酸碱平衡化学竞赛夏令营江苏省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第第 8章章 酸碱平衡酸碱平衡Chapter8Equilibriumof Acid and Base1第1页2 本章教学内容8.3弱酸弱碱电离平衡弱酸弱碱电离平衡IonizationEquilibriumofWeakAcidandBase8.4酸碱电离平衡移动酸碱电离平衡移动ShiftofAcid-BaseIonizationEquilibrium8.6酸碱中和反应酸碱中和反应Acid-BaseNeutralizationReaction8.1酸碱质子理论酸碱质子理论ProtonTheoryofAcidandBase8.5缓冲溶液缓冲溶液BufferSolution8.2路易斯酸碱理论路易斯酸碱理论Lewisacid-basetheory第2页3Caveformationresultfromacid-basereactioninvolvingCaCO3溶洞形成是石灰岩地域地下水长久溶蚀结果，石灰岩里不溶性碳酸钙受水和二氧化碳作用能转化为微溶性碳酸氢钙。因为石灰岩层各部分含石灰质多少不一样，被侵蚀程度不一样，就逐步被溶解分割成互不相依、千姿百态、陡峭秀丽山峰和奇异景观溶洞。第3页41887年年Arrhenius提出提出“电离说电离说”(Arrheniusacid-baseconcept)酸指在水中电离出阳离子全部为酸指在水中电离出阳离子全部为H+物质：物质：碱指在水中电离出阴离子全部为碱指在水中电离出阴离子全部为OH-物质物质H2SO4=HSO4-+H+NaOH=Na+OH-酸碱概念在不停地发展。石蕊变色说酸碱概念在不停地发展。石蕊变色说 Arrhenius“电电离说离说”Bronsted-lowry酸碱理论（酸碱质子理论）酸碱理论（酸碱质子理论）Lewis酸碱理论（酸碱电子论）。酸碱理论（酸碱电子论）。中和反应实质是中和反应实质是 H+OH-=H2O水溶液中电解质水溶液中电解质(electrolyte)是部分电离：是部分电离：电离度：电离度：=100%Arrhenius已电离溶质粒子数已电离溶质粒子数原有溶质粒子数原有溶质粒子数Arrhenius提出电离学说是当代化学基础理论之一。Arrhenius建立了活化分子和活化能概念，导出著名反应速率方程，即阿仑尼乌斯公式。Arrhenius1903年取得诺贝尔化学奖，还曾获英国皇家学会戴维奖、吉布斯奖、法拉第奖等。1887年Arrhenius提出“电离说”：是在水溶液中电离出阳离子皆为H+物质叫做酸，电离出阴离子皆为OH-物质叫做碱1889年Arrhenius提出了k与T之间定量关系石蕊变色说石蕊变色说 波意耳在波意耳在1646年提出年提出 第4页5电离说电离说局限：局限：1）无法解释无法解释Na2CO3，Na3PO4呈碱性；呈碱性；NH4Cl显酸性显酸性事实；事实；2）无法解释非水溶液中酸碱行为无法解释非水溶液中酸碱行为液氨中：液氨中：NH4+NH2-=2NH3第5页68.1.1定义定义8.1.2共轭酸碱对共轭酸碱对8.1.3酸碱强弱和酸碱强弱和电离平衡常数电离平衡常数8.1.6溶剂效应溶剂效应8.1布朗斯特布朗斯特-劳莱酸碱理论劳莱酸碱理论(酸碱质子理论酸碱质子理论)theBrnsted-lowryacid-basemodel（1923年）年）布朗斯特布朗斯特 (BrnstedJN,1879-1947)丹麦物理化学家。因其酸、碱质丹麦物理化学家。因其酸、碱质子理论而著名于世子理论而著名于世.8.1.4水自耦合水自耦合 电离平衡电离平衡8.1.5酸碱反应类型酸碱反应类型第6页78.1.1定义定义(definition)1923年由丹麦年由丹麦BrnstedJN和英国和英国LowryTM提出：提出：酸酸：凡能给出质子分子或离子，即质子给予体：凡能给出质子分子或离子，即质子给予体(protondonor)碱碱：凡能接收质子分子或离子，即质子接收体：凡能接收质子分子或离子，即质子接收体(protonacceptor)酸碱反应是指质子由质子给予体向质酸碱反应是指质子由质子给予体向质子接收体转子接收体转移过程移过程因为该定义不包括发生质子转移环境，故而在因为该定义不包括发生质子转移环境，故而在气相和任何溶剂中均通用。