题：下列各酸碱对中，不属于共轭酸碱对的是下列各酸碱对中，不属于共轭酸碱对的是共轭酸碱对共轭酸碱对(只差一个质子只差一个质子)45练习题：练习题：浓度为浓度为c (mol/L)的的NaNO3溶液的质子平衡方溶液的质子平衡方程是程是 （ ）物料平衡方程式物料平衡方程式电荷平衡方程式电荷平衡方程式46练习题：练习题：浓度为浓度为c (mol/L)的的NH4Ac溶液的质子平衡方溶液的质子平衡方程是程是 （ ）47练习题：练习题：人血液的人血液的pH约为约为7.

24、40，KCN进入血液后以什么形态进入血液后以什么形态存在？为什么用存在？为什么用KCN掩蔽掩蔽Cu2+，Co2+，Ni2+时必须时必须先将溶液调到先将溶液调到pH10以上？以上？(已知已知pKa(HCN=9.31)答答 (1)主要以主要以HCN存在，因为存在，因为pHpKa(HCN)，主要型体是，主要型体是CN-，它是掩，它是掩蔽这几种金属离子的络合剂蔽这几种金属离子的络合剂知识点：分布系数知识点：分布系数485.3 各种酸碱溶液中氢离子浓度的计算各种酸碱溶液中氢离子浓度的计算 强酸强碱强酸强碱 弱酸弱碱弱酸弱碱 强酸强酸(碱碱)与弱酸与弱酸(碱碱)混合溶液混合溶液 两性物质两性物质 酸碱缓冲

25、溶液酸碱缓冲溶液49计算方法计算方法 首先写出溶液的质子平衡方程首先写出溶液的质子平衡方程 将有关的酸碱平衡常数代入，整理后得将有关的酸碱平衡常数代入，整理后得精确式。精确式。 对精确式进行适当的简化对精确式进行适当的简化。 忽略水的离解对忽略水的离解对H+的影响，删去的影响，删去KW项；项； 弱酸碱离解对总浓度影响较小时，用分析浓度弱酸碱离解对总浓度影响较小时，用分析浓度(总总浓度浓度)代代 替平衡浓度。替平衡浓度。简化后可得近似式或最简式。简化后可得近似式或最简式。 在多元酸碱溶液中，通常只考虑第一级离在多元酸碱溶液中，通常只考虑第一级离解，作近似计算解，作近似计算。50强酸强酸HCl（C

26、 ） HCl HHCl H + + + Cl + Cl - - HH2 2O HO H + + + OH+ OH - -当当当当C C 10 10-6 -6 mol/Lmol/L，忽略水的解离，忽略水的解离，忽略水的解离，忽略水的解离精确式精确式近似式近似式* 5.3.1 一元强酸一元强酸(碱碱)溶液中溶液中H+浓度的计算：浓度的计算：或：或：H+2 - cH+ KW = 051强碱强碱NaOH（Cb ）近似式近似式近似式近似式*OH- H2O-H+H+质子参考水准质子参考水准失质子失质子得质子得质子+H+精确式精确式52 5.3.2 弱酸（弱碱）溶液弱酸（弱碱）溶液 1. 一元弱酸或弱碱一元

27、弱酸或弱碱(cmolL-1) PBE： H+ = A- + OH- 整理得整理得精确式精确式53近似式近似式c-H+A-平衡时平衡时H+54近似式近似式近似式近似式c-A-A-平衡时平衡时HA=c-H+？55最简式最简式*56近似式近似式例题例题近似式近似式近似式近似式最简式最简式*57近似式近似式例题例题近似式近似式近似式近似式最简式最简式*浓度为浓度为cb(mol.L-1)一元弱碱溶液的一元弱碱溶液的pH计算公式：计算公式：公式应用请参见公式应用请参见 P121-122 例题例题 58按照按照PBE可推导出可推导出精确计算式：精确计算式： 是是H+的一元四次方程的一元四次方程(见教材见教材

