第四章值計算和緩沖溶液

第四章值計算和緩沖溶液第一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五一、強酸（強堿）溶液強酸（強堿）在溶液中全部解離，但濃度低時需考慮水的解離精確式

HClH++Cl-

H2OH++OH-當C≥10-6mol/L，忽略水的解離質(zhì)子條件近似式1、一元強酸（C）第二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五2．一元強堿（C）

NaOH

Na++OH-H2OH++OH–精確式近似式當C≥10-6mol/L，忽略水的解離質(zhì)子條件第三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五3.二元強酸溶液如1.0mol·L-1HCl溶液，[H+]=1.0mol·L-1，pH=0.00；當濃度很稀時，需用精確式計算，如1.0×10-7mol·L-1HCl，[H+]=1.6×10-7，pH=6.80當C≥10-6mol/L，忽略水的解離第四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五二一元弱酸（弱堿）溶液質(zhì)子條件（弱酸HA）：[H+]=[A-]+[OH-]精確式(1)(2)1．一元弱酸溶液(Ca)第五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五(3)(4)(4a)(4b)近似式(1)式中，若Ka[HA]20Kw，Kw可忽略；又弱酸Ka較小，則可用Ka[HA]Kaca

20Kw來判斷。即當Kaca

20Kw,ca/Ka<400時，Kw忽略，得：此時[HA]=c－[H+]，則(1)第六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五若平衡時[H+]<<c，則c-[H+]c，由式(4)得：(5)最簡式式(5)使用條件是：Kaca

20Kw和若計算一元弱堿pH值，將上述式中[H+]換為[OH-]，Ka換為Kb即可若Kaca

<20Kw，但ca/Ka

400，則不能忽略水的解離，[HA]ca，得：(6)第七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五2一元弱堿溶液（Cb）(1)Kbcb

20Kw,cb/Kb<400(2)Kbcb

20Kw,cb/Kb

400(3)Kbcb

<20Kw,cb/Kb

400近似式最簡式第八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五例1計算0.010mol·L-1HAc溶液的pH？解：Ka=1.80×10-5，cKa>20Kw，c/Ka>400，采用最簡式計算：例2計算0.10mol·L-1一氯乙酸溶液的pH？解：Ka=1.40×10-3，cKa>20Kw，c/Ka<400，采用近似式計算：pH=1.96例題第九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五例3計算1.0×10-4mol·L-1HCN溶液的pH？解：Ka=6.2×10-10，cKa<20Kw，但c/Ka>400，采用式(6)計算：例4計算0.10mol·L-1NH3溶液的pH？解：Kb=1.80×10-5，cKb>20Kw，c/Kb>400，用最簡式計算：第十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五例5計算1.0×10-4mol·L-1NaCN溶液的pH？解：CN-是HCN的共軛堿，Ka=6.2×10-10，

Kb=Kw/Ka=1.6×10-5，cKb>20Kw，但c/Kb<400，用近似式計算：第十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五多元酸（堿）溶液與一元酸（堿）pH計算類似，滿足條件時，可將多元酸堿看作一元酸堿來處理，否則，需考慮水解離、多級解離等，可采用迭代法計算處理。三多元酸（堿）溶液第十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五例6室溫時，H2CO3飽和溶液的濃度約為0.040mol·L-1，計算溶液的pH？解：按最簡式計算第十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五例7計算0.10mol·L-1H2C2O4溶液的pH？解：按近似式計算第十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五精確式弱酸HA和HB的混合溶液，質(zhì)子條件為：[H+]=[A-]+[B-]+[OH-](1)四弱酸混合溶液第十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五所以：(2)(3)最簡式近似式例計算0.10mol·L-1HF和0.20mol·L-1HAc混合溶液的pH？解：KHF=6.6×10-4，KHAc=1.8×10-5，用近似式計算，得：pH=2.08第十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五五兩性物質(zhì)溶液酸式鹽（如NaHA）質(zhì)子條件：[H+]+[H2A]=[A2-]+[OH-](1)精確式第十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五(1)cKa2

<20Kw,c<20Ka1通常Ka1、Ka2都比較小，故溶液里的[HA]≈c(2)cKa2

20Kw,c<20Ka1(3)cKa2

20Kw,c≥20Ka1第十八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五計算0.10mol·L-1NaHCO3溶液的pH解：第十九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五第四節(jié)緩沖溶液一、緩沖溶液和緩沖作用原理二、緩沖溶液的pH值三、緩沖容量四、緩沖溶液的配制五、緩沖溶液在醫(yī)學上的意義第二十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五一緩沖溶液和緩沖作用原理

