无机化学酸碱平衡课件.ppt

1、无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡1 16.1 酸碱质子理论酸碱质子理论6.2 酸碱平衡的移动酸碱平衡的移动6.3 酸碱平衡中有关浓度的计算酸碱平衡中有关浓度的计算6.4 缓冲溶液缓冲溶液无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡2 26.1 酸碱质子理论酸碱质子理论复习酸碱电离理论：酸、碱的定义？复习酸碱电离理论：酸、碱的定义？6.1.1 酸碱质子理论：酸碱质子理论：定义：定义：凡是给出凡是给出质子（质子（H+）的物质是的物质是酸酸，凡是凡是接受质子接受质子的物质是的物质是碱碱。酸酸 =H+碱碱 HCl =H+Cl HAc =H+Ac H2CO3

2、=H+HCO3-无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡3 3HCO3-=H+CO32-H2O =H+OH H3O+=H+H2O NH4+=H+NH3 酸、碱并非孤立，酸、碱并非孤立，酸是碱和质子的结合酸是碱和质子的结合体体，这种关系称为，这种关系称为酸碱的共轭关系酸碱的共轭关系。右边的碱是左边酸的右边的碱是左边酸的共轭碱共轭碱；左边的酸是右边碱的左边的酸是右边碱的共轭酸共轭酸。无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡4 4酸、碱两者互为存在的条件，彼此通过酸、碱两者互为存在的条件，彼此通过H+（质（质子）联系在一起，我们把它们称为子）联系在一起，我们把

3、它们称为共轭酸碱对共轭酸碱对。给出给出H+能力强的叫强酸；能力强的叫强酸；接受接受H+能力强的叫强碱。能力强的叫强碱。酸越强，其共轭碱越弱；反之，酸越弱，其共酸越强，其共轭碱越弱；反之，酸越弱，其共轭碱越强。轭碱越强。在不同介质中酸碱的强度也不同。在不同介质中酸碱的强度也不同。像像H2O、HCO3-、HSO3-、H2PO4-等既能给出等既能给出质子，又能接受质子的物质就是质子，又能接受质子的物质就是两性物质两性物质。由。由此看出：此看出：在质子理论中没有盐的概念在质子理论中没有盐的概念。无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡5 5 6.1.2 酸碱反应酸碱反应:一切包含有

4、质子传递过程的反应一切包含有质子传递过程的反应 酸酸1 +碱碱2 =酸酸2 +碱碱1中和反应：中和反应：HCl +NaOH =H2O +NaCl HNO3+NH3 =NH4+NO3-离解反应：离解反应：HCl +H2O =H3O+Cl-HAc +H2O =H3O+Ac 水解反应：水解反应：NH4+2H2O =H3O+NH3H2O Ac-+H2O =HAc +OH 复分解反应：复分解反应：HF +Ac-=HAc +F 上述反应都可以看作为上述反应都可以看作为酸碱反应酸碱反应。无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡6 6 6.1.3 水的离解平衡水的离解平衡(水的质子自递反应

5、水的质子自递反应)H2Or视为常数，归入常数项，得到：视为常数，归入常数项，得到：+-rr2rH OH H OK+-rrH OH wK H2O+H2O =H3O+OH-H2O =H+OH-rm0H无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡7 7+-wrrH OH K+-14wrrH OH 1.0 10K 称为水的离子积常数，称为水的离子积常数，随温度的变化而变随温度的变化而变化。化。298.15K时，时，wKwK纯水中：纯水中：H+=OH-=1.010-7 molL-1 温度愈高温度愈高，愈大。在任何水溶液中愈大。在任何水溶液中也有这也有这种关系：种关系：+-wrrH OH