28、P122公式公式5-12) 是否可忽略水的离解是否可忽略水的离解是否可忽略酸的二级离解是否可忽略酸的二级离解获得相应的近似式和最简式获得相应的近似式和最简式2. 多元弱酸多元弱酸(碱碱)溶液溶液 以浓度为以浓度为 c(molL-1)的二元弱酸的二元弱酸H2A为例：为例： PBE：H+ = HA- + 2A2- + OH-59PBE：H+ = HA- + 2A2- + OH-精确式精确式:60近似：近似：近似式近似式*二元酸的近似式与二元酸的近似式与一元酸的精确式是相同一元酸的精确式是相同61近似式近似式近似式近似式最简式最简式*按一元酸进行处理按一元酸进行处理625.3.3 混合溶液混合溶液例

29、如例如 CHA mol/L 弱酸弱酸HA + CHB mol/L 弱酸弱酸HBPBE：1. 弱酸或弱酸的混合溶液弱酸或弱酸的混合溶液溶液呈弱酸性溶液呈弱酸性63近似式近似式1*近似式近似式2*由于两种弱酸解离出来的由于两种弱酸解离出来的H+彼此抑制彼此抑制645.3.3 混合溶液混合溶液2. 弱酸和弱碱的混合溶液弱酸和弱碱的混合溶液例如例如 CHA mol/L 弱酸弱酸HA + CB mol/L 弱碱弱碱BPBE：若两者的原始浓度都较大，酸碱性都较若两者的原始浓度都较大，酸碱性都较弱，可忽略相互间的酸碱反应弱，可忽略相互间的酸碱反应65近似式近似式*66两性物质：两性物质：在溶液中既可以接受质

30、子显碱的性质，在溶液中既可以接受质子显碱的性质，又可以提供质子显酸的性质的物质。又可以提供质子显酸的性质的物质。分类分类多元酸的酸式盐多元酸的酸式盐弱酸弱碱盐弱酸弱碱盐氨基酸氨基酸HCO3-, HS-, H PO42-, H2PO4-NH4Ac, (NH4)2CO3NH2CH2COOH 氨基乙酸氨基乙酸酸式盐酸式盐 HB-氨基酸：氨基酸：5.3.4 两性物质溶液两性物质溶液671. 酸式盐酸式盐 PBE： H+ = A2- + OH- H2A因为因为以浓度为以浓度为 c(molL-1)的二元弱酸的二元弱酸 H2A 的酸式的酸式盐盐 NaHA 溶液为例：溶液为例： 整理得：整理得：68 HA-c

31、 mol/L，酸式盐的离解倾向很小，酸式盐的离解倾向很小近似式近似式*(水的离解可忽略水的离解可忽略)，且，且HA-c mol/L 近似式近似式*最简式最简式* 69酸式盐的计算公式完全适用于酸式盐的计算公式完全适用于11型的弱型的弱 酸弱碱盐溶液（请参见酸弱碱盐溶液（请参见P126,例例17）和氨基）和氨基 乙酸溶液（请参见乙酸溶液（请参见P127,例例18）。 酸碱组成比不为酸碱组成比不为11的弱酸弱碱盐溶液：的弱酸弱碱盐溶液： 可根据具体情况，采用近似方法处理。可根据具体情况，采用近似方法处理。 （请参见（请参见P128,例例19）注意注意701. H2PO4是两性物质是两性物质,计算其

32、氢离计算其氢离子浓度的最简公式是子浓度的最简公式是 练习练习注：两性物质注：两性物质(酸式盐酸式盐)的最简公式中包的最简公式中包括其括其共轭酸的酸式离解常数和自身的酸共轭酸的酸式离解常数和自身的酸式离解常数式离解常数712. HPO4是两性物质是两性物质,计算其氢离计算其氢离子浓度的最简公式是子浓度的最简公式是 3. NH4Ac是两性物质是两性物质,计算其氢离计算其氢离子浓度的最简公式是子浓度的最简公式是 注：两性物质注：两性物质(弱酸弱碱盐弱酸弱碱盐)的最简公式的最简公式中包括中包括弱碱成分的共轭酸的酸式离解常弱碱成分的共轭酸的酸式离解常数，弱酸成分的酸式离解常数数，弱酸成分的酸式离解常数练

