電解質(zhì)溶液和緩沖溶液

1、關(guān)于電解質(zhì)溶液與緩沖溶液第一張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月學習目標 會區(qū)分強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)。知道弱電解質(zhì)電離 平衡概念 能說出pH與溶液酸堿性的關(guān)系，能進行有關(guān)基本 計算 知道酸堿質(zhì)子理論 知道緩沖溶液的組成，了解緩沖溶液的原理，能 進行緩沖溶液pH的基本計算，了解緩沖溶液在醫(yī) 學上的意義第二張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 弱電解質(zhì)的電離平衡 一、強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)（一） 強電解質(zhì) 概念：凡是在水溶液中完全電離的電解質(zhì)稱為強電解質(zhì)。 其電離方程式通常用“”來表示強電解質(zhì)電離的不可逆 性、單向性。例如： HCl = H+ + Cl HNO3 = H+ + NO3- N

2、aOH = Na+ + OH第三張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月（二） 弱電解質(zhì)概念：凡是在水溶液中只能部分電離成離子的電解質(zhì)稱 為弱電解質(zhì)。電離方程式用“ ”表示弱電 解質(zhì)電離的可逆性、雙向性。例如： 醋酸： CH3COOH H+ + CH3COO 氨水： NH3H2O NH4 + +OH 如果弱電解質(zhì)是多元弱酸，則它們的電離是分步 進行的，如碳酸的電離過程： 第一步電離 H2CO3 H+ +HCO3 第二步電離 HCO3 H+ + CO32 第四張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、電離平衡和電離度（一）電離平衡概念：在一定條件下，當弱電解質(zhì)分子電離成離子的速率和離子重新結(jié)

3、合成弱電解質(zhì)分子的速率相等時，電離過程即達到動態(tài)平衡，稱 為弱電解質(zhì)的電離平衡。電離平衡是動態(tài)平衡。 第五張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）電離常數(shù)概念：電離平衡時，已解離的各離子濃度冪次方乘積與未 解離的分子濃度的比值是一常數(shù)。例如，醋酸的電離平衡和電離常數(shù)可表示如下：Ki為電離常數(shù)。Ki 的大小可表示弱電解質(zhì)（弱酸，弱堿等）在水溶液中電離成離子的程度，Ki 越小，則電離程度越小。常用Ka表示弱酸的電離常數(shù)，Kb表示弱堿的電離常數(shù)。Ki與弱電解質(zhì)的本性及溫度有關(guān)，而與濃度無關(guān)。第六張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月一些弱酸和弱堿的電離常數(shù)如表4-1所示：（表中Ka1、 Ka

4、2 、 Ka3分別是多元弱酸的一級電離常數(shù)、二級電離常數(shù)、三級電離常數(shù)。）表4-1 一些弱酸和弱堿的電離常數(shù)（250C）第七張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月 （三）電離度概念：在一定溫度下，弱電解質(zhì)在水溶液中達到電離平衡時， 已電離的弱電解質(zhì)分子數(shù)占電離前該弱電解質(zhì)分子總數(shù) 的百分數(shù)。用符號表示。已解離的分子數(shù)分子總數(shù)第八張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月三、同離子效應概念：在弱電解質(zhì)溶液中，加入一種與弱電解質(zhì)含有相同 離子的強電解質(zhì)時，可使弱電解質(zhì)的解離度降低。例如：在HAc 溶液中，若加入少量含有相同離子的強電解質(zhì)NaAc。HAc H+Ac-NaAcNa+Ac-第九張，PPT

5、共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 酸堿質(zhì)子理論酸堿質(zhì)子理論認為：凡能給出質(zhì)子的物質(zhì)都是酸，凡能接受質(zhì)子的物質(zhì)都是堿，酸是質(zhì)子的給體，堿是質(zhì)子的接受體。 一、酸堿的定義酸 H+ + 堿第十張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）上述關(guān)系式又稱酸堿的共軛關(guān)系，酸失去質(zhì)子后即成為其共軛堿，堿得到質(zhì)子后即成為其共軛酸。（2）酸和堿可以是中性分子，也可以是陽離子或陰離子。（3）有些物質(zhì)既可以作為酸給出質(zhì)子，又可以作為堿接受質(zhì)子，如：H2O,HCO3-這些物質(zhì)稱為兩性物質(zhì)。 （4）在質(zhì)子理論中沒有鹽的概念。（5）酸堿質(zhì)子理論體現(xiàn)了酸和堿的關(guān)系：相互依存、相互轉(zhuǎn)化。而且酸越強，其共軛堿就越弱，反之

