1、第一节第一节 弱电解质的电离平衡弱电解质的电离平衡第二节第二节 水的电离和溶液的水的电离和溶液的pH第三节第三节 离子反应和盐的水解离子反应和盐的水解第四节第四节 缓冲溶液缓冲溶液电解质溶液在生命体内的重要作用：电解质溶液在生命体内的重要作用： 1.与体液的渗透压有关。与体液的渗透压有关。 2.对神经、肌肉等组织的生理、生化功能等起着对神经、肌肉等组织的生理、生化功能等起着重要作用。重要作用。3.与体液的酸碱度（平衡）有关。与体液的酸碱度（平衡）有关。体液的酸碱度体液的酸碱度 直直 接接 影影 响响a.生物体内酶的活性生物体内酶的活性与物质代谢有关。与物质代谢有关。b. 神经、肌肉等组织的生理
2、、生化功能。神经、肌肉等组织的生理、生化功能。 若酸碱失衡将导致物质代谢紊乱，严重若酸碱失衡将导致物质代谢紊乱，严重时会造成死亡。时会造成死亡。因此，在学习电解质溶因此，在学习电解质溶液基本理论知识的基础上，进一步理解、液基本理论知识的基础上，进一步理解、掌握体液酸碱平衡的维持和失衡的基本掌握体液酸碱平衡的维持和失衡的基本原理，对将来的医学工作者来说具有重原理，对将来的医学工作者来说具有重要的意义。要的意义。一、强电解质和弱电解质一、强电解质和弱电解质二、弱电解质的电离平衡和电离度二、弱电解质的电离平衡和电离度三、同离子效应三、同离子效应一、强电解质和弱电解质一、强电解质和弱电解质（一）强电解
3、质（一）强电解质1.电解质：是其水溶液或在熔融状态下能导电的电解质：是其水溶液或在熔融状态下能导电的 化合物。化合物。 强电解质：在水中完全电离，无分子形式存强电解质：在水中完全电离，无分子形式存 在。在。 弱电解质：在水中少部分电离为阴、阳离子，弱电解质：在水中少部分电离为阴、阳离子， 大部分以分子状态存在。有电离平大部分以分子状态存在。有电离平 衡现象。衡现象。电解质电解质强电解质和弱电解质电解质可分为强电解质和弱电解质两类。在水溶液中能完全解离成离子的化合物就是强电解质。例如弱电解质在水溶液中只能部分解离成离子的化合物。例如： HAc H+ + Ac-强电解质：强酸，强碱，强电解质：强酸
4、，强碱，大多数盐大多数盐强酸强酸: HCl、HBr、HI、H2SO4、HNO3、 HClO4强碱强碱: KOH、NaOH、Ba(OH)2 Ca(OH)2常见弱酸：常见弱酸：HF，HClO，H2CO3，H2SO3 CH3COOH, H3PO4，H2S，HCN，HNO2 常见弱碱：常见弱碱：NH3.H2O，Fe（OH）2 Cu（OH）2，Mg（OH）2弱电解质：弱酸，弱碱水，弱电解质：弱酸，弱碱水，少数盐，绝大多数有机物少数盐，绝大多数有机物注：注：电解质的强弱和溶解度无关，本电解质的强弱和溶解度无关，本质区别是在水溶液中的电离程度质区别是在水溶液中的电离程度在熔化状态或水溶液中本身能否在熔化状态
5、或水溶液中本身能否电离电离某固体化合物某固体化合物R R不导电，但熔化不导电，但熔化或溶于水中能完全电离，下列或溶于水中能完全电离，下列关于关于R R的说法正确的是的说法正确的是: :A.RA.R是非电解质是非电解质 B.RB.R是弱电解是弱电解质质C.RC.R是强电解质是强电解质 D.RD.R是离子晶是离子晶体体练习练习强电解质溶液的导电能力一定比弱电解强电解质溶液的导电能力一定比弱电解质溶液的强吗？质溶液的强吗？* * 强电解质的饱和溶液的导电能力一定强电解质的饱和溶液的导电能力一定强吗？强吗？不对。溶液的导电性由溶液中自由移动的离不对。溶液的导电性由溶液中自由移动的离子浓度的大小决定。子
6、浓度的大小决定。离子浓度的大小由电解质的浓度和电离程度离子浓度的大小由电解质的浓度和电离程度决定。决定。不对。难溶电解质溶液的导电性弱。不对。难溶电解质溶液的导电性弱。相同温度相同温度, ,相同浓度相同浓度的强电解质溶液的的强电解质溶液的导电性一定强于弱电解质溶液的导电性导电性一定强于弱电解质溶液的导电性二、弱电解质的电离平衡和电离度二、弱电解质的电离平衡和电离度（一）弱电解质的（一）弱电解质的电离平衡电离平衡 在一定温度下，弱电解质在水溶液中，当在一定温度下，弱电解质在水溶液中，当分子电离成离子分子电离成离子的速度与离子结合成分子的速度相等时的速度与离子结合成分子的速度相等时的状态，叫弱电解
