KJ09同离子效应和缓冲溶液课件.ppt

1、第第4章章 酸碱平衡酸碱平衡帮助帮助返回返回下页下页上页上页 4.3.1 同离子效应与缓冲溶液同离子效应与缓冲溶液 结论：往结论：往HAc中加入中加入NaAc或或HCl溶液时，会因增大溶液时，会因增大Ac或或H+的浓度，而使的浓度，而使HAc的解离平衡向左移动，的解离平衡向左移动，HAc的的解离解离度降低度降低。aKc第第4章章 酸碱平衡酸碱平衡帮助帮助返回返回下页下页上页上页 试分析在试分析在NH3溶液中加入溶液中加入NaOH或或NH4Cl时，能否使时，能否使NH3的解离平衡发生移动？的解离平衡发生移动？NH3的解离度如何变化？的解离度如何变化？想一想NH3+H2O NH4+OH-这种在弱酸

2、（或弱碱）溶液中加入具有相同离子的易溶强这种在弱酸（或弱碱）溶液中加入具有相同离子的易溶强电解质，而使弱酸（或弱碱）电解质，而使弱酸（或弱碱）解离度降低解离度降低的现象，称为的现象，称为同离子同离子效应。效应。第第4章章 酸碱平衡酸碱平衡帮助帮助返回返回下页下页上页上页 【例【例4-4】在】在0.10mol/LHAc溶液中，加入少量溶液中，加入少量NaAc晶体晶体（其体积忽略不计），使其浓度为（其体积忽略不计），使其浓度为0.10mol/L，计算该混合溶，计算该混合溶液的液的H+浓度、浓度、pH和和HAc的解离度。的解离度。解解 设平衡时，已解离的设平衡时，已解离的HAc相对浓度为相对浓度为x

3、，则，则 NaAc Na+Ac HAc H+Ac 初始浓度初始浓度/（mol/L）0.10 0 0.10 平衡浓度平衡浓度/（mol/L）0.10-x x 0.10+x 由于同离子效应使由于同离子效应使HAc的解离度变的更小，因此可作如下近的解离度变的更小，因此可作如下近似处理似处理0.10Ac H 0.10HAc0.100.10ax xxKxx第第4章章 酸碱平衡酸碱平衡帮助帮助返回返回下页下页上页上页 比较【例比较【例4-1】和【例】和【例4-4】的计算结果，得知同离子效应】的计算结果，得知同离子效应可使弱电解质的解离度显著降低。可使弱电解质的解离度显著降低。由附录一查得，由附录一查得，=

4、1.7510-5，则，则H+=x=1.7510-5 则则 c（H+）=1.7510-5 mol/LpH=lgH+=lg(1.7510-5)=4.80.10Ac H 0.10HAc0.100.10ax xxKxxaKaK-51.75 10 mol/L0.00175%HAc0.10mol/Lxc第第4章章 酸碱平衡酸碱平衡帮助帮助返回返回下页下页上页上页 从上述过程可以总结出，在从上述过程可以总结出，在弱酸弱酸-共轭碱共轭碱溶液中，溶液中，H+近近似计算式似计算式 (4-9)+HacKc酸共轭碱 (4-10)pH=plgacKc酸共轭碱则 AcHAcAcHAckHa第第4章章 酸碱平衡酸碱平衡帮助

5、帮助返回返回下页下页上页上页 同理，可以推导出同理，可以推导出弱碱弱碱-共轭酸共轭酸溶液中溶液中OH-近似计算式为近似计算式为 (4-11)则则 (4-12)OH bcKc碱共轭酸pOHplgbcKc碱共轭酸第第4章章 酸碱平衡酸碱平衡帮助帮助返回返回下页下页上页上页 4.3.2 缓冲溶液缓冲溶液 能保持溶液能保持溶液pH基本基本不变的溶液，称为不变的溶液，称为缓冲溶液缓冲溶液。缓冲溶液的缓冲作用：缓冲溶液的缓冲作用：够抵抗少量外加强酸、强碱或适够抵抗少量外加强酸、强碱或适度稀释，而使溶液的度稀释，而使溶液的pH无明显变化的作用无明显变化的作用。2缓冲作用原理缓冲作用原理 第第4章章 酸碱平衡

6、酸碱平衡帮助帮助返回返回下页下页上页上页下列各组物质中，不能用来制备缓冲溶液的是下列各组物质中，不能用来制备缓冲溶液的是ANH4Cl和NH3H2O BNaAc和HAc CNaH2PO4和Na2HPO4 DNaOH和Na2CO3想一想第第4章章 酸碱平衡酸碱平衡帮助帮助返回返回下页下页上页上页 在由在由HAc-NaAc构成的缓冲溶液中，构成的缓冲溶液中，NaAc完全解离，而完全解离，而HAc存在如下解离平衡存在如下解离平衡HAc H+Ac NaAc Na+Ac Ac和和HAc分子分别称为分子分别称为抗酸组分抗酸组分和和抗碱组分抗碱组分。缓冲作用原理缓冲作用原理第第4章章 酸碱平衡酸碱平衡帮助帮助