气相和任何溶剂中均通用。第7页8HCl、HAc、NH4+、HSO3-、Al(H2O)63+等都能给等都能给出质子，都是酸出质子，都是酸HCl H+Cl-HAc H+Ac-NH4+H+NH3HSO3-H+SO32-Al(H2O)63+H+Al(OH)(H2O)52+酸酸：凡能给出质子分子或离子，即质子给予体：凡能给出质子分子或离子，即质子给予体(protondonor)第8页9碱：碱：凡能接收质子分子或离子，即质子接收体凡能接收质子分子或离子，即质子接收体(protonacceptor)OH、Ac、NH3、HSO3、CO32 等等都都能能接接收收质质子，都是碱：子，都是碱：HO-+H+H2O Ac-+H+HAc NH3+H+NH4+HSO3-+H+H2SO3 CO32-+H+HCO3-第9页10酸酸H+碱碱碱碱+H+酸酸酸碱存在着对应相互依存关系；物质酸性酸碱存在着对应相互依存关系；物质酸性或碱性要经过给出质子或接收质子来表达或碱性要经过给出质子或接收质子来表达共轭酸碱共轭酸碱共轭酸碱共轭酸碱第10页118.1.2共轭酸碱对共轭酸碱对(conjugateacid-basepair)酸酸H+碱碱碱碱+H+酸酸质子理论中酸碱特点：质子理论中酸碱特点：有酸才有碱，有碱才有酸；酸有酸才有碱，有碱才有酸；酸中有碱，碱可变酸中有碱，碱可变酸第11页12酸越强，其共轭碱越弱；碱越强，其共轭酸越弱酸越强，其共轭碱越弱；碱越强，其共轭酸越弱反应总是由相对较强酸和碱向生成相对较弱反应总是由相对较强酸和碱向生成相对较弱酸和碱方向进行酸和碱方向进行对于一些物种而言，是酸是碱取决于参加详细对于一些物种而言，是酸是碱取决于参加详细反应反应酸碱反应实质：酸碱反应实质：两个共轭酸碱对之间质子传递两个共轭酸碱对之间质子传递第12页13H2O+NH3 OH-+NH4+H2S+H2O H3O+HS-水水也也是是两两性性两性物质：两性物质：既能给出质子又能接收质子分子和离子。如：既能给出质子又能接收质子分子和离子。如：HCO3-、H2PO4-、HS-等。等。HCO3-+H+H2CO3HCO3-CO32-+H+H2PO4-+H+H3PO4H2PO4-HPO42-+H+HS-+H+H2SHS-S2H+第13页148.1.3酸碱强弱和电离平衡常数酸碱强弱和电离平衡常数下表列出一些常见酸电离常数，使用时应该注意：下表列出一些常见酸电离常数，使用时应该注意：HB(aq)+H2O(l)B-(aq)+H3O+(aq)Gyy该反应标准平衡常数该反应标准平衡常数叫叫酸常数酸常数(Acidityconstant),也叫也叫酸电离平衡常数酸电离平衡常数(Acidionizationequilibriumconstant)1、酸电离平衡常数酸电离平衡常数第14页15对二元和三元酸（如对二元和三元酸（如H2S和和H3PO4）而言，还有而言，还有第二步和第三步质子转移反应对应常数，第二步和第三步质子转移反应对应常数，值可跨越值可跨越24个数量级，惯用个数量级，惯用代替：代替：值越大，酸性越强。值越大，酸性越强。大于时酸为强酸，大于时酸为强酸，小于酸为弱酸。小于酸为弱酸。