6、KwK无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡8 8 称为弱酸的离解平衡常数称为弱酸的离解平衡常数。越大，酸性越大，酸性越强。越强。aKaK 6.1.4 酸碱的强弱酸碱的强弱HAc +H2O =H3O+Ac Ac-+H2O =HAc +OH+-3rrarH O Ac HAcK 称为弱碱的离解平衡常数称为弱碱的离解平衡常数。越大，碱性越越大，碱性越强。强。bKbK-rrb-r+r+raH HHAc OH Ac WKKK无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡9 9Ac-+H2O=HAc +OH-+-rrarH Ac HAcK-rrb-rHAc OH Ac

7、K+-abrrwH OH KKK可以从酸、碱的可以从酸、碱的 和和 计算其共轭碱、计算其共轭碱、酸的酸的 和和 ；酸愈强，即；酸愈强，即 愈大，其共愈大，其共轭碱愈弱，轭碱愈弱，愈小。反之亦然。愈小。反之亦然。aKbKaKbKaKb K6.1.5 共轭酸碱对中共轭酸碱对中 与与 的关系的关系一元酸（碱）一元酸（碱）HAc=H+Ac-aKbK无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡1010+431410w5a,NHb,NH1.0 105.6 101.78 10KKK对于共轭酸碱对，酸强则碱弱，酸弱则碱强。对于共轭酸碱对，酸强则碱弱，酸弱则碱强。例：例：NH3 NH4+NH3

8、+H2O =NH4+OH-已知已知NH3的的 为为1.7810-5，则，则NH4+的的 为：为：aKbK无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡1111 二元酸（碱）二元酸（碱）H2A =H+HA-+-rra12rH HA H AKHA-+H2O=H2A+OH-2rrb2-rH A OH HA K对于对于HA-A2-，也可推出：，也可推出：2-a12b2w(H A)(A)KKK2-a22b1w(H A)(A)KKK无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡1212144wb111a21.0 101.8 105.6 10KKK148wb27a11.0102.

9、3 104.3 10KKK例：例：计算计算Na2CO3的的 和和 。解：解：Na2CO3为二元碱，其共轭酸碱对分别为为二元碱，其共轭酸碱对分别为 CO32-HCO3-HCO3-H2CO3共轭碱共轭碱 共轭酸共轭酸 共轭碱共轭碱 共轭酸共轭酸查表知查表知H2CO3:=4.310-7，=5.610-11。b1Kb2Ka1Ka2K无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡1313 三元酸（碱）三元酸（碱）H3A H2A-HA2-A3-a1Kb3Kb2Ka2Ka3Kb1K例：例：计算计算Na3PO4的的 、。解：解：=/=10-14/(2.210-13)=4.510-2 =/=10-

10、14/(6.2310-8)=1.610-7 =/=10-14/(7.5210-3)=1.310-11a1Kb3Kb3Ka2Kb2Kb2Ka3Kb1Kb1KwKwKwK同理可推导出：同理可推导出：=a1Kb3Ka2Kb2Kb1KwK+-rrH OH a3K无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡14146.2 酸碱平衡的移动酸碱平衡的移动 6.2.1 稀释定律稀释定律 HA =H+A-初：初：cr 0 0 平：平：cr cr cr cr+-22rrrrarrrH A()HA1ccccK当当很小时，很小时，1 1 =cr2aK无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡

11、酸碱平衡1515上式同样适用于弱碱的离解，只需将上式同样适用于弱碱的离解，只需将 变变为为bKaK此式为此式为稀释定律的数学表达式。稀释定律的数学表达式。（1）离解度与弱电解质的本性有关。）离解度与弱电解质的本性有关。（2）离解度与浓度的平方根成反比。）离解度与浓度的平方根成反比。（3）离解度与温度有关。）离解度与温度有关。arKc 无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡16161、同离子效应、同离子效应：在在弱电解质弱电解质中加入与弱电解质具有中加入与弱电解质具有相同离相同离子的强电解质子的强电解质，使得弱电解质的离解度降低，使得弱电解质的离解度降低，这一现象称为同离子

12、效应。这一现象称为同离子效应。6.2.2 同离子效应和盐效应同离子效应和盐效应例：例：HAc +NaAc ,HAc的离解度降低。的离解度降低。NH3H2O +NH4Cl，NH3H2O的离解度降低。的离解度降低。HAc +HCl ，HAc的离解度降低。的离解度降低。无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡1717例：在例：在1升升0.1molL-1 HAc溶液中加入溶液中加入0.1mol NaAc晶体（体积不变），计算晶体（体积不变），计算 溶液中氢溶液中氢离子浓度及离解度。离子浓度及离解度。解：解：HAc =H+Ac-初：初：0.1 0 0.1 平：平：0.1-x x 0.

