分析化學(xué)-第5章-酸堿滴定-b-氫離子濃度計(jì)算及緩沖溶液課件

第五章酸堿平衡與酸堿滴定5.3溶液中H+濃度的計(jì)算強(qiáng)酸（堿）溶液一元弱酸（堿）溶液多元弱酸（堿）溶液兩性物質(zhì)混合酸堿溶液第五章酸堿平衡與酸堿滴定5.3溶液中H+濃度的計(jì)算強(qiáng)酸PBE：整理得：1.強(qiáng)酸（強(qiáng)堿）溶液簡(jiǎn)化式

精確式濃度為cmol/L的HCl溶液PBE：整理得：1.強(qiáng)酸（強(qiáng)堿）溶液簡(jiǎn)化式精確式濃度為c濃度為camol/L的HA溶液PBE精確式簡(jiǎn)化近似式12.一元弱酸（弱堿）溶液濃度為camol/L的HA溶液PBE精確式簡(jiǎn)化近似式1最簡(jiǎn)式近似式2最簡(jiǎn)式近似式2一元弱堿的計(jì)算與此相似，只是以[OH-]代替[H+]，Kb代替Ka就可以了。近似式最簡(jiǎn)式一元弱堿的計(jì)算與此相似，只是以[OH-]代替[H+]，Kb代例2求0.1mol/L一氯乙酸溶液的pH。已知Ka=1.410-3。解例3求1.010-4mol/LHCN溶液的pH。已知Ka=6.210-10。解[H+]=0.011mol/L,pH=1.96例1求0.10mol/LHAc溶液的pH。已知pKa=4.76解例題例2求0.1mol/L一氯乙酸溶液的pH。已知濃度為Ca

mol/L的H2A溶液PBE3.多元弱酸（弱堿）溶液精確式濃度為Camol/L的H2A溶液PBE3.多元弱酸（最簡(jiǎn)式近似式多元弱堿的計(jì)算與此相似，只是以[OH-]代替[H+]，Kb代替Ka就可以了。最簡(jiǎn)式近似式多元弱堿的計(jì)算與此相似，只是以[OH-]代替[H忽略第二級(jí)離解，且忽略水的離解忽略第二級(jí)離解，兩性物質(zhì)：在溶液中既可以接受質(zhì)子顯堿的性質(zhì)，又可以提供質(zhì)子顯酸的性質(zhì)的物質(zhì)。分類酸式鹽弱酸弱堿鹽氨基酸HCO3-,HS-,H

PO42-,H2PO4-NH4AcNH2CH2COOH氨基乙酸4.兩性物質(zhì)酸式鹽HB-氨基酸：兩性物質(zhì)：在溶液中既可以接受質(zhì)子顯堿的性質(zhì)，又可以提供質(zhì)子顯簡(jiǎn)化：（1）酸式鹽其酸式解離和堿式解離一般較小，故[HB]CHB，最簡(jiǎn)式精確式（1）酸式鹽HB-PBE：近似式近似式簡(jiǎn)化：（1）酸式鹽其酸式解離和堿式解離一般較小，故[HB]最簡(jiǎn)式酸式鹽HB-近似式近似式上述公式中Ka2相當(dāng)于兩性物質(zhì)中酸組分的Ka，Ka1則相當(dāng)于兩性物質(zhì)中堿組分的共軛酸的Ka，在使用有關(guān)公式時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況作相應(yīng)的變換。如：Na2HPO4溶液pH的計(jì)算：最簡(jiǎn)式酸式鹽HB-近似式近似式上述公式中Ka2相當(dāng)于兩性物質(zhì)（2）弱酸弱堿鹽以NH4Ac為例進(jìn)行討論：PBE例題：求0.10mol/LNH4Ac溶液的pH。解：因?yàn)榭墒褂米詈?jiǎn)式計(jì)算（2）弱酸弱堿鹽以NH4Ac為例進(jìn)行討論：PBE例題：求0.1、兩種弱酸混合或兩種弱堿混合5.混合溶液