酸电离平衡常数酸电离平衡常数第15页16Ionizationconstantsofsomecommonacidsinwaterat298K*valuesinbracketswerenotmeasuredinaqueoussolution.NameHBB-KapKaHydroiodicacidPerchloricacidHydrobromicacidHydrochloricacidSulfuricacidHydroniumionSulfurousacidHydrogensulfateionPhosphoricacidHydrofluoricacidCarbonicacidHydrogensulfideAmmoniumionHydrocyanicacidHydrogencarbonateionHydrogenphosphateionWaterHIHClO4HBrHClH2SO4H3O+H2SO3HSO4-H3PO4HFH2CO3H2SNH4+HCNHCO3-HPO42-H2OI-ClO4-Br-Cl-HSO4-H2OHSO3-SO42-H2PO4-F-HCO3-HS-NH3CN-CO32-PO43-OH-(1011)(1010)(109)(107)(102)11.510-21.210-27.510-33.510-34.310-71.310-75.610-104.910-104.810-112.210-131.010-14(-11)(-10)(-9)(-7)(-2)0.01.811.922.123.456.376.889.259.3110.3212.6714.00第16页17B-(aq)+H2O(l)HO-(aq)+HB(aq)该反应平衡常数该反应平衡常数叫叫碱常数碱常数，或碱电离平衡常数，或碱电离平衡常数2、碱电离平衡常数碱电离平衡常数第17页18质子转移发生在两个相同分子之间，其平衡常数又质子转移发生在两个相同分子之间，其平衡常数又叫质子自递常数。比如水中叫质子自递常数。比如水中:H2O(l)+H2O(l)OH-(aq)+H3O+(aq)Gyy=79.9 kJ=79.9 kJ molmol-1-1T/KKw2732832912952983133330.1310-140.3610-140.7410-141.0010-141.2710-143.8010-1412.6010-14不一样温度时水不一样温度时水Kw水离子积常数水离子积常数8.1.4水自耦合电离平衡水自耦合电离平衡 Self-IonizationEquilibriumofWater室温时采取室温时采取Kw=1.0010-14pKw=14第18页19例例10.1moldm 3HCl溶溶液中，液中，H+=0.1moldm 3pH=lg(0.1)=1.0pOH=14.0 1.0=13.0例例20.1moldm 3NaOH溶液中，溶液中，OH=0.1moldm 3pOH=lg(0.1)=1.0pH=14.0 1.0=13.019丹麦生理学家Sorensen提出采取pH表示水溶液酸度第19页20B-(aq)+H2O(l)OH-(aq)+HB(aq)酸酸性越强，其共轭碱碱性就越弱，反之亦然，酸酸性越强，其共轭碱碱性就越弱，反之亦然，即：即：HB(aq)+H2O(l)B-(aq)+H3O+(aq)共轭酸碱对共轭酸碱对HB/B-酸常数酸常数Ka与碱常数与碱常数Kb之间关系之间关系H2O(l)+H2O(l)OH-(aq)+H3O+(aq)=+第20页21按质子理论，酸碱反应都是质子传递反应。溶质和溶剂按质子理论，酸碱反应都是质子传递反应。溶质和溶剂之间质子传递反应称为之间质子传递反应称为电离反应电离反应，溶质之间质子传递反，溶质之间质子传递反应称为应称为中和反应中和反应，溶剂间质子传递反应称为，溶剂间质子传递反应称为自耦反应自耦反应，比如水中比如水中:8.1.5酸碱反应类型酸碱反应类型（1）电离反应电离反应（溶质和溶剂之间质子传递）溶质和溶剂之间质子传递）酸离解反应酸离解反应第21页22盐水解盐水解H+H+H+碱离解反应碱离解反应第22页23（2）中和反应中和反应（溶质之间质子传递）溶质之间质子传递）H+H+H+（3）自耦反应自耦反应（溶剂之间质子传递）溶剂之间质子传递）NH3+NH3=NH4+NH2-第23页248.1.6溶剂效应溶剂效应（effectofsolvent)区分效应：区分效应：用一个溶剂能把酸或碱相对强弱区分用一个溶剂能把酸或碱相对强弱区分开来，称为溶剂开来，称为溶剂“区分效应区分效应”。