13、1+x x(0.1+x)=1.7610-5 0.1xaK无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡1818ra,5 0 0acK0.1+x0.10.1x0.1pH=4.75 a=1.7610-5/0.1=0.0176%x=1.7610-5(molL-1)未加未加NaAc时，时，(1.7610-5)/(1.3310-3)=1/75-5ar1.76 100.0133 1.33%0.1 Kc无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡1919 2、盐效应、盐效应 在弱电解质溶液中加入与弱电解质在弱电解质溶液中加入与弱电解质不相同不相同的盐类的盐类，使弱电解质的离解度

14、稍稍增大，这种，使弱电解质的离解度稍稍增大，这种作用称为盐效应。作用称为盐效应。例：例：HAc+NaCl HAc 的离解度稍增大。的离解度稍增大。HAc+NaAc 既有既有同离子效应同离子效应也有也有盐效应盐效应。只不过同离。只不过同离子效应比盐效应大得多。子效应比盐效应大得多。无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡20206.3 酸碱平衡中有关浓度的计算酸碱平衡中有关浓度的计算 6.3.1 水溶液的水溶液的pH H2O =H+OH-室温下纯水中：室温下纯水中：H+=OH-=1.010-7 molL-1 pH=-lg H+=7加酸加酸后，后，H+10-7 molL-1 H

15、+OH-,pH 7 酸性酸性加碱加碱后，后，H+10-7 molL-1 H+7 碱性碱性无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡2121pH相差一个单位，相差一个单位，c(H+)相差相差10倍。倍。溶液酸性越强，溶液酸性越强，pH越小越小，反之，溶液碱性越强，反之，溶液碱性越强，pH越大。越大。注意：注意：因为因为 p =pH+pOH =14 pH =14 pOHwK+-14wrrH OH 1.0 10K无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡2222通常溶液的通常溶液的c(H+)=1 10-14 molL-1 之间时之间时，用，用 pH来表示，则来表示

16、，则pH=0 14测定溶液的测定溶液的pH方法很多，如用方法很多，如用酸碱指示剂酸碱指示剂、pH试纸试纸可粗略测定，若需精确测定，则可用可粗略测定，若需精确测定，则可用精密酸度计精密酸度计。无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡2323 6.3.2 酸碱溶液酸碱溶液pH值的计算值的计算 一元弱酸、弱碱的解离平衡一元弱酸、弱碱的解离平衡 1、解离平衡常数、解离平衡常数HAc =H+Ac-+-rrarH Ac HAcK 对于弱碱，其解离平衡常数用对于弱碱，其解离平衡常数用 表示：表示：NH3H2O =NH4+OH-bK 称为称为弱酸的解离平衡常数弱酸的解离平衡常数。aK无机及

17、分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡24242、解离平衡常数的意义：、解离平衡常数的意义：（1）解离平衡常数反映了弱电解质解离趋势）解离平衡常数反映了弱电解质解离趋势 大小大小.（2）反映了弱酸、弱碱的酸碱性相对强弱。）反映了弱酸、弱碱的酸碱性相对强弱。（3）同一温度下，解离平衡常数不变。温度对）同一温度下，解离平衡常数不变。温度对K虽有影响，但因其虽有影响，但因其反应热不大反应热不大，故温度，故温度对解离平衡常数的影响较小。室温下，一对解离平衡常数的影响较小。室温下，一般不考虑般不考虑 T 对对 K 的影响。的影响。+-4rrb32rNH OH NHH OK无机及分析化学无