7、的状态，叫弱电解质的质的电离平衡。电离平衡。电离平衡的特点：电离平衡的特点：a.V正正 = V逆逆0,动态平衡。动态平衡。b.分子、离子共存，且各自的浓度保持一定的值不再改变。分子、离子共存，且各自的浓度保持一定的值不再改变。 HAc H+ + Ac- 起始浓度：起始浓度： c0 0 0 起始速度：起始速度： V正正 大大 V逆逆= 0 电离过程：电离过程： cHAc cH+ cAc- 速度变化：速度变化： V正正 V逆逆 当当 V正正 = V逆逆 时时 电离平衡，电离平衡，cHAc 、cH+ 、cAc-1 不再改变不再改变 。 在一定温度下，当弱电解质在水溶液中达到解在一定温度下，当弱电解质
8、在水溶液中达到解离平衡时，已解离的各离子浓度幂的乘积与未解离离平衡时，已解离的各离子浓度幂的乘积与未解离的分子浓度之比是一常数，称为该弱电解质电离常的分子浓度之比是一常数，称为该弱电解质电离常数。用数。用Ki 表示。表示。如：醋酸的电离常数可表示为：如：醋酸的电离常数可表示为：K i= H+Ac-1 HAcHAc H+ + Ac-1注：注： Ki的意义的意义Ki愈大，弱电解质的电离程度越大。愈大，弱电解质的电离程度越大。弱酸、弱碱的电离常数分别用弱酸、弱碱的电离常数分别用Ka 、Kb 表示，表示， i为正整数，为正整数， Ka1、 Ka2 、Ka3 或或Kb1、 Kb2 、Kb3分别表示分别表
9、示 多元弱酸、弱碱多元弱酸、弱碱的一、二、三级电离常数。的一、二、三级电离常数。如碳酸（如碳酸（H2CO3）的电离常数）的电离常数: Ka1=4.3 10-7 ,Ka2= 5.61 10-11 电电离常数与弱电解质的本性及温度有关，而与浓度无关。离常数与弱电解质的本性及温度有关，而与浓度无关。2.电离平衡常数电离平衡常数（二）电离度（二）电离度电离度：电离度是指在一定温度下当电离达到平衡时已电离度：电离度是指在一定温度下当电离达到平衡时已 电离的弱电解质分子数与电离前分子总数的比电离的弱电解质分子数与电离前分子总数的比 率，用符号率，用符号 表示：表示： = 已电离的分子数已电离的分子数原分子
10、总数原分子总数100%如：如：25C时，时，0.1 molL-1 HAc的的 = 1.34%，表示在，表示在该溶液中每该溶液中每10000个个HAc中约有中约有134个分子电离成个分子电离成H+和和Ac1 （CH3COO-）。）。二、同离子效应和盐效应二、同离子效应和盐效应演演示示实实验验1.加入加入2ml 0.01mol L-1 HAc 溶液溶液2.加入加入2滴甲基橙滴甲基橙指示剂指示剂HAc H+ + Ac-13.加入加入少量固少量固体体NaAcAc-1 + Na+ NaAc结果分析：结果分析： Ac-1 HAc电离平衡电离平衡向左移动向左移动H+ ， HAc ， HAc电离度减小，电离度
11、减小，溶液由红变黄。溶液由红变黄。若向若向NaAc溶液中加入其它易溶的醋酸溶液中加入其它易溶的醋酸盐，也会得到相同的结果。盐，也会得到相同的结果。在弱电解质溶液中，加入与该弱在弱电解质溶液中，加入与该弱电解质具有相同离子的易溶强电电解质具有相同离子的易溶强电解质时，会导致弱电解质的电离解质时，会导致弱电解质的电离度降低，这种效应称为同离子效度降低，这种效应称为同离子效应。应。1.同离子效应同离子效应.答案：答案：A。 在氨水（在氨水（NH3 H2O）中加入）中加入下列哪种物质能发生同离子效应？下列哪种物质能发生同离子效应？A.NH4Cl; B.NaCl; -第二节第二节 水溶液的酸碱性及水溶液
12、的酸碱性及pH值的计算值的计算一、水的质子自递反应一、水的质子自递反应1.水的自递反应水的自递反应 水是两性物质，水分子之间也存在着质子的水是两性物质，水分子之间也存在着质子的传递反应。传递反应。 H2O + H2O H3O+ + OH-象这种象这种 发生在同种分子之间的质子传递作用发生在同种分子之间的质子传递作用称为质子自递反应。称为质子自递反应。2.水的离子积水的离子积水的自递反应也就是水的电离反应，其平衡常数为：水的自递反应也就是水的电离反应，其平衡常数为：K = H3O+ OH- H2O H2O水是极弱的电解质，式中水是极弱的电解质，式中H2O 可看成是一常数，可看成是一常数，将它与将
13、它与K合并，得：合并，得： H3O+ OH- = K H2O2 = Kw把把H3O+ 简写为简写为H+，则上式为：，则上式为： H+OH- = KwKw称为水的自递常数，又称为水的离子积。称为水的自递常数，又称为水的离子积。由此说明：在温度一定时，水中的氢离子浓度与氢由此说明：在温度一定时，水中的氢离子浓度与氢氧根离子浓度的积为一定值。氧根离子浓度的积为一定值。-实验测得，实验测得，295K(22C)时的纯水中，时的纯水中， H+ = OH- =1 10-7 molL-1 则：则： Kw = H+OH- = 1.0 10-14 因此，因此， 对于：对于： H2O + H2O H3O+ + OH