如以冰醋酸为溶。如以冰醋酸为溶剂，则就能够区分开以下酸强弱。剂，则就能够区分开以下酸强弱。拉平效应：拉平效应：溶剂将酸或碱强度拉平作用，称为溶剂溶剂将酸或碱强度拉平作用，称为溶剂“拉平效应拉平效应”。比如，在水中进行任何试验都不能。比如，在水中进行任何试验都不能告诉我们告诉我们HCl和和HClO4，哪一个酸性更强些。哪一个酸性更强些。第24页25在水中，在水中，HCl+H2OH3O+ClHAc+H2OH3O+AcHCl是强酸，是强酸，HAc是弱酸，是弱酸，H2O是区分溶剂是区分溶剂在液氨中，在液氨中，HCl+NH3NH4+ClHAc+NH3NH4+AcHCl和和HAc都是强酸，液氨是拉平溶剂都是强酸，液氨是拉平溶剂质子理论中酸碱特点：质子理论中酸碱特点：强能够变弱，弱也能够变强能够变弱，弱也能够变强；酸能够变碱，碱也能够变酸强；酸能够变碱，碱也能够变酸第25页261Lewis酸碱电子理论提出酸碱电子理论提出质子理论无法解释：质子理论无法解释：H3BO3、AlCl3等酸性行为等酸性行为8.2.1Lewis酸碱电子理论酸碱电子理论共价键共价键-经典经典Lewis学说学说Lewis八隅体规则八隅体规则(Octetrule)2酸碱定义：酸：凡可以接收电子正确分子、原子团、离子为酸（electron pair acceptor）；碱：凡可以给出电子正确物质为碱（electron pair donor）。第26页27CuSO4Cu(NH3)4SO4Cu2+4NH3H3NCuNH3NH3NH32+Cu2+接收电子，路易斯酸；接收电子，路易斯酸；NH3提供电子对，路易斯碱提供电子对，路易斯碱第27页28第28页293酸碱反应实质：酸碱反应实质：酸碱反应实质是形成配位酸碱反应实质是形成配位键反应；碱提供电子对，酸以空轨道接收电键反应；碱提供电子对，酸以空轨道接收电子对形成配位键。子对形成配位键。H:OHHOHAlCl3ClAlCl4Cu2+4:NH3Cu2+4(NH3)4Lewis电子理论相关酸、碱划分电子理论相关酸、碱划分凡金属阳离子及缺电子分子都是酸；凡金属阳离子及缺电子分子都是酸；凡与金属离子结合阴离子或中性分子都是碱。凡与金属离子结合阴离子或中性分子都是碱。第29页308.2.2软硬酸碱理论软硬酸碱理论(hardandsoftacidsandbases,HSAB)(1)定义定义基础仍是电子理论，形容酸或碱核子对其外围电基础仍是电子理论，形容酸或碱核子对其外围电子抓得松紧程度，抓得紧叫硬，抓得松叫软。子抓得松紧程度，抓得紧叫硬，抓得松叫软。(2)内容内容酸和碱都可分为软和硬两类酸和碱都可分为软和硬两类软酸软碱间主要形成共价键，软酸软碱间主要形成共价键，硬酸和硬碱间主要形成硬酸和硬碱间主要形成离子键。离子键。硬亲硬，软亲软。硬亲硬，软亲软。物质溶解也属酸碱作用物质溶解也属酸碱作用.第30页31(3)一些软硬酸碱实例一些软硬酸碱实例AcidsBasesH+,Li+,Na+,K+,Be2+,Mg2+,Ca2+,Cr2+,Cr3+,Al3+,SO3,BF3F-,OH-,H2O,NH3,CO32-NO3-,O2-,SO42-,PO43-,ClO4-Fe2+,Co2+,Ni2+,Cu2+,Zn2+,Pb2+,SO2,BBr3NO2-,SO32-,Br-,N3-,N2,SCN-,C6H5NCu+,Ag+,Au+,Tl+,Hg+,Pd2+,Cd2+,Pt2+,Hg2+,BH3H-,R-,CN-,CO,I-,SCN-,R3P,C6H6,R2SHardBorderlineSoft硬酸更倾向与硬碱结合硬酸更倾向与硬碱结合软酸更倾向与软碱结合软酸更倾向与软碱结合(4)软硬酸碱结合规则软硬酸碱结合规则硬酸与之形成化合物稳定性增大硬酸与之形成化合物稳定性增大F-Cl-Br-I-R2OR2SR2SeR2TeR3NR3PR3AsR3Sb软酸与之形成化合物稳定性增大软酸与之形成化合物稳定性增大第31页32Ni和和Cu常见矿是硫化物矿，而常见矿是硫化物矿，而Al和和Ca则分别以氧化物和碳酸盐形式存在。