18、机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡2525-10wrr-b(Ac)+rrraHAc OH 5.6 10AcH H KKK+4+10r32rwa+(NH)4rrb-rOH OHH NHH O5.610NH KKK 和和 非常小，所以非常小，所以HAc和和NH4+皆为弱酸皆为弱酸，相比之下，相比之下，NH4+是更弱的酸。是更弱的酸。HAcK+4NHK盐的水解，其实也是酸或碱。如盐的水解，其实也是酸或碱。如NH4Cl、NaAcNH4+H2O H+NH3H2OAc H2O HAc OH 无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡26263、一元弱酸、弱碱溶液、一元弱酸、弱碱

19、溶液pH值的计算值的计算 例：计算例：计算0.1molL-1 HAc溶液的溶液的pH 值。值。强酸、强碱在水中几乎全部离解，计算比强酸、强碱在水中几乎全部离解，计算比较简单。较简单。在浓度低于在浓度低于10-6 molL-1时，算溶液的时，算溶液的酸度还要考虑水的离解所产生的酸度还要考虑水的离解所产生的H或或OH。H2O =H+OH-酸不很弱时，即当酸不很弱时，即当cr 20 时时 ，可忽略水解离产生的，可忽略水解离产生的H+wKaK无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡2727pH=-lg H+r=-lg(1.3310-3)=2.88+53rH 0.1 1.76 101

20、.33 10 x解：解：HAc =H+Ac-初：初：0.1 0 0平：平：0.1-x x x x2 =1.7610-5 0.1-x aK当当cr/500,即即a 很小时，很小时，0.1-x 0.1aK无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡2828例：例：计算计算0.1 molL-1 NH3.H2O溶液的溶液的pH。解：解：NH3.H2O =NH4+OH 平：平：0.1-y y y pH=14-pOH=14 -lg(1.3310-3)=14 2.88=11.12-+2r4rb32rO H N HN HH O 0.1yyK同理，当同理，当cr/500 时，时，0.1-y 0.

21、1 y=OH-r=530.1 1.78 101.33 10bK无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡2929+rarH cK-rbrOH Kc一元弱酸：一元弱酸：一元弱碱：一元弱碱：当当 4.4%时，时，0.1-x 0.1，则必须求算一元，则必须求算一元二次方程来求解二次方程来求解 H+r，否则会引起较大的误，否则会引起较大的误差。差。当当cr/500或或4.4%时时，一元弱酸、弱碱，一元弱酸、弱碱最简最简计算公式：计算公式：aK无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡3030NH4Cl水溶液的水溶液的 pH值值 NH4Cl NH4+Cl-NH4+H2

22、O =NH3 +H3O+43wa,NHb,NHKKK NH4+H2O =NH3 H2O +H+平衡：平衡：cr x x x 无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡3131+43+wrr4r4a,NHb,NHH(NH)(NH)KxcKcK+42a,NHrxKcx因为因为 /500,cr x cr 所以所以rac K无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡3232NaAc溶液的溶液的 pH值值 NaAc Na+Ac-Ac-+H2O =HAc +OH-平衡：平衡：cr-x x x-a,HAc-wrrrb,AcOH(Ac)(Ac)KxKKcccr-x cr-2

23、wb,Aca,HAcrKxKKcx无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡3333 HS-=H+S2-+-8rra12rH HS 9.1 10H SK+2-12rra2-rH S 1.1 10HS K K二、多元弱酸、弱碱的离解平衡二、多元弱酸、弱碱的离解平衡分步离解：定义？分步离解：定义？H2S=H+HS-a1a2a3.、KKK K 由于由于 ，即，即 /104 时，时，H+主要主要来源于第一步离解来源于第一步离解，因此计算溶液中，因此计算溶液中c(H+)时，时，只考虑第一步离解，可只考虑第一步离解，可近似把它作为一元弱酸近似把它作为一元弱酸，用，用 来计算。来计算。a1

