常用酸碱溶液的质子条件式ppt课件.ppt

常用酸碱溶液的质子条件式 1 2 1 一元弱酸 HA 的 H 的计算 质子条件式 H A OH 若将代入精确表达式展开得一元三次方程 H 3 Ka H 2 Kaca Kw H KaKw 0 代入平衡关系式精确表达式 3 若 Ka c 20Kw 10 12 7 忽略Kw 即忽略水的酸性 HA ca A ca H OH ca H 得近似式 展开 H 2 Ka H ca Ka 0 若 0 05 即 则ca H ca得最简式 4 5 6 例2计算0 20mol L 1Cl2CHCOOH溶液的pH 解 pKa Cl2CHCOOH 1 26Ka c 10 1 26 0 20 10 1 96 20KwKa c 10 1 26 0 20 10 0 56 2 5 10 3故应用近似式 解一元二次方程 H 10 1 09 则pH 1 09 如不考虑酸的离解 用最简式 pH 0 98 则Er 29 7 2 一元弱碱 A 溶液的 OH 计算 质子条件 H HA OH 引入平衡关系 OH 精确表达式 若 Kb cb 20Kw 10 12 7 忽略Kw 水的碱性 近似式 若 0 05 即Kb cb 2 5 10 3 则cb OH cb 即 A cb 最简式 8 思路二 质子条件 H HA OH 引入平衡关系 精确表达式 近似式 最简式 9 10 3 两性物 HA 溶液 H 的计算 质子条件 H2A H A2 OH 平衡关系 精确表达式 11 若 Ka1 Ka2 HA c HA 若 pKa 3 2 则 5 又 Ka2 c HA 20Kw 得近似式 精确表达式 12 近似式 如果c HA Ka1 20 则 1 可略 得最简式 若c Ka1 20 Ka2 c 20Kw 即使Ka1与Ka2相近 也可使用最简式计算 13 14 15 例3计算0 050mol L 1NaHCO3溶液的pH 解 pKa1 6 38 pKa2 10 25 pKa 3 87 3 2 HA c HA Ka2 c 10 10 25 0 050 10 11 55 20Kwc Ka1 0 050 10 6 38 105 08 20故可用最简式 H 10 8 32mol L 1pH 8 32 16 例4计算0 033mol L 1Na2HPO4溶液的pH pKa1 pKa3 2 16 7 21 12 32解 Ka3 c 10 12 32 0 033 10 13 80 Kwc Ka2 0 033 10 7 21 105 73 20故 若用最简式 pH 9 77 Er 22 pH 9 66 17 氨基乙酸 甘氨酸 NH2CH2COOHNH3 CH2COOHNH3 CH2COO NH2CH2COO pKa1 2 35pKa2 9 78H2A H A A 氨基乙酸氨基乙酸氨基乙酸阳离子双极离子阴离子等电点时 H2A A H H H H 甘氨酸溶液的pH与其等电点时的pH 即pI 是否相等 18 19 蛋白质基本结构单位 氨基酸 20 氨基酸 21 蛋白质的等电点 pI 22 4 弱碱 A 弱酸 HB 溶液的pH Ka HA Ka HB 质子条件 H HA B OH 精确表达式 近似式 最简式 若c HB c A 与两性物相同 23 例5计算0 10mol L 1Ac 0 20mol L 1H3BO3溶液的pH 解 Ka HAc 10 4 76 Ka H3BO3 10 9 24 pH 6 85 24 25 26 5 多元弱酸 碱 溶液的pH计算 以二元酸 H2A 为例质子条件 H HA 2 A2 OH 精确式 若 H 0 05 则该项可略 近似式 以下与一元酸的计算方法相同 大部分多元酸均可按一元酸处理 忽略第二步及以后各步的离解 27 28 6 强酸 HCl 强碱 NaOH 溶液的pH计算 强酸 HCl 质子条件 H c HCl OH 一般情况 H c HCl 强碱 NaOH 质子条件 H c NaOH OH 一般情况 OH c NaOH c NaOH 10 6mol L 1则可以忽略水的碱性 29 30 7 强碱 NaOH 弱碱 A 的pH计算质子条件 H HA c NaOH OH 近似式 忽略弱碱的离解 最简式 OH c NaOH 31 例6计算20 00ml0 1000mol L 1HA pKa 7 00 20 04ml0 1000mol L 1NaOH的pH 解方程得 解 先按简化式 弱碱A 解离的OH 不能忽略 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 8 强酸 HCl 弱酸 HA 的pH计算 质子条件 H c HCl A OH 近似式 忽略弱酸的离解 最简式 H c HCl H2SO4为何体系 43 计算方法 1 先按最简式计算 OH 或 H 2 再计算 HA 或 A 看其是否可以忽略 如果不能忽略 再按近似式计算 44 9 两弱酸 HA HB 溶液 H 两弱碱溶液类似处理 45 以HA A H2O为零水准 H HA A OH A HAca HA HA