14、-只要温度一定，无论只要温度一定，无论H+或或OH- 如何变化，其如何变化，其积是定值。积是定值。这样水的离子积不仅适用于纯水，也适用于稀溶液。不这样水的离子积不仅适用于纯水，也适用于稀溶液。不论溶液是中性、酸性或是碱性，只要知道论溶液是中性、酸性或是碱性，只要知道H+ ，就能，就能计算出计算出OH- ，反之亦然。，反之亦然。3.溶液中溶液中H+或或OH-计算方法计算方法三、一元弱酸、弱减溶液三、一元弱酸、弱减溶液pH值的计算值的计算1.2用用pH 表示：表示：1.溶液酸碱性的表示方法溶液酸碱性的表示方法以纯水为标准：以纯水为标准：H2O + H2O H3O+ + OH-1.1用用H3O+ 或
15、或H+表示：表示：当当 H+ = OH- =1 10-7 molL-1 时时， 溶液呈中性溶液呈中性;当当 H+ 1 10-7 molL-1 OH- 时，时， 溶液呈酸性；溶液呈酸性； 当当 H+ 1 10-7 molL-1 OH-时，时， 溶液呈碱性。溶液呈碱性。 pH = -lg H+pH = 7，pH 7，（也可用（也可用pOH来表示溶液的酸碱性）来表示溶液的酸碱性） 或或pOH = -lg OH- 一般不用一般不用pH表示表示H+ 1molL-1 溶液的酸碱性。溶液的酸碱性。对于总浓度大于对于总浓度大于1 10-6molL-1 的强酸或强碱溶液，的强酸或强碱溶液，可忽略可忽略H2O的质
16、子自递作用，的质子自递作用，H+ 和和 OH-可直接由可直接由c强酸强酸和和c强碱强碱 求算。求算。体液体液 pH体液体液 pH血清血清 7.357.457.357.45成人胃液成人胃液 0.91.50.91.5婴儿胃液婴儿胃液 5.05.0唾液唾液 6.356.856.356.85胰液胰液 7.58.07.58.0小肠液小肠液 7.67.6大大肠液肠液 8.38.48.38.4乳汁乳汁 6.06.96.06.9泪水泪水 7.47.4尿液尿液 4.87.54.87.5脑脊液脑脊液 7.357.457.357.45用用pH值表示人类各种体液的酸碱性值表示人类各种体液的酸碱性三、酸碱指示剂三、酸碱
17、指示剂酸碱指示剂：借助颜色改变来指示溶液酸碱指示剂：借助颜色改变来指示溶液pHpH的物质称为酸碱指示剂的物质称为酸碱指示剂常用酸碱指示剂常用酸碱指示剂指示剂指示剂变色范围变色范围颜色指示剂指示剂变色范围变色范围颜色甲基橙3.1-4.4红-黄中性红6.8-8.0红-橙甲基红4.4-6.2红-黄酚酞8.2-10.0无-红石蕊5.0-8.0红-蓝溴麝香酚酞9.4-10.6无-蓝溴酚蓝3.0-4.6黄-紫溴甲酚绿4.0-5.6黄-蓝溴百里酚蓝6.2-7.6黄-蓝第三节离子反应和盐的水解第三节离子反应和盐的水解 概念：概念：离子反应：有离子参加的反应叫离子反应。离子反应：有离子参加的反应叫离子反应。离子
18、方程式：用实际参加反应的离子符号来离子方程式：用实际参加反应的离子符号来表示化学反应的式子。表示化学反应的式子。三、离子方程式的书写三、离子方程式的书写1 1、写出化学方程式：、写出化学方程式：例：例：2AgNO2AgNO3 3 + CuCl + CuCl2 2 = 2AgCl+ Cu(NO = 2AgCl+ Cu(NO3 3) )2 22 2、把把易溶于水、易电离易溶于水、易电离的物质写成的物质写成离子离子形式，形式，难难溶或难电离溶或难电离的物质以及气体等仍用的物质以及气体等仍用化学式化学式表示。表示。2Ag2Ag+ +2NO+2NO3 3- -+Cu+Cu2+2+2Cl+2Cl- - =
19、 2AgCl+Cu = 2AgCl+Cu2+2+2NO+2NO3 3- -步骤：步骤：3 3、删去删去方程式两边形式方程式两边形式相同的离子相同的离子：2Ag2Ag+ +2NO+2NO3 3- -+Cu+Cu2+2+2Cl+2Cl- -=2AgCl+Cu=2AgCl+Cu2+2+2NO+2NO3 3- -4 4、整理方程式并检查两边各元素的、整理方程式并检查两边各元素的 原子个数和电荷总数原子个数和电荷总数是否是否相等相等：2Ag2Ag+ + + 2Cl+ 2Cl- - = 2AgCl = 2AgClAgAg+ + + Cl+ Cl- - = AgCl = AgCl-写写-拆拆-删删-查查一、