6、亦然。第十一張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、酸堿反應的實質(zhì)酸堿反應的實質(zhì)是兩對共軛酸堿對之間的質(zhì)子傳遞：酸1 + 堿2 堿1 + 酸2酸堿反應是較強的酸與較強的堿作用，生成較弱的堿和較弱的酸的過程：較強酸 + 較強堿 = 較弱堿 + 較弱酸第十二張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 溶液的酸堿性一、水的電離（一）水的質(zhì)子自遞反應：質(zhì)子自遞反應：發(fā)生在同種溶劑分子之間的質(zhì)子傳遞作用。水的質(zhì)子自遞反應可表示如下：在一定溫度下水的質(zhì)子自遞反應（也稱水的電離反應）達到平衡時，第十三張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月式中的H2O可看成是一常數(shù)，將它與K合并，得： Kw：水的離

7、子積常數(shù)。在一定溫度下，純水中H3O+ 離子的平衡濃度與OH-離子的平衡濃度的乘積為一定值（室溫下一般為Kw =1.0 X 10-14）此關(guān)系也適用于任何水溶液。第十四張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）共軛酸堿對的Ka與kb的關(guān)系現(xiàn)以共軛酸堿對HB-B-為例進行推導。共軛酸堿對HB-B- 在溶液中存在如下質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應：達到平衡時以上兩式相乘得：共軛酸堿對中的弱酸的Ka，與其共軛堿的Kb的乘積等于Kw第十五張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、溶液的酸堿性和pH （一）酸堿性與H+的關(guān)系常溫時溶液的酸堿性與H+和OH的關(guān)系為：中性溶液 H+=OH=1107mol/L酸性溶液 H

8、+1107 mol/L OH堿性溶液 H+1107 mol/L OH（二） pH對于H+ 離子濃度很低的溶液，常用pH（即氫離子濃度的負對數(shù)值）來表示溶液的酸堿性。 pH=lgH+中性溶液中 酸性溶液中 堿性溶液中 第十六張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月1.一元弱酸pH計算:以HB表示弱酸，HB起始濃度設(shè)為c。平衡濃度：通常一元弱酸溶液 的最簡計算公式，滿足的兩個條件是， 和 。第十七張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月能力拓展請同學們思考一下怎樣計算一元弱堿溶液的pH？第十八張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月例4-1計算298K時，0.10mol.L-1HAc溶液的pH。解

9、：已知計算：第十九張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月例4-2計算298k時0.10mol.L-1NaAc溶液的pH值。解：用最簡公式計算：第二十張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月（三） 酸堿指示劑以酚酞為例討論指示劑的變色原理。以HIn代表酚酞指示劑的酸式（無色），In代表酚酞指示劑的堿式（紅色），則酚酞在水溶液中的電離平衡可表示為： HIn H+ + In酚酞酸式 酚酞堿式無色 紅色 由于酚酞的酸式是無色的，所以在酸性溶液中不顯色，但在溶液中加入堿時，平衡向右移動，當溶液中堿式In增加到一定濃度時，溶液即顯紅色。 第二十一張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月 指示劑由一種顏色

10、過渡到另一種顏色時溶液pH的變化范圍，稱為指示劑的變色范圍。其變色范圍為：pH=pKHIn1。從上式可知，當pHpKHIn1時， 呈酸式色 當pHpKHIn1時， 呈堿式色 當pH=pKHIn時，觀察到的是指示劑的中間色，即兩種顏色的混合色。此時是指示劑變色最靈敏的一點，此時pH叫指示劑的理論變色點。第二十二張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 緩沖溶液 一、緩沖溶液的組成及緩沖作用實驗：樣品1，40ml 0.10molL-1NaCl溶液 樣品2, 40ml含HAc和NaAc均為0.10molL-1的溶液操作：加入合適指示劑，分別加入0.010mol強酸（HCl）觀察現(xiàn)象：pH值的變