如兩種一元弱酸HA和HB混合，其PBE為：[H+]=[A-]+[B-]+[OH-]2、弱酸與弱堿混合（混合但不反應(yīng)）如弱酸HA（濃度為CHA）和弱堿B（濃度為CB）混合，其PBE為：[H+]+[HB+]=[A-]+[OH-]1、兩種弱酸混合或兩種弱堿混合5.混合溶液如兩種一元弱145.4緩沖溶液5.4.1緩沖溶液的定義與種類5.4.2緩沖溶液的pH計(jì)算5.4.3緩沖容量、有效緩沖范圍5.4.4緩沖溶液的選擇5.4.5標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液5.4緩沖溶液5.4.1緩沖溶液的定義與種類155.4.1緩沖溶液的定義與種類定義pH緩沖溶液具有穩(wěn)定體系酸度的特性。分類1、一般緩沖溶液：用于控制溶液酸度，多由一定濃度的共軛酸堿對(duì)組成。2、標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液：用作測(cè)量pH的參照。由Camol/LHB和Cbmol/LB-構(gòu)成的共軛酸堿平衡：H+OH-使pH穩(wěn)定在一個(gè)較窄的范圍。緩沖溶液的作用機(jī)制5.4.1緩沖溶液的定義與種類定義pH緩沖溶液具有穩(wěn)定體16PlotsofpHvs.mLofwateraddedto(a)500mLof0.100mol.L-1HCland(b)500mLofasolution0.100mol.L-1inbothHAcandNaAc.對(duì)溶液稀釋過(guò)程pH變化的控制HClNaAc-HAcPlotsofpHvs.mLofwaterad175.4.2緩沖溶液的pH計(jì)算設(shè)Camol/LHB和Cbmol/LNaB

構(gòu)成的緩沖溶液：MBE精確式CBE(2)(3)將（1）代入(3)得(4)將（4）代入(2)得(5)將（4）、（5）代入Ka的表達(dá)式得(1)5.4.2緩沖溶液的pH計(jì)算設(shè)Camol/LHB和18簡(jiǎn)化：1.pH<62.pH>8最簡(jiǎn)式簡(jiǎn)化：1.pH<62.pH>8最簡(jiǎn)式19解：首先進(jìn)行體系分析，0.10mol/LNH4HF20.10mol/LNH4F

+0.10mol/LHF體系中的酸NH4+，HF；體系中的堿：F-構(gòu)成緩沖體系對(duì)緩沖體系，可先由最簡(jiǎn)式此估計(jì)[H+]和[OH-]，并依此判斷該結(jié)果是否準(zhǔn)確。例題求0.10mol/LNH4HF2溶液的pH。什么情況下可用最簡(jiǎn)式？解：首先進(jìn)行體系分析，0.10mol/LNH4HF20.205.4.3緩沖容量與有效緩沖范圍

緩沖容量

是指緩沖溶液抵御pH值變化的能力。定義為OH-pHH+pH式中a與b分別代表加入的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的濃度。緩沖容量是溶液的一個(gè)狀態(tài)參數(shù)，當(dāng)溶液的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，緩沖容量也發(fā)生變化。例如，當(dāng)緩沖溶液被稀釋時(shí)；往緩沖溶液中加入酸或堿時(shí)。5.4.3緩沖容量與有效緩沖范圍

緩沖容量是指緩沖溶液抵21推導(dǎo)過(guò)程PBE：推導(dǎo)過(guò)程PBE：22影響緩沖容量的因素：影響緩沖容量的因素：23有效緩沖范圍：pH=pKa

1HAcAcpKa=4.76pKa

1分布分?jǐn)?shù)或緩沖指數(shù)結(jié)論：影響緩沖溶液緩沖指數(shù)大小的因數(shù)為共軛酸堿對(duì)的分布分?jǐn)?shù)和緩沖溶液的總濃度。既體系的pH和緩沖溶液的總濃度。有效緩沖范圍：pH=pKa1HAcAcpKa=24有效緩沖范圍1）HF-F-，pKa=3.17緩沖體系2.17~4.172）HAc-Ac-，pKa=4.763.76~5.763）H2PO4-—HPO42-，pKa2=7.216.21~8.214）Na2B4O7，pKa=9.188.18~10.185）NH3-NH4+，pKa=9.258.25~10.25有效緩沖范圍1）HF-F-，pKa=3.17緩沖體系2.25分析化學(xué)-第5章-酸堿滴定-b-氫離子濃度計(jì)算及緩沖溶液課件26分析化學(xué)-第5章-酸堿滴定-b-氫離子濃度計(jì)算及緩沖溶液課件27解：例：由0.10molL-1NH3和0.10molL-1NH4Cl按體積比3：1的比例配成的緩沖溶液，其pH值和緩沖容量為多少？（pKa=9.25）