20、离子反应的本质：一、离子反应的本质：CuSOCuSO4 4与与BaClBaCl2 2两两溶液进行离子反应的溶液进行离子反应的实质是：实质是： SOSO4 42-2- + Ba + Ba2+2+ = BaSO = BaSO4 4 反应物所有离子浓度一定都会减少？反应物所有离子浓度一定都会减少？离子反应的本质离子反应的本质： 反应物的某些离子浓度的减少。反应物的某些离子浓度的减少。NaNa2 2COCO3 3与与HClHCl酸两酸两溶液进行离子反应的溶液进行离子反应的实质是：实质是：COCO3 32-2- + 2H + 2H+ + = H = H2 2O +COO +CO2 2思考：思考：下列反应
21、属于离子反应的是下列反应属于离子反应的是A、甲烷和氯气在光照条件下发生反应。、甲烷和氯气在光照条件下发生反应。B、实验室用高锰酸钾制取氧气。、实验室用高锰酸钾制取氧气。C、过氧化钠吸收二氧化碳、过氧化钠吸收二氧化碳D、硫酸和氢氧化钠溶液反应、硫酸和氢氧化钠溶液反应二、离子反应发生的二、离子反应发生的条件条件1 1、生成、生成难溶或微溶难溶或微溶物质的反应物质的反应2 2、生成、生成难电离难电离物质的反应物质的反应3 3、生成、生成易挥发易挥发物质的反应物质的反应如：如：BaBa2+2+与与COCO3 32-2-、AgAg+ +与与BrBr- -、CaCa2+2+与与SOSO4 42-2-等等如
22、：如：NHNH4 4+ +与与OHOH- -、H H+ +与与O OH - -、 H + +与与Ac- 等等如：如：H H+ +与与COCO3 32-2-、HCOHCO3 3- -、S S2-2-、SOSO3 32-2-等生成；等生成； OHOH- -与与NHNH4 4+ +生成的弱碱；生成的弱碱；发生条件：发生条件：1.生成难电离物质生成难电离物质2.生成挥发性物质生成挥发性物质3.生成难溶性物质生成难溶性物质离子反应小结离子反应小结步骤：写步骤：写化学方程式化学方程式离离易溶于水的强电解质用离子符号表示易溶于水的强电解质用离子符号表示删删不参加反应的离子，系数化简不参加反应的离子，系数化简
23、查查是否符合质量守恒、电荷守恒是否符合质量守恒、电荷守恒注意：注意：写离子方程式，应先判断是不是离子反应写离子方程式，应先判断是不是离子反应 不在溶液中进行的反应不能写成离子方程式不在溶液中进行的反应不能写成离子方程式H2O H+ + OH_ 醋酸钠在溶液中的变化醋酸钠在溶液中的变化:CH3COONa = CH3COO_ +Na+CH3COO- +H2O CH3COOH+OH_CH3COONa + H2O CH3COOH+NaOH CH3COOH 弱酸根结合弱酸根结合H+ 破坏水的电离平衡破坏水的电离平衡水的电离平衡水的电离平衡向右移动向右移动一、盐的水解一、盐的水解1、定义：定义：在溶液中在
24、溶液中盐电离出来的离子盐电离出来的离子跟跟 水所电离出来的水所电离出来的H H+ +或或OHOH- -结合生成结合生成弱弱 电解质电解质的反应，叫做盐类的水解的反应，叫做盐类的水解。弱酸阴离子或弱酸阴离子或弱碱阳离子弱碱阳离子2、水解的实质？、水解的实质？弱酸的弱酸的阴离子阴离子，结合了水所电离出来的，结合了水所电离出来的H H+ +；弱碱的弱碱的阳离子阳离子，结合了水所电离出来的，结合了水所电离出来的OHOH- - ；生成生成弱电解质弱电解质，促进促进了水的电离的过程。了水的电离的过程。分组讨论： 根据盐类水解的相关知识，分析NH4Cl溶液为什么显酸性而NaCl溶液为什么显中性？ 氯化铵在溶
25、液中的变化氯化铵在溶液中的变化:弱碱阳离子结合弱碱阳离子结合OH- 破坏水的电离平衡破坏水的电离平衡水的电离平衡水的电离平衡向右移动向右移动分析分析Na2SO3溶液酸碱性？溶液酸碱性？盐类水解的类型盐类水解的类型强酸弱碱盐强酸弱碱盐强碱弱酸盐强碱弱酸盐强酸强碱盐强酸强碱盐弱酸弱碱盐弱酸弱碱盐1、强酸弱碱盐强酸弱碱盐：NH4Cl = Cl- + NH4+NH 3H 2ONH4Cl +H2O HCl + NH 3H 2OH2O H+ + OH- 电离出弱碱阳离子与水电离出的电离出弱碱阳离子与水电离出的OH-生成弱电解质生成弱电解质水解，溶液呈水解，溶液呈酸酸性性如：如： FeCl3、Cu(NO3)