能否则分别以氧化物和碳酸盐形式存在。能否用用HSAB标准对比作解释？标准对比作解释？O2-和和CO32-都是硬碱，而都是硬碱，而S2-是软碱，是软碱，Ni2+和和Cu2+是比是比Al3+和和Ca2+软得多酸。软得多酸。故故Ni和和Cu常见矿是硫化物矿，而常见矿是硫化物矿，而Al和和Ca则分别则分别以氧化物和碳酸盐形式存在以氧化物和碳酸盐形式存在SolutionExample Example 第32页338.3.1 一元弱酸、弱碱电离平衡一元弱酸、弱碱电离平衡8.3 弱酸、弱碱电离平衡弱酸、弱碱电离平衡(IonizationEquilibriumofWeakacidandBase)(1)一元弱酸电离平衡一元弱酸电离平衡离子化离子化分子化分子化电离度电离度第33页34HA(aq)H+(aq)+A(aq)初始浓度初始浓度 c00平衡浓度平衡浓度c ccc稀释定律稀释定律稀释定律稀释定律：在一定温度下（：在一定温度下（为定值为定值），某弱电），某弱电解质电离度伴随其溶液稀释而增大解质电离度伴随其溶液稀释而增大第34页35一元弱酸简化公式一元弱酸简化公式同理对同理对一元弱碱可得简化公式：一元弱碱可得简化公式：(2)一元弱碱电离平衡一元弱碱电离平衡第35页36例例计算以下各浓度计算以下各浓度HAc溶液溶液H+和电离度和电离度（1）0.1moldm-3(2)1.0 10-5moldm-3解解:(1)Ka=1.8 10-5,H+1.3 10-3moldm-3,=1.3%(2)ca/Ka102,求求H+时时,可做一元弱酸处理。可做一元弱酸处理。二元弱酸中，酸根浓度近似等于二级电离常数，与二元弱酸中，酸根浓度近似等于二级电离常数，与酸原始浓度关系不大。酸原始浓度关系不大。在多元弱酸溶液中，酸根浓度极低，在需要大量在多元弱酸溶液中，酸根浓度极低，在需要大量酸根离子参加化学反应中，要用对应盐而不酸根离子参加化学反应中，要用对应盐而不是对应酸。是对应酸。第45页46定量计算定量计算定性看定性看所以溶液显碱性所以溶液显碱性8.3.3两性物质酸碱性两性物质酸碱性HCO3+H2O H2CO3+HOHCO3+H2O CO32+H3O+pH=8.34NaHCO3水溶液水溶液酸碱性酸碱性上式适用条件上式适用条件第46页478.3.4两种酸相混合电离平衡两种酸相混合电离平衡Ka（或或Kb)相差很大，只考虑电离常数大弱酸相差很大，只考虑电离常数大弱酸（碱），相差不大，同时考虑。（碱），相差不大，同时考虑。37第47页488.4酸碱电离平衡移动酸碱电离平衡移动同离子效应同离子效应：改变体系中参加平衡某种离子浓度，：改变体系中参加平衡某种离子浓度，使平衡向指定方向移动，称为同离子效应。使平衡向指定方向移动，称为同离子效应。假如加入假如加入和和平衡左移，平衡左移，电离度降低电离度降低假如加入假如加入和和平衡左移，平衡左移，电离度降低电离度降低第48页49例：在在0.1moldm-3HAc溶液中加入固体溶液中加入固体NaAc,使使NaAc浓度到达浓度到达0.2moldm-3,求该溶液求该溶液中中H+和电离度。和电离度。解：解：HAcH+Ac-初始初始0.100.2平衡平衡0.1-x x0.2+x x(0.2+x)/(0.1-x)=1.8 10-50.2+x 0.2,0.1-x 0.1,故：故：x=H+=9 10-6moldm-3,=H+/c=9 10-6/0.1=0.009%,电离度大大降低电离度大大降低3669第49页50解：解：H2S =H+HS-平衡浓度平衡浓度0.100.30 x HS-=Ka1 H2S/H+=3.7 10-8moldm 343例例8.3-2、在在0.30moldm-3盐酸溶液中通入盐酸溶液中通入H2S水水溶液至饱和，求溶液中溶液至饱和，求溶液中HS-和和S2-。