=0.043molL-1pH-1解：例：由0.10molL-1NH3和0.10mol285.4.4緩沖溶液的選擇

所需控制的pH應(yīng)盡量與pKa一致，且濃度較大。緩沖溶液應(yīng)對(duì)體系的反應(yīng)無(wú)干擾。5.4.5標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液是用來(lái)校準(zhǔn)pH用的，它的pH值是經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確測(cè)定的。如果要用計(jì)算來(lái)求得某種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的pH，必須校準(zhǔn)離子強(qiáng)度的影響5.4.4緩沖溶液的選擇所需控制的pH應(yīng)盡量與pKa29第五章酸堿平衡與酸堿滴定5.3溶液中H+濃度的計(jì)算強(qiáng)酸（堿）溶液一元弱酸（堿）溶液多元弱酸（堿）溶液兩性物質(zhì)混合酸堿溶液第五章酸堿平衡與酸堿滴定5.3溶液中H+濃度的計(jì)算強(qiáng)酸PBE：整理得：1.強(qiáng)酸（強(qiáng)堿）溶液簡(jiǎn)化式

精確式濃度為cmol/L的HCl溶液PBE：整理得：1.強(qiáng)酸（強(qiáng)堿）溶液簡(jiǎn)化式精確式濃度為c濃度為camol/L的HA溶液PBE精確式簡(jiǎn)化近似式12.一元弱酸（弱堿）溶液濃度為camol/L的HA溶液PBE精確式簡(jiǎn)化近似式1最簡(jiǎn)式近似式2最簡(jiǎn)式近似式2一元弱堿的計(jì)算與此相似，只是以[OH-]代替[H+]，Kb代替Ka就可以了。近似式最簡(jiǎn)式一元弱堿的計(jì)算與此相似，只是以[OH-]代替[H+]，Kb代例2求0.1mol/L一氯乙酸溶液的pH。已知Ka=1.410-3。解例3求1.010-4mol/LHCN溶液的pH。已知Ka=6.210-10。解[H+]=0.011mol/L,pH=1.96例1求0.10mol/LHAc溶液的pH。已知pKa=4.76解例題例2求0.1mol/L一氯乙酸溶液的pH。已知濃度為Ca

mol/L的H2A溶液PBE3.多元弱酸（弱堿）溶液精確式濃度為Camol/L的H2A溶液PBE3.多元弱酸（最簡(jiǎn)式近似式多元弱堿的計(jì)算與此相似，只是以[OH-]代替[H+]，Kb代替Ka就可以了。最簡(jiǎn)式近似式多元弱堿的計(jì)算與此相似，只是以[OH-]代替[H忽略第二級(jí)離解，且忽略水的離解忽略第二級(jí)離解，兩性物質(zhì)：在溶液中既可以接受質(zhì)子顯堿的性質(zhì)，又可以提供質(zhì)子顯酸的性質(zhì)的物質(zhì)。分類酸式鹽弱酸弱堿鹽氨基酸HCO3-,HS-,H

PO42-,H2PO4-NH4AcNH2CH2COOH氨基乙酸4.兩性物質(zhì)酸式鹽HB-氨基酸：兩性物質(zhì)：在溶液中既可以接受質(zhì)子顯堿的性質(zhì)，又可以提供質(zhì)子顯簡(jiǎn)化：（1）酸式鹽其酸式解離和堿式解離一般較小，故[HB]CHB，最簡(jiǎn)式精確式（1）酸式鹽HB-PBE：近似式近似式簡(jiǎn)化：（1）酸式鹽其酸式解離和堿式解離一般較小，故[HB]最簡(jiǎn)式酸式鹽HB-近似式近似式上述公式中Ka2相當(dāng)于兩性物質(zhì)中酸組分的Ka，Ka1則相當(dāng)于兩性物質(zhì)中堿組分的共軛酸的Ka，在使用有關(guān)公式時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況作相應(yīng)的變換。如：Na2HPO4溶液pH的計(jì)算：最簡(jiǎn)式酸式鹽HB-近似式近似式上述公式中Ka2相當(dāng)于兩性物質(zhì)（2）弱酸弱堿鹽以NH4Ac為例進(jìn)行討論：PBE例題：求0.10mol/LNH4Ac溶液的pH。解：因?yàn)榭墒褂米詈?jiǎn)式計(jì)算（2）弱酸弱堿鹽以NH4Ac為例進(jìn)行討論：PBE例題：求0.1、兩種弱酸混合或兩種弱堿混合5.混合溶液