（一）緩沖作用和緩沖溶液緩沖作用：抵抗少量強酸、強堿或稀釋的影響，pH值不變。緩沖溶液——具有緩沖作用的溶液。第二十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五（二）緩沖溶液的組成

具有足夠濃度的共軛酸堿對——緩沖對。如：HAc-Ac-、NH4+-NH3酸——抗堿成分；堿——抗酸成分。1）弱酸及其對應鹽：HAc－NaAc2）酸式鹽及其次級鹽：NaH2PO4

－Na2HPO43）弱堿及其對應鹽：NH4Cl－NH3第二十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五問題：1.H2CO3和Na2CO3能否組成緩沖對？2.1mol·L-1NaOH和1mol·L-1HAc等體積混合，有否緩沖作用？3.1mol·L-1NaOH和2mol·L-1HAc等體積混合，有否緩沖作用？否。如H2CO3

~NaHCO3，NaHCO3~Na2CO3均可。否。因全部生成NaAc。有。HAc~NaAc組成緩沖對。第二十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五（三）緩沖溶液的作用原理

以HAc-NaAc為例：加少量H+，平衡，使[H+]

，pH值幾乎不變?？顾岢煞旨由倭縊H-，平衡，補充減少的H+，pH值幾乎不變?？箟A成分加少量水，[H+]

、[Ac-]

，同離子效應，平衡，pH值幾乎不變。

第二十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五二緩沖溶液的pH值HB~NaB緩沖溶液近似計算公式[共軛堿][共軛酸]第二十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五對不同緩沖對，會正確使用Ka。如：NaH2PO4

－Na2HPO4，Ka是H3PO4的Ka2

。

NH3

－NH4Cl，Ka是NH4+的離解常數(shù)。緩沖溶液的pH值取決于Ka及緩沖比（[B-]/[HB]）加水稀釋，緩沖比不變，pH也不變——抗稀釋。第二十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五練習：取0.1mol·L-1H3PO450ml和0.1mol·L-1NaOH70ml混合，求溶液pH值。(已知H3PO4的pKa1=2.12；pKa2=7.21；pKa3=12.67)解：NaH2PO4~Na2HPO4組成緩沖對=7.21+lg2/3=7.03第二十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五二、影響緩沖溶液pH值的因素

pH值決定于緩沖系中共軛酸的Kaθ和緩沖比即[共軛堿][共軛酸]。同一緩沖系，pH值只決定于緩沖比。[B-][HB]=1時，則pH=pKaθ。少量稀釋，pH值不變；大量稀釋，pH會變化。第二十八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五三緩沖容量（一）緩沖容量衡量緩沖能力大小的尺度。值愈大，溶液的緩沖能力愈大。第二十九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五（二）影響緩沖容量的因素

緩沖溶液的總濃度。

C大，也大緩沖溶液的緩沖比。

緩沖比為1，最大第三十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五（三）緩沖范圍pH=pKaθ1——有效緩沖范圍緩沖比1：1時，最大，pH=pKa。緩沖比大于10：1或小于1：10時，緩沖溶液已失去緩沖能力。不同緩沖系，pKa不同緩沖范圍不同。第三十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五四緩沖溶液的配制

配制的原則和方法條件：1.配好的緩沖液符合預期pH值。

2.要有較大的。原則：1.選擇合適緩沖系。

2.適當總濃度，C在0.05－0.2mol·L-1。

3.計算所需緩沖系的量。

4.pH計校正。第三十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五練習：若配制pH為5.00緩沖液500ml，現(xiàn)有6mol·L-1的HAc34.0ml，問需加入NaAc·3H2O晶體多少克？如何配？如加入2mol·L-1NaOH溶液，需多少ml?（需NaAc·3H2O晶體49.4g。需NaOH溶液65.3ml。）第三十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五1.有較大的緩沖能力:

c較大(0.01～1mol·L-1);pH≈pKa,即ca∶cb≈1∶1HAc—NaAc:pKa=4.76(pH4～5.5)NH4OH—NH3:pKb=4.75(pH8～10)(CH2)6N4—(CH2)6N4H+:pKb=8.87(pH4.5～6

)2.不干擾測定(EDTA滴定Pb2+,不用HAc-Ac-)。第三十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期五常用緩沖溶液

緩沖溶液pKa緩沖范圍氨基乙酸+HCl2.351.5～3.0氯乙酸+NaOH2.862～3.5甲酸+NaOH3.773～4.5HAc+NaAc4.764～5.5六次甲基四胺+HCl5.134.5～6.0H2PO4-+HPO42-7.216.5～8三羥甲基甲胺+HCl8.217.5～9硼砂(H3BO3+H2BO3-)9.248.