11、化第二十三張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月 0.10 molL-1 NaCl溶液NaCl溶液中加入0.010 molL-1 HCl 一滴，溶液的pH由7變?yōu)?，改變了5個pH單位。第二十四張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月0.10 molL-1 HAc 0.10 molL-1 NaAc溶液0.10 molL-1 HAc 0.10 molL-1 NaAc溶液溶液中加入0.010 molL-1 HCl一滴，溶液的pH由4.75變?yōu)?.74，改變僅0.01pH單位。第二十五張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月結(jié)論：HAc和NaAc混合溶液有抵抗外來少量強酸、 強堿而保持pH值基本不

12、變的能力。緩沖作用：溶液具有抵抗外來少量強酸、強堿或適當稀釋，而保持其pH值幾乎不變的作用。 緩沖溶液：具有緩沖作用的溶液。第二十六張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月組成：緩沖對（緩沖系）抗酸成分抗堿成分 1.弱酸及其共軛堿 抗堿成分 抗酸成分 HAc - NaAc NaHCO3 - Na2CO3 NaH2PO4 - Na2HPO4 H2C8H4O4 - KHC8H4O4 (鄰苯二甲酸) （鄰苯二甲酸氫鉀） 緩沖溶液的組成:第二十七張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月2.弱堿及其共軛酸 抗酸成分 抗堿成分 NH3H2O - NH4Cl CH3NH2 - CH3NH3+Cl- (甲胺)

13、 （鹽酸甲胺） 第二十八張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、緩沖作用原理HAcNaAc HAcH2O H3O+Ac- NaAc Na+ +Ac- 當在該溶液中加入少量強酸時， H+ Ac- HAc 當溶液中加入少量強堿時， OH-+ HAc 2H2O Ac- NaAc為抗酸成分HAc為抗堿成分第二十九張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月由于緩沖溶液中同時含有較大量的抗堿成分和抗酸成分，它們通過弱酸解離平衡的移動以達到消耗掉外來的少量強酸、強堿，或?qū)股约酉♂尩淖饔茫谷芤篐+離子或OH-離子濃度未有明顯的變化，因此具有緩沖作用。第三十張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月三、緩沖

14、溶液pH值的計算pH緩沖對的性質(zhì)濃度共軛酸堿對間的質(zhì)子傳遞平衡可用通式表示如下： HB+H2O H3O+B-式中HB表示共軛酸，B-表示共軛堿。共軛堿共軛酸第三十一張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月代入公式，得解：第三十二張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月四、緩沖容量與緩沖溶液的配制1.選擇適當?shù)木彌_對，使所選緩沖對中共軛酸的pKa 與欲配制的緩沖溶液的pH值盡可能相等或接近，偏離的數(shù)值不應超過緩沖溶液的緩沖范圍。2.要有適當?shù)臐舛?，為了保證緩沖溶液中有足夠的抗酸成分和抗堿成分，一般所需弱酸和共軛堿等緩沖對的總濃度范圍在0.05mol/L0.5 mol/L之間為好 。3.按照計算出

15、的結(jié)果配制緩沖溶液，為計算方便，常采用相同濃度的共軛酸和共軛堿 第三十三張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月五、緩沖溶液在醫(yī)學中的意義1.血液中的緩沖系血液中的緩沖對主要有：血漿：細胞：第三十四張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月碳酸氫鹽緩沖系在血液中濃度最高，緩沖能力最大，維持血液正常pH值的作用也最重要。第三十五張，PPT共四十頁，創(chuàng)作于2022年6月2.人體正常pH值的維持 人體血液的pH值為7.357.45。血液的主要緩沖系統(tǒng)存 在如下平衡CO2(溶解)+H2O H2CO3 H+HCO3-當人體代謝過程中產(chǎn)生的酸性物質(zhì)進入血液時，HCO3就會立即與它結(jié)合生成H2CO3，H2CO3不穩(wěn)定又會分解成CO2和H2O，形成的CO2由肺部排出，消耗掉的HCO3可通過腎臟的調(diào)節(jié)得以補償，這樣就能抑制酸度變化，而使血液的pH保持在正常范圍。 當人體代謝過程中