26、2、(NH4)2SO4等等2、强碱弱酸盐强碱弱酸盐：CH3COONa = CH3COO- + Na+ +=CH3COOHNaAc + H2O HAc + NaOHH2O H+ + OH- 电离出弱酸阴离子与水电离出的电离出弱酸阴离子与水电离出的H+生生成弱电解质成弱电解质水解，溶液呈水解，溶液呈碱碱性性如：如： Na2CO3、NaHCO3、NaF、Na2S等等3、强酸强碱盐强酸强碱盐：无弱酸阴离子、弱碱阳离子无弱酸阴离子、弱碱阳离子不水解，溶液呈中性。不水解，溶液呈中性。如：如：KNO3、NaCl、K2SO4等等4、弱酸弱碱盐弱酸弱碱盐：电离出弱酸阴离子、弱碱阳离子电离出弱酸阴离子、弱碱阳离子
27、均水解均水解溶液酸碱性由弱酸阴离子和溶液酸碱性由弱酸阴离子和弱碱阳离子的相对强弱来定。弱碱阳离子的相对强弱来定。 水解规律：水解规律：谁弱谁水解，不弱不水解；谁弱谁水解，不弱不水解；越弱越水解，谁强显谁性。越弱越水解，谁强显谁性。练习练习1、等物质的量浓度相同体积的酸、等物质的量浓度相同体积的酸HA与碱与碱BOH混合后，溶液的酸碱性是：混合后，溶液的酸碱性是：A、酸性、酸性 B、中性、中性C、碱性、碱性 D、不能确定、不能确定练习2、判断下列盐溶液的酸碱性。 ( NH4)2SO4 FeSO4 KNO3 NaHCO3酸酸碱碱盐的类型盐的类型是否水解是否水解盐溶液的盐溶液的酸碱性酸碱性强酸强酸 强
28、碱强碱弱酸弱酸 强碱强碱强酸强酸 弱碱弱碱弱酸弱酸 弱碱弱碱强酸强碱盐强酸强碱盐强碱强碱弱酸盐弱酸盐强酸强酸弱碱盐弱碱盐弱酸弱碱盐弱酸弱碱盐否否(无弱无弱不水解不水解)中性中性是是(酸弱酸弱酸水解酸水解)碱碱性性(NaCl)(CH3COONa)(NH4Cl)是是(碱弱碱弱碱水解碱水解)(CH3COONH4)酸酸性性是是(都弱都弱都水解都水解)不一定不一定规律规律： 三、盐类水解的应用：三、盐类水解的应用：解释下列问题：解释下列问题：1、实验室在配制、实验室在配制AgNO3溶液时，为溶液时，为什么常加入一些什么常加入一些HNO3？2、为什么生活中常用、为什么生活中常用Na2CO3溶液来溶液来代替
29、代替NaOH溶液去油污？热溶液去污溶液去油污？热溶液去污 效果好还是冷的好？效果好还是冷的好？一、缓冲溶液的组成及缓冲作用一、缓冲溶液的组成及缓冲作用(一一) 缓冲作用及缓冲溶液的概念缓冲作用及缓冲溶液的概念实验实验-1：水遇酸、碱后其水遇酸、碱后其pH值的变化值的变化蒸馏水蒸馏水 50mL1.用用pH试纸测定蒸馏水的试纸测定蒸馏水的pH值。值。pH = 7 2. 在蒸馏水中加入在蒸馏水中加入1滴（滴（0.05mL）1.0 mol L-1的的HCl溶液，再溶液，再用用pH试纸测定其试纸测定其pH值。值。pH = 33. 在蒸馏水中加入在蒸馏水中加入1滴（滴（0.05mL）1.0 mol L-1
30、的的NaOH溶液，再溶液，再用用pH试纸测定其试纸测定其pH值。值。pH = 11结论：结论：在水中加入少量的强酸在水中加入少量的强酸或强碱其或强碱其pH值会发生值会发生显著变化，显著变化，纯水不能缓纯水不能缓冲外来少量的酸或碱。冲外来少量的酸或碱。第四节第四节 缓缓 冲冲 溶溶 液液取取50mL 0.10 mol L-1 HAc 和和 0.10 mol L-1 NaAc 的的混混合溶液，分别放在合溶液，分别放在4只只100mL的烧杯内。的烧杯内。1.用酸度计测定混合溶液的用酸度计测定混合溶液的pH值。值。 pH = 4.752. 在混合溶液中加入在混合溶液中加入1滴滴1.0 mol L-1的
31、的HCl溶液，再用溶液，再用酸度计测定其酸度计测定其pH值。值。 pH = 4.66， pH值值0.09。3. 在混合溶液中加入在混合溶液中加入1滴滴1.0 mol L-1的的NaOH溶液，再溶液，再 用酸度计测定其用酸度计测定其pH值。值。pH = 4.84，pH值值0.09。结论：结论： HAc 和和 NaAc 混合溶液能抵抗外来少量强酸、强碱或混合溶液能抵抗外来少量强酸、强碱或适当稀释的影响，保持溶液适当稀释的影响，保持溶液pH值几乎不变。值几乎不变。实实验验24.在该混合溶液中加入少量在该混合溶液中加入少量水水稀释，其稀释，其pH值也值也几乎不变几乎不变。基基本本概概念念1.缓冲作用：