33、习练习725.5. 酸碱缓冲溶液酸碱缓冲溶液(Buffer Solutions)定义定义定义定义缓冲溶液是指具有稳定某种性质的溶液体系。缓冲溶液是指具有稳定某种性质的溶液体系。pH缓冲溶液具有稳定体系酸度的特性。缓冲溶液具有稳定体系酸度的特性。分类分类分类分类1、浓度较大的弱酸或弱碱及其共轭酸碱对、浓度较大的弱酸或弱碱及其共轭酸碱对2、浓度较大的强酸或强碱、浓度较大的强酸或强碱(适合适合pH12条件下的缓冲溶液条件下的缓冲溶液)。HAc - Ac- ; NH4+ - NH3 ; H2PO4- - HPO42- ; HCO3- - CO32- ; +NH3CH2COOH - +NH3CH2COO

34、-73由由Ca mol/L HB 和和Cb mol/L B- 构成的共轭酸碱平衡：构成的共轭酸碱平衡：H+OH-使使pH稳定在一个较窄的范围。稳定在一个较窄的范围。 缓冲溶液的作用机制缓冲溶液的作用机制 高浓度强酸强碱则是因为本身浓度大对少量的酸或高浓度强酸强碱则是因为本身浓度大对少量的酸或碱的加入不敏感而达到稳定碱的加入不敏感而达到稳定pHpH值的作用的。值的作用的。745.5.1 缓冲溶液缓冲溶液pH值的计算值的计算 作为一般控制酸度用的缓冲溶液，因为缓作为一般控制酸度用的缓冲溶液，因为缓冲剂本身的浓度较大，对计算结果也不要求冲剂本身的浓度较大，对计算结果也不要求十分准确，可以十分准确，可

35、以采用近似方法采用近似方法进行计算。进行计算。 最简式：最简式：对于对于 HB NaB 缓冲溶液，设其浓度分缓冲溶液，设其浓度分别为别为 cHB(mol.L-1)和和cB-(mol.L-1)，则，则755.5.2 缓冲容量缓冲容量 OH-pHH+pH注：式中注：式中a与与b分别代表加入的强酸或强碱的浓度。分别代表加入的强酸或强碱的浓度。 缓冲容量是用来衡量缓冲溶液的缓冲能力，缓冲容量是用来衡量缓冲溶液的缓冲能力， 越大，越大，缓冲能力越强缓冲能力越强。 缓冲容量缓冲容量 ：使：使1升缓冲溶液的升缓冲溶液的pH值改变一个单位值改变一个单位所加的强酸或强碱的摩尔数。所加的强酸或强碱的摩尔数。76p

36、H=pKa1影响缓冲容量的因素影响缓冲容量的因素共轭酸碱对的浓度比共轭酸碱对的浓度比缓冲溶液的总浓度缓冲溶液的总浓度缓冲范围：缓冲范围：77缓冲溶液的选择缓冲溶液的选择 所控制的所控制的pHpH应尽量与应尽量与p pK Ka a一致，且浓度较大。一致，且浓度较大。 缓冲溶液应对体系的反应无干扰。缓冲溶液应对体系的反应无干扰。 缓冲溶液应有足够的缓冲容量缓冲溶液应有足够的缓冲容量 缓冲物质应廉价易得，避免污染缓冲物质应廉价易得，避免污染78常用缓冲溶液常用缓冲溶液8.5109.25NH4+NH38.5109.24硼砂硼砂(H3BO3+H2BO3-)7.598.21三羟甲基甲胺三羟甲基甲胺+HCl