24、Ka1Ka2Ka1Ka2K无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡3434例：例：计算计算0.1 molL-1 H2S溶液的溶液的pH值和值和 S2-浓度浓度。pH=-lg cr(H+)=4.02+85ra1rH 0.1 9.1 109.54 10KcHS-=H+S2-+2-12rra2-rH S 1.1 10HS K解：解：因为因为c/500，且，且 a1Ka2Ka1K因为因为 HS-r H+r 所以所以 S2-r=1.110-12 注意：注意：S2-r=，只能用于只能用于H2S水溶液中。水溶液中。a2Ka2Krc无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平

25、衡3535上述分步离解可写成一步：上述分步离解可写成一步：H2S=2H+S2-例：在例：在0.1 molL-1 H2S溶液中加入溶液中加入HCl，使，使c(H+)为为0.3 molL-1，计算该溶液中的，计算该溶液中的S2-浓度。浓度。多元弱酸根的浓度很低，若需用浓度较大的这多元弱酸根的浓度很低，若需用浓度较大的这种酸根时，应使用该酸的可溶性盐。种酸根时，应使用该酸的可溶性盐。如如Na2Sa2+22-19rra1a2rH S 1.0 10H SKKK总无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡3636在酸性在酸性H2S水溶液水溶液，S2-a2K解：解：S2-r=1.110-1

26、9+22-19rra1a2a2rH S 1.010H SKKK总22-19r0.3S 1.0 100.1作为二元弱碱作为二元弱碱CO32在水溶液中：在水溶液中：CO32 H2O HCO3 OH 无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡3737+r-43rrwb+.12-3ra2rHCO OH 1.810COH H KKK-823rrwb.2-3ra+r+r1H CO OH 2.4 10HCO H H KKKHCO3 H2O H2CO3 OH 三元弱酸、弱碱的计算类似于二元弱酸、三元弱酸、弱碱的计算类似于二元弱酸、弱碱，计算原理相同。如：弱碱，计算原理相同。如：H3PO4 ，

27、说明，说明CO32-是一种比是一种比HCO3强的强的碱。碱。b,1Kb,2K无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡3838如如NaHnA类类 NaHCO3HCO3-+H2O=H2CO3 +OH-148wb27a1102.33104.310KKK三、两性物质的浓度计算三、两性物质的浓度计算 由于由于 ，作为碱占主导地位，作为碱占主导地位，溶液溶液显碱性显碱性。比较。比较解离常数解离常数 和和 的相对大小，的相对大小，便可以确定便可以确定酸式盐酸式盐水溶液的酸碱性。水溶液的酸碱性。aKa2KbKb2KHCO3-=H+CO32-=5.6110-11a2K无机及分析化学无机及分析

28、化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡3939经过比较复杂的运算，推导出计算经过比较复杂的运算，推导出计算酸式盐的酸式盐的H+r的近似计算公式：的近似计算公式：+ra1a2HKK酸式盐酸式盐的水溶液，其的水溶液，其pH值与盐溶液的值与盐溶液的浓度浓度无关。无关。例例：NaH2PO41412wb33a1101.33 107.50 10KKK（二元酸）（二元酸）+ra1a2H KK=6.2310-8a2K 溶液显酸性溶液显酸性a2Kb3K无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡4040Na2HPO4147wb28a2101.60106.2310KKK+ra1a2835H 6.23

29、107.50102.1610KK+ra2a381310H6.23102.20101.1710KKra2a3H KK ,c(H+)10-7，溶液呈，溶液呈酸性酸性,如如HCOONH4aKbK当当 ,c(H+)p 时时,Ac-HAc,溶液中以溶液中以Ac为主为主;当当pH p 时时,Ac-HAc,溶液中以溶液中以HAc为主为主;aKaKaK无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡5252草酸溶液中各种存在形式的草酸溶液中各种存在形式的分布系数分布系数与溶液与溶液pH值的关系曲线图值的关系曲线图:1 2 3 4 5 6 7 pH1.00.80.60.40.20422OCH 242