32、缓冲作用： 溶液具有抵抗外来少量强酸、强碱或适当稀溶液具有抵抗外来少量强酸、强碱或适当稀 释的影响，保持其释的影响，保持其pH值几乎不变的作用，称为值几乎不变的作用，称为缓冲作用缓冲作用。2.缓冲溶液：缓冲溶液： 具有抵抗外来少量强酸、强碱或适当稀释的具有抵抗外来少量强酸、强碱或适当稀释的影响，保持其影响，保持其pH值几乎不变的溶液，称为值几乎不变的溶液，称为缓冲溶液缓冲溶液。HAc 和和 NaAc 混合溶液能抵抗混合溶液能抵抗 外来少量强酸、强碱或适当外来少量强酸、强碱或适当 稀释的影响，保持溶液稀释的影响，保持溶液pH值值 几乎不变。几乎不变。这是因为：这是因为：1.混合溶液中的混合溶液中
33、的HAc是弱酸，具有中和（抵抗）外来少量强是弱酸，具有中和（抵抗）外来少量强碱的作用；碱的作用；2.混合溶液中的混合溶液中的 Ac-是弱碱，具有中和（抵抗）外来少强酸是弱碱，具有中和（抵抗）外来少强酸的作用；的作用；3. HAc 和和 Ac- 是共轭酸碱对，在溶液中存在如下的质子转移是共轭酸碱对，在溶液中存在如下的质子转移平衡：平衡：HAc + H2O H3O+ + Ac-当加入少量强酸时：当加入少量强酸时： H3O+ ，平衡左移，平衡左移,即即Ac-中和中和H3O+ ，结果使结果使H3O+ 又回降，抵抗了又回降，抵抗了H3O+ 的变化。的变化。当加入少量强碱时：当加入少量强碱时： OH- ，
34、即，即H3O+中和中和OH- ， H3O+ ，导致平衡右移导致平衡右移,结果使结果使H3O+ 又回升，抵抗了又回升，抵抗了H3O+ 的变化。的变化。（二）（二）缓冲溶液的组成缓冲溶液的组成1. 缓冲溶液的组成条件缓冲溶液的组成条件 根据前面的分析，缓冲溶液中通常含有两种根据前面的分析，缓冲溶液中通常含有两种成分：成分： 一种是能与酸作用的碱性物质，称为抗酸成一种是能与酸作用的碱性物质，称为抗酸成分；分； 一种是能与碱作用的酸性物质，称为抗碱成一种是能与碱作用的酸性物质，称为抗碱成分。分。 抗酸与抗碱成分为共轭酸碱对的关系，此共抗酸与抗碱成分为共轭酸碱对的关系，此共轭酸碱对被称为缓冲系或缓冲对。
35、轭酸碱对被称为缓冲系或缓冲对。2.缓冲对的类型缓冲对的类型缓冲对主要有如下三种类型：缓冲对主要有如下三种类型：由弱酸及其对应的强碱盐，如：由弱酸及其对应的强碱盐，如：弱酸弱酸 共轭碱共轭碱抗碱成分抗碱成分 抗酸成分抗酸成分HAc - NaAc (Ac-)H2CO3 - NaHCO3(HCO3-)，由弱碱及其对应的强酸盐，如：由弱碱及其对应的强酸盐，如：弱碱弱碱 共轭酸共轭酸抗酸成分抗酸成分 抗碱成分抗碱成分NH3 H2O - NH4Cl(NH4+)由多元弱酸的酸式强碱盐及其对应的次级盐，由多元弱酸的酸式强碱盐及其对应的次级盐，如：如：酸式盐酸式盐 共轭碱共轭碱抗碱成分抗碱成分 抗酸成分抗酸成分
36、NaHCO3 - Na2CO3 (CO32-)NaH2PO4 - Na2HPO4 (HPO42-)Na2HPO4 (HPO42-)- Na3PO4(PO43-)（三）（三）缓冲作用原理缓冲作用原理由于缓冲对是一个共轭酸碱对（由于缓冲对是一个共轭酸碱对（HAA-）,在溶液中在溶液中1.有足够的弱酸有足够的弱酸HA和共轭碱和共轭碱A- ，且，且 A-对对HA具有同离子效应。具有同离子效应。2.存在如下的质子转移平衡：存在如下的质子转移平衡： HA + H2O H3O+ + A-因此：因此：1.往缓冲溶液中加入少量的强酸时，往缓冲溶液中加入少量的强酸时，H3O+ ， 溶液中足够溶液中足够浓度的共轭碱
37、浓度的共轭碱A-与与少量的强酸提供的少量的强酸提供的H3O+ 发生反发生反 应，应，平平衡左移衡左移,生成少量的生成少量的HA 和和H2O，即即A-中和中和H3O+ ，结果使，结果使H3O+ 又又，当质子转递达到新平衡时，当质子转递达到新平衡时，H3O+ 几乎不变，几乎不变，溶液的溶液的pH值无显著下降。值无显著下降。共轭碱共轭碱（A-）在此在此抵抗了抵抗了H3O+ 的变化，起了抗酸作用。的变化，起了抗酸作用。2.往缓冲溶液中加入少量的强碱时，往缓冲溶液中加入少量的强碱时，溶液中的溶液中的H3O+与与少量少量的强碱提供的的强碱提供的OH- 发生中和反发生中和反 应，应，H3O+被消耗，被消耗，
38、 H3O+ ，平衡右移，而足够浓度的弱酸平衡右移，而足够浓度的弱酸HA电离电离生成少量的生成少量的H3O+ 和和共轭共轭碱（碱（A- ） ,结果使结果使H3O+ 又又 ，当质子转递达到新平衡时，当质子转递达到新平衡时，H3O+ 几乎不变，溶液的几乎不变，溶液的pH值无显著升高。值无显著升高。弱酸弱酸HA在此在此抵抵抗了抗了OH- 的变化，起了抗碱作用的变化，起了抗碱作用。二、缓冲溶液二、缓冲溶液pH值的计算值的计算由于缓冲溶液中，缓冲对存在质子转移平衡，故可近似由于缓冲溶液中，缓冲对存在质子转移平衡，故可近似计算其计算其pH值。值。设组成缓冲溶液的弱酸（设组成缓冲溶液的弱酸（HA）的浓度为）的