7、返回返回下页下页上页上页 缓冲溶液中的缓冲溶液中的H+相对浓度和相对浓度和pH可按式可按式(4-9)、(4-10)计算。计算。当适度稀释缓冲溶液时，由于当适度稀释缓冲溶液时，由于HAc和和Ac的浓度同时降低，的浓度同时降低，c（HAc）与）与c（Ac）的比值（即）的比值（即c酸酸/c共轭碱共轭碱）基本不变，因此，）基本不变，因此，溶液中的溶液中的H+浓度基本不变，浓度基本不变，pH稳定。稳定。想一想 NH4Cl-NH3溶液是如何发挥缓冲作用的？指出其抗酸溶液是如何发挥缓冲作用的？指出其抗酸组分和抗碱组分组分和抗碱组分。第第4章章 酸碱平衡酸碱平衡帮助帮助返回返回下页下页上页上页 注意：注意：缓

8、冲溶液的缓冲作用有的一定的范缓冲溶液的缓冲作用有的一定的范围，当加入的强酸和强碱的量超过了缓冲对围，当加入的强酸和强碱的量超过了缓冲对的抗酸和抗碱的能力或过度稀释时，则溶液的抗酸和抗碱的能力或过度稀释时，则溶液会失去缓冲作用。会失去缓冲作用。第第4章章 酸碱平衡酸碱平衡帮助帮助返回返回下页下页上页上页 【例【例4-5】计算】计算20mL0.20 mol/L HAc和和30mL0.20 mol/L NaAc混合溶液混合溶液pH。解解 稀溶液混合体积有加合性，由于稀溶液混合体积有加合性，由于NaAc在溶液中完全解在溶液中完全解离，故离，故-0.20mol/L 30mLAcNaAc0.12mol/L

9、50mLcc0.20mol/L 20mLHAc0.08mol/L50mLcHAcpH=plgAcacKc 由附录一查得，由附录一查得，=1.7510-5aK第第4章章 酸碱平衡酸碱平衡帮助帮助返回返回下页下页上页上页则则 50.08mol/LpHlg1.75 10lg0.12mol/L pH=4.9 3缓冲范围缓冲范围 缓冲溶液的缓冲能力有限，当共轭酸碱对的浓度之比（即缓冲溶液的缓冲能力有限，当共轭酸碱对的浓度之比（即c酸酸/c共轭碱共轭碱）为）为1 1时，缓冲溶液的缓冲能力最大。通常，时，缓冲溶液的缓冲能力最大。通常，c酸酸/c共轭共轭碱碱=0.110时，缓冲溶液具有明显的缓冲能力，此时时，

10、缓冲溶液具有明显的缓冲能力，此时 (4-13)该该pH范围称为缓冲溶液的有效缓冲范围，简称范围称为缓冲溶液的有效缓冲范围，简称缓冲范围缓冲范围。pH=p1aK (4-10)pH=plgacKc酸共轭碱第第4章章 酸碱平衡酸碱平衡帮助帮助返回返回下页下页上页上页 选择和配制缓冲溶液时，首先要参考缓冲范围，选择合适选择和配制缓冲溶液时，首先要参考缓冲范围，选择合适的共轭酸，使的共轭酸，使 落在缓冲范围之内，然后通过调节共轭酸碱对的落在缓冲范围之内，然后通过调节共轭酸碱对的浓度比（浓度比（c酸酸/c碱碱）来达到要求。）来达到要求。【例【例4-6】用】用10mL 6.0mol/LHAc溶液，配制溶液，

11、配制pH=4.5的的HAc-NaAc缓冲溶液缓冲溶液100mL，需称取，需称取NaAc3H2O多少克？多少克？解解 由附录一查得，由附录一查得，=1.7510-5。aK因为因为HAcpH=plgAcacKc所以所以5HAc4.5lg1.75 10lgAccc 第第4章章 酸碱平衡酸碱平衡帮助帮助返回返回下页下页上页上页 配制的缓冲溶液中，配制的缓冲溶液中，HAc的浓度为的浓度为 HAclg0.26AcccHAc1.82Accc6.0mol/L 10mLHAc0.6mol/L100mLc-1.82Ac3.mol/L0.6mol/Lco则则 n（NaAc3H2O）=n(Ac-)=3.0mol/L0

12、.1L=0.3 molm（NaAc3H2O）=n(NaAc3H2O)M(NaAc3H2O)m（NaAc3H2O）=0.3mol136g/mol=40.8 g第第4章章 酸碱平衡酸碱平衡帮助帮助返回返回下页下页上页上页 选择：选择：1欲配制欲配制pH=3的缓冲溶液，选择下列那种物质与其共的缓冲溶液，选择下列那种物质与其共轭酸（或共轭碱）的混合溶液比较合适（轭酸（或共轭碱）的混合溶液比较合适（）。）。AHCOOH(=1.7710-4)BHAc(=1.7510-5)CNH3(=1.810-5)DHCN(=6.210-10)2当共轭酸碱对的浓度之比为何值时，其溶液具有有效当共轭酸碱对的浓度之比为何值时，其溶液具有有效缓冲能力。（缓冲能力。（）Ac酸酸/c碱碱=110 Bc酸酸/c碱碱=0.11 Cc酸酸/c碱碱=15 Dc酸酸/c碱碱=0.110aKaKaKbK