30、OC 42OHC 1apK2apK无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡5353同理可得同理可得H3PO4溶液的溶液的关系曲线图关系曲线图，如下：，如下：a1pK1.00.80.60.40.201 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 pHa2pKa3pK-24H PO2-4HPO34HPO3-4PO无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡5454 由以上讨论可知：由以上讨论可知：分布系数分布系数只与酸只与酸碱的强度及溶液的碱的强度及溶液的pH有关有关，而，而与与其其分析分析浓度浓度(总浓度总浓度)无关无关。无机及分析化学无机及

31、分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡5555 加加0.01mol HCl或加或加0.01mol NaOHpH基本不变基本不变(pH试纸检测试纸检测)加加0.01mol HCl，pH=2 pH=7 pH=2加加0.01molNaOH，pH=12 pH=7 pH=12 0.1molL-16.4 缓冲溶液缓冲溶液 对比实验：对比实验：一升一升HAc+NaAc 混合液混合液一升纯水一升纯水无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡5656实验证明：实验证明：HAc 与与 NaAc的混合液具有抗酸、抗碱、的混合液具有抗酸、抗碱、抗稀释的能力。抗稀释的能力。NH3.H2O 与与NH4

32、Cl 的混合液也的混合液也具有抗酸抗碱抗稀释的能力。具有抗酸抗碱抗稀释的能力。弱酸及其共轭碱弱酸及其共轭碱 6.4.1 缓冲溶液的组成及缓冲原理缓冲溶液的组成及缓冲原理 定义定义：由弱酸及其共轭碱所组成的具有抵抗：由弱酸及其共轭碱所组成的具有抵抗少量酸、碱或稀释而保持少量酸、碱或稀释而保持 pH 基本不变的混合液基本不变的混合液，称为，称为缓冲溶液缓冲溶液。无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡5757 缓冲溶液的这种抗酸、抗碱、抗稀释的作缓冲溶液的这种抗酸、抗碱、抗稀释的作用称为用称为缓冲作用缓冲作用。例：例：HAc NaAc溶液溶液 HAc =H+Ac-NaAc Na

33、+Ac-加酸、加碱时的缓冲原理：加酸、加碱时的缓冲原理：1、Ac-(NaAc）是抗酸成份。）是抗酸成份。2、HAc 是抗碱成份。是抗碱成份。无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡5858 NH3.H2O =NH4+OH NH4Cl NH4+Cl 1、NH3.H2O是抗酸成份。是抗酸成份。2、NH4+(NH4Cl)是抗碱成份。是抗碱成份。弱酸及共轭碱称为缓冲对或缓冲系弱酸及共轭碱称为缓冲对或缓冲系。6.4.2 缓冲溶液的缓冲溶液的pH NaAc Na+Ac-HAc =H+Ac-cr,a-x x cr,b+x无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡5959

34、HAcr cr,a Ac-r cr,b+-rrarH Ac HAcK+rr,bar,aHcK=cr,a+rar,bH c=Kcra500cKr,ar,ccabpH=plgK611式式无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡6060NH3.H2O=NH4+OH NH4Cl NH4+Cl NH4+cr,a NH3.H2Ocr,b pH=14 pOHr,br,OHccb br ra a =K Kr,br,ccKr ra ab b O O H H=-+r4rb32rOH NHNHH OKr,bb5 0 0cKr,br,ccb ba ap pO OH H=p pl lg gK K无机

35、及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡6161+43wa(NH)b(NH)K KK KK K=r,br,ccbapH=14-pOH=14-p+lgKabKKKKpp=14pp=14baKKKKp=14-pp=14-p带入上式得：带入上式得：r,ar,ccabpH=plgK无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡6262例：例：等体积的等体积的0.2molL-1HAc与与0.2molL-1NaAc混合，计算其混合，计算其 pH。解：解：例：例：在浓度各为在浓度各为0.1molL-1 的一升的一升HAc 和和Ac-的混的混合溶液中分别加入合溶液中分别加入0.0