A HA即 A HA ca HA HA 代入上式ca HA A HA HA H OH HA H OH 可得 HA ca H OH 10 共轭酸碱体系 HA A 的pH计算 46 类似地 将cb A A HA A代入质子条件式 可得 A cb H OH 代入平衡关系 得精确式 47 酸性 略去 OH 近似式 碱性 略去 H 近似式 若 ca OH H cb H OH 则得最简式 计算方法 1 先按最简式计算 H 2 再将 OH 或 H 与ca cb比较 看忽略是否合理 48 例7计算以下溶液的pH a 0 040mol L 1HAc 0 060mol L 1NaAc解 a 先按最简式 ca H cb H 结果合理 pH 4 94 49 b 0 080mol L 1二氯乙酸 0 12mol L 1二氯乙酸钠解 b 先用最简式 应用近似式 解一元二次方程 H 10 1 65mol L 1 pH 1 65 50 例8在20 00mL0 1000mol L 1HA Ka 10 7 00 溶液中 加入0 1000mol L 1NaOH溶液19 96mL 计算pH 解 ca 10 4 00mol L 1cb 10 1 30mol L 1先按最简式 OH 10 4 30mol L 1应用近似式 解一元二次方程 OH 10 4 44mol L 1pH 9 56 51 酸碱溶液 H 计算小结 一 一元弱酸 碱 HA A 多元弱酸 碱 HnA An 二 两性物质 HA 类两性物质 A HB三 混合酸碱 强 弱 弱 弱四 共轭酸碱 HA A 判断条件 确定用近似式或最简式 先用最简式计算 再看是否合理 52 复杂酸碱体系溶液中酸碱形态的计算 例910mL0 20mol L 1HCl溶液 与10mL0 50mol L 1HCOONa和2 0 10 4mol L 1Na2C2O4溶液混和 计算溶液中的 C2O42 已知 pKa HCOOH 3 77 H2C2O4的为1 25 4 29 53 解 方法一 混和后发生了酸碱中和反应 可忽略Na2C2O4消耗的H c HCOOH 0 10mol L 1 c HCOO 0 15mol L 1 C2O42 c C2O42 x C2O42 3 2 10 5 mol L 1 54 方法二 混和后不考虑发生反应ZeroLevel HCl HCOO C2O42 H2OPCE H HCOOH HC2O4 2 H2C2O4 OH c HCl 混和后 c HCl 0 10mol L 1c HCOO 0 25mol L 1解得 H 10 3 95mol L 1 C2O42 3 2 10 5mol L 1 55 3 4酸碱缓冲溶液 3 4 1缓冲容量 使1L溶液的pH增加dpH单位时所需强碱dbmol使1L溶液的pH减少dpH单位时所需强酸damol 或是 56 质子条件 H b A OH HA A 体系 HA c OH b 根据和换算得 57 强酸 H 2 3 H 2 3c HCl pH11 HA A HA A 2 3 c x1 x0 1 c c增大则 增大2 H Ka 即pH pKa时 max 0 575c3 缓冲范围 pKa 1 pH pKa 1 共轭体系缓冲容量的特点 58 0 1mol L 1HAc溶液的 pH曲线 59 60 3 4 2缓冲溶液的选择 1 有较大的缓冲能力 c较大 0 01 1mol L 1 pH pKa 即ca cb 1 1 4 5 6 8 10 HAc NaAc pKa 4 76 pH4 5 5 NH4Cl NH3 pKb 4 75 pH CH2 6N4 CH2 6N4H pKb 8 87 pH 2 不干扰测定 例如EDTA滴定Pb2 时 不用HAc Ac 控制pH 61 3 4 3缓冲溶液的配制方法 1 按比例加入HA和A NaAc HAc NH4Cl NH3 2 溶液中 H 大 加过量A 溶液中 OH 大 加过量HA 3 溶液中有HA 可加NaOH中和一部分 溶液中有A 可加HCl中和一部分 缓冲溶液浓度的计算方法有 缓冲容量法 缓冲溶液pH计算式法 及摩尔分数法 62 配制缓冲溶液的计量方法 缓冲容量法 引入酸碱均适用 1 根据引入的酸 碱 量求2 根据所需pH求总浓度c 2 3c x0 x13 按x0与x1的比值配成总浓度为c的缓冲溶液 例10欲制备200mLpH 9 35的NH3 NH4Cl缓冲溶液 且使该溶液在加入1 0mmol的HCl或NaOH时 pH的改变不大于0 12单位 需用多少克NH4Cl和多少毫升1 0mol L 1氨水 63 解 又 m NH4Cl c x NH4 V M V NH3 c x NH3 V c NH3 64 缓冲溶液pH计算式法 确定引入酸或碱时 1 按所需pH求ca cb 2 按引入的酸 碱 量 ca cb 及pH变化限度计算ca和cb 3 据ca cb及所需溶液体积配制溶液 65 摩尔分数法 确定引入酸或碱时 1 分别计算pH0和pH1时的x HA x A 2 引入酸的量c HCl x HA c总 引入碱的量c NaOH x