37、6.587.21H2PO4-+HPO42-4.56.05.13六次甲基四胺六次甲基四胺+HCl45.54.76HAc+NaAc34.53.77甲酸甲酸+NaOH23.52.86氯乙酸氯乙酸+NaOH1.53.02.35氨基乙酸氨基乙酸+HCl缓冲范围缓冲范围pKa缓冲溶液缓冲溶液79小结小结C和和 i = 某种型体平衡浓度某种型体平衡浓度 / 分析浓度分析浓度 = f（Ka，Kb， H+ ），与），与C无关无关 1+ 2 + 3 + - + n = 1 由由定量说明某型体在溶液中的分布，计算其平衡浓度定量说明某型体在溶液中的分布，计算其平衡浓度 水溶液中酸碱平衡的三种处理方法：水溶液中酸碱平衡

38、的三种处理方法：MBE，CBE，PBE *零水准法写质子条件式零水准法写质子条件式80续前续前强酸强碱溶液的强酸强碱溶液的pH值值弱酸弱碱溶液的弱酸弱碱溶液的pH值值(一元弱酸弱碱一元弱酸弱碱*:近似式和最简式近似式和最简式)两性物质溶液的两性物质溶液的两性物质溶液的两性物质溶液的pHpH值值值值缓冲溶液的缓冲溶液的缓冲溶液的缓冲溶液的pHpH值值值值( (最简式最简式最简式最简式) )81 综合考虑、分清主次、合理取舍、近似计算综合考虑、分清主次、合理取舍、近似计算酸碱溶液酸碱溶液H+的计算总结的计算总结质子条件质子条件物料平衡物料平衡 酸碱平衡酸碱平衡关系关系 H+的精确表达式的精确表达式

39、近似处理近似处理H+的近似计算式和最简式的近似计算式和最简式是否忽略水的离解对是否忽略水的离解对H+的影响，删去的影响，删去KW项；项； 弱酸碱离解对总浓度弱酸碱离解对总浓度影响较小时，用分析浓影响较小时，用分析浓度代度代 替平衡浓度替平衡浓度是否忽略酸的二级解离。是否忽略酸的二级解离。82练习练习取取50.00mL0.10 molL1某一元弱酸某一元弱酸HA溶液，与溶液，与20mL 0.10molL1NaOH溶液混合，计算混合后的溶液混合，计算混合后的pH (1)(2)(3)83练习练习取取50.00mL0.10 molL1某一元弱酸某一元弱酸HA溶液，与溶液，与50mL 0.10molL1

40、NaOH溶液混合，计算混合后的溶液混合，计算混合后的pH (1)(2)(3)(4)84取取50.00mL0.10 molL1某一元弱酸某一元弱酸HA溶液，与溶液，与60mL 0.10molL1NaOH溶液混合，计算混合后的溶液混合，计算混合后的pH (1)(2)(3)练习练习(4)85 现有同体积的四种溶液现有同体积的四种溶液(1) 0.01mol/L NH4Cl0.01mol/L NH3(2) 0.1mol/L NH4Cl0.1mol/L NH3(3) 0.01mol/L HAc0.01mol/L NaAc(4) 0.1mol/L HAc0.1mol/L NH3分别加入分别加入0.05mL，

41、1mol/L HAc，引起，引起pH值变值变化最大的是化最大的是( )A. (2) B. (4) C. (1)和和(3) D. (2)和和(4)练习练习86 酸碱指示剂一般是有机弱酸或有机弱碱，其共轭酸碱形式酸碱指示剂一般是有机弱酸或有机弱碱，其共轭酸碱形式具有明显不同的颜色。具有明显不同的颜色。5.6 酸碱指示剂（酸碱指示剂（Acid-Base Indicator)5.6.1 酸碱指示剂的原理酸碱指示剂的原理 1、变色原因：、变色原因：87甲基橙的甲基橙的-pH图图 0 2 4 6 8 pH pKa=3.4, 红红 橙橙 黄黄3.1 4.40.660.340.910.090.80.21.00

