大学化学(非专业)第6章酸碱理论与解离平衡教学课件.ppt

弱酸 – 弱酸强碱盐体系（如 HAc – NaAc） 6.3.3 缓冲溶液 pH 值的近似计算 以弱酸 HAc 与其共轭碱 Ac- 组成的缓冲溶液为例进行讨论。 HAc (aq) + H2O(l) H3O+ (aq) + Ac-(aq) Ka = c(H3O+) · c(Ac-) c(HAc) c(H3O+) = Ka · c(HAc) c(Ac-) 式中 c(HAc)、c(Ac-) 为平衡浓度，但由于存在同离子效应，通常用初始浓度 c0(HAc) 、c0(Ac-) 代之。 两边取负对数得： pH = pKa (HAc) – lg c(HAc) c(Ac-) c酸 c碱 弱碱 – 强酸弱碱盐体系（如 NH3·H2O – NH4Cl） 以弱碱 NH3 与其共轭酸 NH4+ 组成的缓冲溶液为例进行讨论。 NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq) Kb = c(NH4+) · c(OH-) c(NH3) c(OH-) = Kb · c(NH3) c(NH4+) pOH = pKb (NH3) – lg c(NH3) c(NH4+) 两边取负对数得： pH = 14 – pKb (NH3) + lg c(NH4+) c(NH3) 故： pH = 14 – pOH 又因为： 例8、若在 50.00 ml 0.150 mol·L-1 NH3 (aq) 和 0.200 mol·L-1 NH4Cl 组成的缓冲溶液中，加入 0.10 ml 1.00 mol·L-1 的 HCl ，求加入 HCl 前后溶液的 pH 值各为多少？ pH = 14 – pKb (NH3) + lg c(NH4+) c(NH3) （1）加入 HCl 前 解：由附表 3 可查得弱碱 NH3 的解离常数为 Kb (NH3) = 1.8×10-5，则 pKb (NH3) = 4.75。 0.150 = 14 – 4.75 + lg 0.200 = 9.13 （2）加入 HCl 后 c(HCl) = 1.00×0.10 50.00 + 0.10 = 0.0020 mol·L-1 NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq) 加HCl 前 0.150 0.200 加HCl 后 0.150-0.0020 0.200+0.0020 pH = 14 – pKb (NH3) + lg c(NH4+) c(NH3) = 14 – 4.75 + lg 0.150-0.0020 0.200+0.0020 = 9.11 可见，加入 0.10 ml 1.0 mol·L-1 HCl 后，溶液的 pH 由 9.13 减小为 9.11，pH 减少了 0.02，结果表明缓冲溶液具有抵抗外来少量强酸的能力。 缓冲容量和缓冲范围 缓冲容量 (buffer capacity) 缓冲容量是指使单位体积缓冲溶液的 pH 改变一个单位时，所需外加一元强酸或一元强碱的物质的量。缓冲容量可用来表达缓冲溶液的缓冲能力。 缓冲范围 (buffer range) 缓冲范围是指能够起缓冲作用的 pH 区间。不同的缓冲溶液有其各自的缓冲范围，它可由弱酸的 Ka 或弱碱的 Kb 计算出来。 pH = pKa (HAc) – lg c(HAc) c(Ac-) pH = 14 – pKb (NH3) + lg c(NH4+) c(NH3) 缓冲溶液 pH 计算的两个公式： （1） （2） 由以上两个公式可知：缓冲溶液的 pH 主要是由 Ka 或Kb 决定的，其次还与 c(HAc) / c(Ac-) 或 c(NH3) / c(NH4+) 的比值有关。如在式（1）中，当 c(HAc) / c(Ac-) = 1/10～10/1 时，则： pH = pKa ± 1 在这一 pH 范围缓冲作用有效，此范围就叫做缓冲范围。当 c(HAc) / c(Ac-) 或 c(NH3) / c(NH4+) 的比值接近 1 时，缓冲溶液的缓冲能力最强。 缓冲溶液的配制 缓冲溶液的选择和配制原则： 选择适当的缓冲系：在选择缓冲溶液时，除要求缓冲溶液对反应没有干扰，有足够的缓冲容量外，还要使所要求的 pH 包括在此缓冲溶液的缓冲范围内，并且尽量接近共轭酸的 pKa ，使缓冲容量接近极大值。 思考：已知 HCOOH（甲酸）的 pKa = 3.75；HAc（醋