39、浓度为ca,共轭碱共轭碱(A)的的浓度为浓度为cb。由缓冲对质子转移平衡：由缓冲对质子转移平衡： HA + H2O H3O+ + A-Ka = H3O+ A- HA则，则， H3O+ = KaHA A-pH = -lg KaHA A- pH = pKa + lg A- HA式式称为称为Henderson-Hasselbalch方程，亦称为缓冲公式，方程，亦称为缓冲公式，式中式中 A- /HA称为缓冲比。称为缓冲比。由于由于A-对对 HA具有同离子效应，缓冲对的浓度较大，因此具有同离子效应，缓冲对的浓度较大，因此可以近似地认为：可以近似地认为：A-= cb，HA= ca。则式则式可近似为：可近似
40、为： -pH = pKa + lgcbca-pH = pKa + lgcbca-式式为计算缓冲溶液的近似公式。为计算缓冲溶液的近似公式。根据式根据式可知可知：(1)缓冲溶液的缓冲溶液的pH值主要取决于共轭酸碱对中弱酸的值主要取决于共轭酸碱对中弱酸的pKa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（ cb/ca ）。）。(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pH值只取决于缓值只取决于缓冲比。改变缓冲比，缓冲溶液的冲比。改变缓冲比，缓冲溶液的pH值亦随之改变值亦随之改变,当当缓冲比为缓冲比为1时时,缓冲溶液的缓冲溶液的pH= pKa 。(3)适当稀释缓冲
41、溶液，缓冲比不变，适当稀释缓冲溶液，缓冲比不变， pH值不变。但值不变。但加大量水稀释时，加大量水稀释时， pH值略有升高，称为稀释效应。值略有升高，称为稀释效应。例例1. 1L缓冲溶液中含有缓冲溶液中含有0.10molHAc和和0.20molNaAc,求该缓冲溶液的求该缓冲溶液的pH值。值。解：解： 该缓冲溶液的缓冲对为该缓冲溶液的缓冲对为:HAc-Ac-,且且Ka(HA) = 1.76 10 5 ca =0.10mol L-1 cb =0.20mol L-1 pH = pKa + lgcbca= 4.75 + lg0.200.10= 5.05由该例题计算过程可以看出：由该例题计算过程可以看
42、出：在一定体积的缓冲溶液中，在一定体积的缓冲溶液中，缓冲比等于共轭碱与弱酸的物质的量之比。缓冲比等于共轭碱与弱酸的物质的量之比。即：若以即：若以na,nb分别表示一定体积缓冲溶液中所含弱酸和共分别表示一定体积缓冲溶液中所含弱酸和共轭碱的物质的量，则轭碱的物质的量，则:cbca= nbnapH = pKa + lgnbna-上式为缓冲公式的另一种形式。上式为缓冲公式的另一种形式。例例2. 取取0.10mol L-1 NaH2PO4 10mL与与 0.20mol L-1 Na2HPO41.0mL混合，求此混合溶液的混合，求此混合溶液的pH值（已知值（已知 该缓冲溶液中弱酸的该缓冲溶液中弱酸的pKa
43、 = 7.21） 解：解： 根据题意，在该缓冲溶液中弱酸（根据题意，在该缓冲溶液中弱酸（H2PO4- ）及）及其共轭碱（其共轭碱（HPO42- ）的物质的量分别为：）的物质的量分别为：n(H2PO4- ) = 100.1 = 1.0mmol n(HPO42- ) = 1.00.2 = 0.2mmol则：则：pH = pKa + lgnbna= 7.21 + lg 0.21.0= 7.21-0.70= 6.51例例3.将将100mL 0.10mol L-1 盐酸溶液加入到盐酸溶液加入到 400 mL 0.10mol L-1 氨水中，求混合后溶液的氨水中，求混合后溶液的pH值，已值，已知知Ka (
44、NH4+)= 5.68 10 10 。解：解：盐酸与氨水发生反应：盐酸与氨水发生反应： NH3 + H+ NH4+ 1 1 1 4000.10 100 0.10 所以盐酸与氨水反应所以盐酸与氨水反应 ，全部转变，全部转变 为为 氨氨 水水 的共轭的共轭 酸（酸（ NH4+ ）。）。 则，混合后，溶液中共轭酸碱的物质的量分别为：则，混合后，溶液中共轭酸碱的物质的量分别为： nb= 4000.10 - 100 0.10 = 30mmol na= 100 0.10 = 10mmolpH = pKa + lgnbna= 9.52 + lg3010= 9.73三、缓冲容量与缓冲溶液的配制三、缓冲容量与缓