42、.50.088甲基红甲基红 Methyl Red (MR) pKa=5.0N=NNCH3CH3CH3CH3=NNN= COO-COOHH+OH- H+6.2黄黄红红4.45.0橙橙89酚酞酚酞 Phenolphthalein (PP) pKa=9.1OH- OCCOCOO -COO -HOOHOH-H+ 8.0无色无色 粉红粉红9.0 红色红色9.690碱色碱色酸色酸色2.理论变色点理论变色点 pH91碱式碱式 In- 色色酸式酸式 HIn 色色理论变色点理论变色点中间混合色中间混合色q q q 理论变色范围为理论变色范围为q 92指示剂指示剂酸酸 性性 颜颜 色色PH 变变 色色 范范 围围

43、碱碱 性性 颜颜 色色甲基橙甲基橙 红色红色 PH 3.13.14.4 橙色橙色黄色黄色PH4.4酚酚 酞酞无色无色 PH8.28.2 10.0 粉红色粉红色红色红色 PH10石石 蕊蕊红色红色PH4.44.4 6.2 橙色橙色黄色黄色PH6.2 指示剂的变色范围指示剂的变色范围93注：注： 实际与理论的变色范围有差别，深色比浅色灵敏实际与理论的变色范围有差别，深色比浅色灵敏 指示剂的变色范围越窄，指示变色越敏锐指示剂的变色范围越窄，指示变色越敏锐 例：例：例：例： pKpKa a 理论范围理论范围理论范围理论范围 实际范围实际范围实际范围实际范围甲基橙甲基橙甲基橙甲基橙 3.4 2.44.4

44、 3.14.43.4 2.44.4 3.14.4甲基红甲基红甲基红甲基红 5.1 4.16.1 4.46.25.1 4.16.1 4.46.2 酚酞酚酞酚酞酚酞 9.1 8.110.1 8.010.09.1 8.110.1 8.010.0百里酚酞百里酚酞百里酚酞百里酚酞 10.0 9.011.0 9.410.610.0 9.011.0 9.410.694 5.6.2 影响指示剂变色范围的因素影响指示剂变色范围的因素 1、指示剂的用量、指示剂的用量如：酚酞的变色如：酚酞的变色。 离解平衡式离解平衡式 c：指示剂总浓度：指示剂总浓度co：实验者观察到红色的最低浓度：实验者观察到红色的最低浓度因为因

45、为co，Ka不变不变CH+pH终点终点提前提前95 2、离子强度的影响：、离子强度的影响： 活度常数活度常数HIn/In-=1，理论变色点，理论变色点96理论变色点：理论变色点：离子强度离子强度 I 改变，理论变色点的改变，理论变色点的 pH 也会发生改变也会发生改变975.6.3、混合指示剂、混合指示剂组成组成 1指示剂指示剂+惰性染料惰性染料 例：甲基橙例：甲基橙+靛蓝（紫色靛蓝（紫色绿色）绿色） 2两种指示剂混合而成两种指示剂混合而成 例：溴甲酚绿例：溴甲酚绿+甲基红（酒红色甲基红（酒红色绿色）绿色） 特点特点 变色敏锐；变色范围窄变色敏锐；变色范围窄原理原理 颜色互补颜色互补98例：溴

46、甲酚绿例：溴甲酚绿甲基红甲基红pH 0 2 4 6 8甲基红甲基红溴甲酚绿溴甲酚绿溴甲酚绿溴甲酚绿甲基红甲基红99练习练习1.某弱酸型碱指示剂某弱酸型碱指示剂 HIn的的KIn=1.0106，HIn呈现呈现红色，红色，In是黄色，加入三个不同溶液中，颜色分是黄色，加入三个不同溶液中，颜色分别是红色、橙、黄，这三个溶液的别是红色、橙、黄，这三个溶液的 pH范围分别是范围分别是 557 7知识点：知识点：2.最理想的指示剂应是恰好在最理想的指示剂应是恰好在 时变色的指示剂时变色的指示剂 化学计量点化学计量点100作业：作业：P163-165：1(a、b、c、d)，2(b)，3(a、c、e、g、i) ，5，7