36、1molHCl;0.01mol NaOH(设体积不变设体积不变)和稀释和稀释5倍后，问倍后，问pH 变化如何？变化如何？pH=4.75 lg（0.1/0.1）=4.75r,ar,cca ab bp pH H=p pl lg gK K无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡6363解：原来的解：原来的 pH=4.75 lg 0.1/0.1=4.75 加酸加酸后：后：HCl +NaAc =HAc +NaCl 0.01 0.01 pH=4.75 lg（0.11/0.09）=4.66 加碱加碱后：后：NaOH +HAc =NaAc +H2O 0.01 0.01 pH=4.75 lg

37、（0.09/0.11）=4.84 稀释稀释5倍倍后后 pH=4.75 lg（0.02/0.02）=4.75无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡6464例：例：用用NaH2PO4和和Na2HPO4制备制备pH=7.51的缓冲的缓冲溶液，问溶液，问NaH2PO4和和Na2HPO4的浓度比是多少？的浓度比是多少？7.51=7.21 lg cr,a/cr,b lg cr,a/cr,b =-0.3 lg cr,b/cr,a =0.3 cr,b/cr,a =2 Na2HPO4浓度是浓度是NaH2PO4浓度的浓度的2倍。倍。解：解：此混合液中，此混合液中，NaH2PO4 是酸，是酸，

38、Na2HPO4是是碱。因为：碱。因为：NaH2PO4 Na+H2PO4-H2PO4-=H+HPO42-Na2HPO4 2Na+HPO42-应查应查 H3PO4 的的 p =7.21 a2K无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡6565例：例：5ml 1molL-1 NH3H2O和和15ml0.2molL-1NH4Cl混合，计算混合液的混合，计算混合液的pH.Kb=1.76 10-5解：解：混合后，混合后，c(NH3H2O)=51/20=0.25 (molL-1)c(NH4Cl)=0.215/20 =0.15 (molL-1)pOH=p lg（cr,b/cr,a）=4.75

39、 lg(0.25/0.15)=4.53pH=14 4.53=9.47bK无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡6666例：例：将将0.3molL-1 HAc 10ml和和 0.1molL-1 NaOH 10ml 混合，计算溶液的混合，计算溶液的 pH。解：解：HAc +NaOH =NaAc +H2O 生成的生成的c(NaAc)=0.110/(10+10)=0.05 (molL-1)剩余的剩余的c(HAc)=(0.310-0.110)/20=0.1(molL-1)pH=4.75 lg(0.1/0.05)=4.45无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡6

40、767例：例：等体积的等体积的0.2 molL-1 NH3.H2O与与0.05molL-1 HCl混合，计算溶液的混合，计算溶液的pH.解：解：NH3.H2O +HCl =NH4Cl +H2O c(NH4Cl)=0.05/2=0.025(molL-1)c(NH3.H2O)=(0.2-0.05)/2=0.075 (molL-1)pOH=4.75 lg(0.075/0.025)=4.27pH=14-4.27 =9.73无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡6868 6.4.3 缓冲容量和缓冲范围缓冲容量和缓冲范围1、缓冲容量、缓冲容量：用来衡量缓冲能力的大小。用来衡量缓冲能力

41、的大小。使一升缓冲溶液使一升缓冲溶液pH值改变一个单位所加强值改变一个单位所加强酸或强碱的物质的量。酸或强碱的物质的量。r,ar,cca ab bp pHH=p pl lg gK K缓冲溶液的缓冲溶液的pH决定于：决定于：A：（）B：组分的缓冲比。：组分的缓冲比。外加酸、碱改变缓冲比，但不改变外加酸、碱改变缓冲比，但不改变 （）aKbKaKbK无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡6969共轭酸碱对的总浓度越大，缓冲容量越大。共轭酸碱对的总浓度越大，缓冲容量越大。cr,a/cr,b或或cr,b/cr,a越接近越接近1缓冲容量越大，为缓冲容量越大，为1时最大时最大例：下述两