45、冲溶液的配制(一一) 缓冲容量缓冲容量1.缓冲容量的概念缓冲容量的概念 缓冲容量表示缓冲能力的大小，缓冲容量表示缓冲能力的大小，在数值上等于在数值上等于使使1L缓冲溶液缓冲溶液pH值改变值改变1个单位时，所需加入一元个单位时，所需加入一元强酸或一元强碱的物质的量，强酸或一元强碱的物质的量，用符号用符号“ ” 表示。表示。由此可知：由此可知： 越大，缓冲容量越大；反之亦然。越大，缓冲容量越大；反之亦然。2.缓冲容量的计算缓冲容量的计算 在实际工作中，常在一定体积（在实际工作中，常在一定体积（V）的缓冲溶液）的缓冲溶液中，加入一定量（中，加入一定量（n）的一元强酸或一元强碱后，）的一元强酸或一元强
46、碱后，根据溶液的根据溶液的pH变化来计算缓冲容量：变化来计算缓冲容量： = n V|pH|(单位：单位：mol L-1pH -1 )-例例4. 用物质的量浓度均为用物质的量浓度均为0.20molL-1的的HAc和和NaAc溶液等体溶液等体积混合成积混合成10mL缓冲溶液缓冲溶液,计算该缓冲溶液计算该缓冲溶液pH值。若在该溶液中值。若在该溶液中加入加入0.3mL 0.10molL-1的的NaOH，计算该溶液的缓冲容量，计算该溶液的缓冲容量 。解：解：(1)因为是等体积、等浓度混合，所以缓冲比（因为是等体积、等浓度混合，所以缓冲比（cb/ca）为）为1。则：则：pH = pKa + lgcbca=
47、 pKa = 4.75(2)加入加入0.3mL 0.10molL-1的的NaOH HAc + OH- = H2O + Ac- 1 1 反应后共轭酸碱反应后共轭酸碱物质的量为：物质的量为：0.20.5 -0.100.30=0.97mmol0.20.5 +0.100.30=1.03mmolpH = pKa + lgnbna= 4.75 + lg 1.030.97= 4.78(3)计算缓冲容量计算缓冲容量 ： pH=4.78 4.75 =0.03 = 0.100.30 100.03= 0.10 mol L-1pH -1 3.影响缓冲容量的因素影响缓冲容量的因素(1)总浓度：总浓度： 总浓度是缓冲溶液
48、中弱酸和共轭碱浓度之和，总浓度是缓冲溶液中弱酸和共轭碱浓度之和，即即c总总=ca+ cb。当缓冲比（当缓冲比（ cb / ca ）一定时）一定时， c总总愈大，抗酸、愈大，抗酸、碱成分愈多，缓冲容量也愈大；否则，相反。碱成分愈多，缓冲容量也愈大；否则，相反。当缓冲溶液在一定范围内稀释时当缓冲溶液在一定范围内稀释时，由于，由于c总总减小，减小，缓冲容量也会减小。缓冲容量也会减小。 缓冲容量的大小取决于缓冲溶液的总浓度缓冲容量的大小取决于缓冲溶液的总浓度和缓冲比。和缓冲比。在缓冲溶液的在缓冲溶液的c总总一定时：一定时：若若cb / ca =1，则缓冲容量大，此时溶液的，则缓冲容量大，此时溶液的pH
49、 = pKa 。若若cb / ca 1,则缓冲容量减小。二者相差越大则缓冲容量减小。二者相差越大,缓冲容量缓冲容量越小。越小。 当当1/10 cb / c ca a 10/1时，溶液的值在时，溶液的值在pKa -1和和pKa +1之之间，溶液具有较大的缓冲能力。间，溶液具有较大的缓冲能力。 当当cb / ca或或pH在上述范围之外时，溶液的缓冲能力已在上述范围之外时，溶液的缓冲能力已经很小或已经丧失缓冲能力了。经很小或已经丧失缓冲能力了。 化学上把缓冲溶液能有效地发挥其缓冲作用的范围，化学上把缓冲溶液能有效地发挥其缓冲作用的范围，即即:pH = pKa 1 ，称为缓冲溶液的缓冲范围。称为缓冲溶
50、液的缓冲范围。（2）缓冲比。）缓冲比。46（二）缓冲溶液的配制与步骤（二）缓冲溶液的配制与步骤缓冲溶液是根据需要，常用来控制溶液酸度的。缓冲溶液是根据需要，常用来控制溶液酸度的。1.选用适当的缓冲对。选用适当的缓冲对。 其原则是：使缓冲对中弱酸的其原则是：使缓冲对中弱酸的pKa值值尽可能接近实际需要的尽可能接近实际需要的pH值，从而使缓冲比接近值，从而使缓冲比接近1:1，这，这样所配溶液的样所配溶液的pH值在缓冲对的缓冲范围内，缓冲溶液才具值在缓冲对的缓冲范围内，缓冲溶液才具有较大的缓冲容量。有较大的缓冲容量。3.确定适当的总浓度。确定适当的总浓度。 其原则是：确定总浓度应保证缓冲溶其原则是：