HS-=H+S2-平衡浓度平衡浓度:3.7 10-80.30yS2-=Ka2HS-/H+=1.3 10-13 3.7 10-8/0.30=1.6 10-20moldm 3第50页51H2S溶液中同时存在溶液中同时存在H2S、HS、H+、S2 饱和饱和H2S水溶液，水溶液，H2S=0.10moldm 3不一样不一样pH下下HS、S2、电离度、电离度 不相同，不相同，第51页8.5.1缓冲溶液概念缓冲溶液概念8.5.2缓冲溶液缓冲溶液pH值计算值计算8.5.3缓冲溶液选择和配制标准缓冲溶液选择和配制标准528.5缓冲溶液缓冲溶液(buffersolution)第52页5350mLHAc-NaAc(c(HAc)=c(NaAc)=0.10molL-1)pH=4.74缓冲溶液特征：缓冲溶液特征：向缓冲溶液中加入少许强酸或强碱向缓冲溶液中加入少许强酸或强碱或将溶液适当稀释，溶液本身或将溶液适当稀释，溶液本身pH值能保持相对稳值能保持相对稳定。定。8.5.1缓冲溶液概念缓冲溶液概念(thecharacteristicsofthebufferedsolutions)加入加入1滴滴(0.05ml)1molL-1HCl加入加入1滴滴(0.05ml)1molL-1NaOH试验：试验：50mL纯水纯水pH=7pH=4.73pH=4.75什么是缓冲溶液？什么是缓冲溶液？pH=3pH=11第53页54缓冲溶液缓冲溶液:是一个能是一个能 抵抗少许强酸、强碱抵抗少许强酸、强碱和和水稀释水稀释而保持体系而保持体系pH值基本不变溶液值基本不变溶液。第54页55缓冲原理：缓冲原理：结论：结论：少许外来酸碱加入不会影响溶液少许外来酸碱加入不会影响溶液pHpH值，适当值，适当稀释溶液也不会改变溶液稀释溶液也不会改变溶液pHpH值。值。加入加入少许强酸少许强酸，如，如HCl，H+与与大量大量Ac-结合，生成结合，生成HAc，当到达新平衡时，当到达新平衡时，c(HAc)略有增加，略有增加，c(Ac)略有降低，略有降低，cAc-/cHAc改变不大，溶液改变不大，溶液c(H+)或或pH值值基本不变基本不变。加入加入少许强少许强碱，如碱，如NaOH，大量大量HAc与与OH-结合，生成结合，生成Ac-，当到达新平衡时，当到达新平衡时，c(Ac)略有增加，略有增加，c(HAc)略有降略有降低，低，cAc-/cHAc改变不大，溶液改变不大，溶液c(H+)或或pH值改变也不大。值改变也不大。HAcNaAc溶液：溶液：63第55页568.5.1缓冲溶液缓冲溶液pH计算计算弱酸弱酸-弱酸盐组成缓冲溶液弱酸盐组成缓冲溶液HAc-NaAc，H2CO3-NaHCO3HAcH+Ac-初初ca0cs平平ca-xxcs+x若若Kayy不太大（不太大（10-4），则），则x 很小，很小，caxca cs+x cs第56页57(2)弱碱和弱碱盐组成缓冲溶液弱碱和弱碱盐组成缓冲溶液对缓冲对对缓冲对NH3H2O-NH4Cl，一样能够推导出以下一样能够推导出以下公式：公式：第57页缓冲溶液：缓冲溶液：缓冲溶液：缓冲溶液：HAc+H2OH3O+Ac 58缓冲能力取决于共轭酸碱对比例大小，以及共轭酸碱对浓度，pH应尽量接近pKa或14-pKb。(1)共轭酸碱对浓度比例尽量接近 1:1 当CHAc和CAc-均为 1.0 mol/dm3，C总=2.0 mol/dm3，pH=pKapH改变改变0.01加入加入0.01mol/dm3H3O+时，时，pH=pKa+lg(1.0-0.01)/(1.0+0.01)pKa0.01第58页59实际工作中，共轭酸碱对比例在1:10 到10:1 之间为宜 pH=pKa 1 