42、组例：下述两组HAcNaAc缓冲液浓度各为：缓冲液浓度各为：0.1:0.1 0.01:0.01 0.25:0.25 0.05:0.15 0.1:0.1 0.02:0.18第一组中第一组中的缓冲容量最大，的缓冲容量最大，第二组中第二组中的缓的缓冲容量最大。冲容量最大。缓冲容量的大小决定于：缓冲容量的大小决定于：酸与共轭碱（碱与共轭酸）的总浓度；酸与共轭碱（碱与共轭酸）的总浓度；缓冲比：缓冲比：cr,a/cr,b或或cr,b/cr,a。无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡70702、缓冲范围、缓冲范围：缓冲作用的有效的缓冲作用的有效的pH范围称为缓范围称为缓冲范围。共轭酸碱

43、对：冲范围。共轭酸碱对：cr,a/cr,b=1:10 pH=p +1 cr,a/cr,b=10:1 pH=p 1 所以：所以：pH=p 1aKaKaK 当溶液稀释时，缓冲比值虽然不变，当溶液稀释时，缓冲比值虽然不变，pH值值不变，但总浓度降低，因而缓冲容量将减小。不变，但总浓度降低，因而缓冲容量将减小。总浓度选在：总浓度选在：0.050.5 molL-1 之间之间缓冲比：缓冲比：1/10 10 之间之间无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡71716.4.4 缓冲溶液的选择与配制缓冲溶液的选择与配制1、选择缓冲对的原则、选择缓冲对的原则p 接近于接近于pH,p 接近于接近

44、于pOH ；总浓度大；总浓度大；缓冲比为缓冲比为1时，缓冲容量最大。时，缓冲容量最大。所选的缓冲溶液不能与反应物或产物发生所选的缓冲溶液不能与反应物或产物发生作用，药用缓冲溶液还必须考虑是否有毒作用，药用缓冲溶液还必须考虑是否有毒。aKbK无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡7272解解:因因HAc的的p 最接近于最接近于5，应选，应选HAcNaAcaK例：例：配制配制pH 为为5 的缓冲溶液，选下列哪种缓的缓冲溶液，选下列哪种缓冲对好？冲对好？HAc NaAc NH3.H2O NH4Cl p =4.75 p =4.75 H2CO3 NaHCO3 H3PO4 NaH2P

45、O4 p =6.37 p =2.12a1Ka1KbKaK无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡73732、有关计算、有关计算例：今需例：今需pH=5.0的缓冲溶液一升，应如何配制？的缓冲溶液一升，应如何配制？解：应选缓冲对解：应选缓冲对HAc NaAc因为因为 pH=p lg（cr,a/cr,b）5.0=4.75 lg（cr,a/cr,b）lg（cr,a/cr,b）=-0.25 lg（cr,b/cr,a）=0.25 cr,b/cr,a=1.78aK无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡7474 若选用若选用0.1molL-1 的的HAc 和和NaAc

46、来混合来混合，则：，则：cr,a =0.1Va/V总总 cr,b=0.1Vb/V总总 cr,b 0.1Vb/V总总 =cr,a 0.1Va/V总总 cr,b/cr,a=Vb/Va=1.78 Vb=1.78Va 因总体积为因总体积为1000ml，Vb=1000-Va 1000-Va=1.78Va Va=360(ml),Vb=640(ml)无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡7575例：例：配制配制pH=9.0的缓冲溶液，应在的缓冲溶液，应在500ml 0.1molL-1 的氨水中加入固体的氨水中加入固体NH4Cl多少克？多少克？解：解：pH=9.0 pOH=5.0 pOH=p lg（0.1/cr,a）5.0=4.75 lg（0.1/ca）lg（cr,a/0.1）=0.25 cr,a/0.1=1.78 cr,a=0.178 (molL-1)0.1780.553.5=4.76(g)bK无机及分析化学无机及分析化学 第六章第六章 酸碱平衡酸碱平衡7676In 1929 he was a visiting professor at Yale.In 1947 he was elected to the Danish parliament,and he died in December of that year,in Copenhagen.