如兩種一元弱酸HA和HB混合，其PBE為：[H+]=[A-]+[B-]+[OH-]2、弱酸與弱堿混合（混合但不反應(yīng)）如弱酸HA（濃度為CHA）和弱堿B（濃度為CB）混合，其PBE為：[H+]+[HB+]=[A-]+[OH-]1、兩種弱酸混合或兩種弱堿混合5.混合溶液如兩種一元弱435.4緩沖溶液5.4.1緩沖溶液的定義與種類5.4.2緩沖溶液的pH計(jì)算5.4.3緩沖容量、有效緩沖范圍5.4.4緩沖溶液的選擇5.4.5標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液5.4緩沖溶液5.4.1緩沖溶液的定義與種類445.4.1緩沖溶液的定義與種類定義pH緩沖溶液具有穩(wěn)定體系酸度的特性。分類1、一般緩沖溶液：用于控制溶液酸度，多由一定濃度的共軛酸堿對(duì)組成。2、標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液：用作測(cè)量pH的參照。由Camol/LHB和Cbmol/LB-構(gòu)成的共軛酸堿平衡：H+OH-使pH穩(wěn)定在一個(gè)較窄的范圍。緩沖溶液的作用機(jī)制5.4.1緩沖溶液的定義與種類定義pH緩沖溶液具有穩(wěn)定體45PlotsofpHvs.mLofwateraddedto(a)500mLof0.100mol.L-1HCland(b)500mLofasolution0.100mol.L-1inbothHAcandNaAc.對(duì)溶液稀釋過(guò)程pH變化的控制HClNaAc-HAcPlotsofpHvs.mLofwaterad465.4.2緩沖溶液的pH計(jì)算設(shè)Camol/LHB和Cbmol/LNaB

構(gòu)成的緩沖溶液：MBE精確式CBE(2)(3)將（1）代入(3)得(4)將（4）代入(2)得(5)將（4）、（5）代入Ka的表達(dá)式得(1)5.4.2緩沖溶液的pH計(jì)算設(shè)Camol/LHB和47簡(jiǎn)化：1.pH<62.pH>8最簡(jiǎn)式簡(jiǎn)化：1.pH<62.pH>8最簡(jiǎn)式48解：首先進(jìn)行體系分析，0.10mol/LNH4HF20.10mol/LNH4F

+0.10mol/LHF體系中的酸NH4+，HF；體系中的堿：F-構(gòu)成緩沖體系對(duì)緩沖體系，可先由最簡(jiǎn)式此估計(jì)[H+]和[OH-]，并依此判斷該結(jié)果是否準(zhǔn)確。例題求0.10mol/LNH4HF2溶液的pH。什么情況下可用最簡(jiǎn)式？解：首先進(jìn)行體系分析，0.10mol/LNH4HF20.495.4.3緩沖容量與有效緩沖范圍

緩沖容量

是指緩沖溶液抵御pH值變化的能力。定義為OH-pHH+pH式中a與b分別代表加入的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的濃度。緩沖容量是溶液的一個(gè)狀態(tài)參數(shù)，當(dāng)溶液的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，緩沖容量也發(fā)生變化。例如，當(dāng)緩沖溶液被稀釋時(shí)；往緩沖溶液中加入酸或堿時(shí)。5.4.3緩沖容量與有效緩沖范圍

緩沖容量是指緩沖溶液抵50推導(dǎo)過(guò)程PBE：推導(dǎo)過(guò)程PBE：51影響緩沖容量的因素：影響緩沖容量的因素：52有效緩沖范圍：pH=pKa

1HAcAcpKa=4.76pKa

1分布分?jǐn)?shù)或緩沖指數(shù)結(jié)論：影響緩沖溶液緩沖指數(shù)大小的因數(shù)為共軛酸堿對(duì)的分布分?jǐn)?shù)和緩沖溶