有效缓冲范围当当CHAc=1.98,CAc-=0.02(mol/dm3),(二者比为二者比为99:1)C总=2.0mol/dm3，pH=pKa+lg(0.02)/(1.98)pKa2.0加入加入0.01mol/dm3H3O+时，时，pH=pKa+lg(0.02-0.01)/(1.98+0.01)pKa2.3,pH改变改变0.3第59页60(2)适当增加共轭酸碱正确浓度适当增加共轭酸碱正确浓度当共轭酸碱正确浓度比为当共轭酸碱正确浓度比为1:1时，如时，如CHAc和和CAc-均均为为0.10mol/dm3，加入加入0.01mol/dm3H3O+时，时，pH=pKa+lg(0.10-0.01)/(0.10+0.01)pKa0.1,pH改变改变0.1而而CHAc和和CAc-均为均为1.0mol/dm3时，时，加入加入0.01mol/dm3H3O+时，时，pH改变改变0.01普通地，总浓度在普通地，总浓度在0.11.0 mol/dm3为宜。为宜。缓冲能力取决于共轭酸碱对比例大小，以及共轭酸碱对浓度，pH应尽量接近pKa或14-pKb。第60页61（3）缓冲溶液特征：）缓冲溶液特征：缓冲溶液缓冲溶液pH取决于两个原因，即取决于两个原因，即Ka(或或Kb)及及ca/cs（cb/cs）适当地稀释缓冲溶液时，因为酸和盐同等程适当地稀释缓冲溶液时，因为酸和盐同等程度地降低，度地降低，pH值基本保持不变值基本保持不变。缓冲能力与缓冲缓冲能力与缓冲溶液溶液中各组分浓度相关，中各组分浓度相关，ca(cb)及及cs较大时，缓冲能力较大时，缓冲能力强，强，ca/cs=1（cb/cs=1）缓冲能力最大，缓冲区间为：缓冲能力最大，缓冲区间为：稀释过分，当弱酸电离度和盐水解作用发稀释过分，当弱酸电离度和盐水解作用发生显著改变时，生显著改变时，pH值才发生显著改变值才发生显著改变。第61页62（1）所选择缓冲溶液，除了参加和）所选择缓冲溶液，除了参加和H+或或OH相关反应以外，相关反应以外，不能与反应体系中其它物质发生副反应不能与反应体系中其它物质发生副反应.8.5.3 缓冲溶液选择和配制标准缓冲溶液选择和配制标准(theprincipleforpreparingthebuffersolution)欲配制缓冲溶欲配制缓冲溶液液pH值值应选择缓冲组分应选择缓冲组分（2）pKayy或或14-pKbyy尽可能靠近所需尽可能靠近所需pH值，值，（3）若若pKayy或或14-pKbyy与所需与所需pH不相等，不相等，依所需依所需pH调整调整ca/cs或或cb/cs第62页缓冲溶液选择与配制缓冲溶液选择与配制63例例:要配制一定体积要配制一定体积要配制一定体积要配制一定体积pH=3.20pH=3.20缓冲溶液，选取缓冲溶液，选取缓冲溶液，选取缓冲溶液，选取HCOHCO2 2HH-HCO-HCO2 2NaNa、CHCH3 3COCO2 2H-CHH-CH3 3COCO2 2NaNa中哪一对为好？中哪一对为好？中哪一对为好？中哪一对为好？解：解：pH=3.20pH=3.20，HH3 3OO+=6.310=6.31044。应选取。应选取。应选取。应选取p pK Ka a值值值值靠近所需靠近所需靠近所需靠近所需pHpH 缓冲溶液体系，即：缓冲溶液体系，即：缓冲溶液体系，即：缓冲溶液体系，即：弱酸弱酸弱酸弱酸/弱碱弱碱弱碱弱碱=HH3 3OO+/Ka=/Ka=1 1为好。为好。为好。为好。查表查表查表查表:K:Ka a(HCO(HCO2 2H)=1.7710H)=1.77104 4,pK,pKa a=3.75=3.75KKa a(HAc)=1.7610(HAc)=1.76105 5,pK,pKa a=4.75=4.75第63页64若选取若选取若选取若选取HCOHCO2 2H-HCOH-HCO2 2NaNa缓冲体系缓冲体系缓冲体系缓冲体系 比值较靠近于比值较靠近于比值较靠近于比值较靠近于1 1，溶液缓冲能力大溶液缓冲能力大溶液缓冲能力大溶液缓冲能力大若选取若选取若选取若选取CHCH3 3COCO2 2H-CHH-CH3 3COCO2 2NaNa缓冲体系缓冲体系缓冲体系缓冲体系比值远大于比值远大于比值远大于比值远大于1 1，溶液缓冲能力较小溶液缓冲能力较小溶液缓冲能力较小溶液缓冲能力较小则则则则HCOHCO2 2H/HCOH/HCO2 2=6.310=6.3104 4/1.7710/1.77104 4=3.6/1=3.6/1或或或或者者者者则则则则HAc/AcHAc/Ac=6.310=6.3104 4/1.7610/1.76105 5=36/1=36/1或或或或者者者者第64页65课后练习课后练习1欲配制欲配制欲配制欲配制pH=9.20,pH=9.20,c(NH(NH3 3HH2 2O)=1.0mol/dmO)=1.0mol/dm33缓冲溶液缓冲溶液缓冲溶液缓冲溶液500cm500cm3 3，问怎样用浓，问怎样用浓，问怎样用浓，问怎样用浓NHNH3 3HH2 2OO溶液和固体溶液和固体溶液和固体溶液和固体NHNH4 4ClCl配制配制配制配制？已知已知已知已知NHNH3 3HH2 2OOKKb b=1.77=1.77 1010-5-5。课后练习课后练习2欲配制欲配制欲配制欲配制pH=4.70pH=4.70缓冲溶液缓冲溶液缓冲溶液缓冲溶液500cm500cm3 3，问应，问应，问应，问应该用该用该用该用50cm50cm3 3、1.0mol/dm1.0mol/dm33NaOHNaOH水溶液和多少水溶液和多少水溶液和多少水溶液和多少cmcm331.0mol/dm1.0mol/dm33HAcHAc水溶液混合，并需加多少水？水溶液混合，并需加多少水？水溶液混合，并需加多少水？水溶液混合，并需加多少水？第65页668.6酸碱中和反应酸碱中和反应（2）强酸弱碱中和反应）强酸弱碱中和反应(强酸滴定弱碱强酸滴定弱碱)（1）强酸强碱中和反应）强酸强碱中和反应(强酸滴定强碱强酸滴定强碱)rGmy=-79.87kJmol-1rHmy=-55.90kJmol-1实质是弱酸电离平衡逆反应，平衡常数是弱酸电离实质是弱酸电离平衡逆反应，平衡常数是弱酸电离常数倒数常数倒数.第66页67若恰好中和，生成物为弱酸：若恰好中和，生成物为弱酸：NH4+若剩下弱碱，生成物为若剩下弱碱，生成物为NH3-NH4+缓冲体系：缓冲体系：第67页68（3）强碱弱酸中和反应）强碱弱酸中和反应(强碱滴定弱酸强碱滴定弱酸)若恰好中和，若恰好中和，生成物为弱碱：生成物为弱碱：Ac-若剩下弱酸，若剩下弱酸，生成物为生成物为HAc-Ac-缓冲体系：缓冲体系：第68页69（4）弱碱弱酸中和反应）弱碱弱酸中和反应第69页70例：例：某学生将未知质量未知弱酸溶于一定量水中，并某学生将未知质量未知弱酸溶于一定量水中，并用一强碱滴定，当加了用一强碱滴定，当加了10.00cm3碱时，碱时，pH=5.00，继，继续滴定直到移去一个质子等当点续滴定直到移去一个质子等当点(即终点即终点)时为止，此时为止，此时滴定管读数为时滴定管读数为25.00cm3。问酸一级电离常数是多少问酸一级电离常数是多少？5.00=pKa-=pKa-0.176pKa=5.00+0.176=5.18Ka=6.610-6解解:pH=pKa-第70页71(1)已知已知Ka1(H2CO3)=4.3 107，求求HLac+HCO3-H2CO3+Lac-平衡常数平衡常数K；HCO3-=2.7 10-2moldm-3,求求pH值；值；(2)在正常血液中，在正常血液中，H2CO3=1.4 10-3moldm-3，例：例：在血液中，在血液中，H2CO3-NaHCO3缓冲正确功效之一缓冲正确功效之一是从细胞组织中快速地除去运动产生乳酸是从细胞组织中快速地除去运动产生乳酸(HLac：Ka(HLac)=8.4 10-4)。(1)K=2.0 103(3)若若1.0dm3血液中加入血液中加入5.0 10-3molHLac后，后，pH为多少？为多少？解：解：第71页72(3)pH=pKa1-=6.37-=6.37-(-0.54)=6.91(2)pH=pKa1-=6.37-=6.37-(-1.28)=7.65第72页