酸碱平衡化学竞赛夏令营(课堂PPT)

1、1第第 8 章章 酸碱平衡酸碱平衡Chapter 8 Equilibrium of Acid and Base2 本章教学内容8.3 弱酸弱碱电离平衡弱酸弱碱电离平衡 Ionization Equilibrium of Weak Acid and Base8.4 酸碱电离平衡的移动酸碱电离平衡的移动 Shift of Acid-Base Ionization Equilibrium8.6 酸碱中和反应酸碱中和反应 Acid-Base Neutralization Reaction8.1 酸碱质子理论酸碱质子理论 Proton Theory of Acid and Base8.5 缓冲溶液缓冲溶

2、液 Buffer Solution8.2 路易斯酸碱理论路易斯酸碱理论 Lewis acid-base theory3Cave formation result from acid-base reaction involving CaCO341887年年Arrhenius提出提出“电离说电离说” (Arrhenius acid-base concept) 酸指在水中电离出的阳离子全部为酸指在水中电离出的阳离子全部为H+的物质：的物质： 碱指在水中电离出的阴离子全部为碱指在水中电离出的阴离子全部为OH- 的物质的物质H2SO4 = HSO4- + H+ NaOH = Na+ + OH- 酸碱的概

3、念在不断地发展。石蕊变色说酸碱的概念在不断地发展。石蕊变色说 Arrhenius的的“电离说电离说” 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）。 中和反应的实质是中和反应的实质是 H+ + OH- = H2O 水溶液中电解质水溶液中电解质(electrolyte )是部分电离的：是部分电离的：电离度：电离度： = 100%Arrhenius已电离的溶质粒子数已电离的溶质粒子数原有的溶质粒子数原有的溶质粒子数5电离说的电离说的局限：局限：1）无法解释无法解释Na2CO3，Na3PO4 呈碱性；呈碱性；N

4、H4Cl显酸性的显酸性的 事实；事实；2）无法解释非水溶液中的酸碱行为无法解释非水溶液中的酸碱行为 液氨中：液氨中： NH4+ + NH2- = 2 NH368.1.1 定义定义8.1.2 共轭酸碱对共轭酸碱对8.1.3 酸碱的强弱和酸碱的强弱和 电离平衡常数电离平衡常数8.1.6 溶剂的效应溶剂的效应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) ) the Brnsted-lowry acid-base model （1923年）年）布朗斯特布朗斯特 (Brnsted J N, 1879-1947) 丹麦物理化学家。因其酸、碱质丹麦物理化学家。因其

5、酸、碱质子理论而著名于世子理论而著名于世. .8.1.4 水的自耦合水的自耦合 电离平衡电离平衡8.1.5 酸碱反应的类型酸碱反应的类型7 8.1.1 定义定义(definition)1923年由丹麦年由丹麦Brnsted J N和英国和英国Lowry TM提出：提出：酸酸：凡能给出质子的分子或离子，即质子给予体：凡能给出质子的分子或离子，即质子给予体 (proton donor)碱碱：凡能接受质子的分子或离子，即质子接受体：凡能接受质子的分子或离子，即质子接受体 (proton acceptor)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 子接受体的子接受体的转移过程转

6、移过程 由于该定义不涉及发生质子转移的环境，故而由于该定义不涉及发生质子转移的环境，故而在气相和任何溶剂中均通用。在气相和任何溶剂中均通用。8HCl、HAc、NH4+、 HSO3- 、Al(H2O)63+ 等都能等都能给出质子，都是酸给出质子，都是酸HCl H+ + Cl-HAc H+ + Ac-NH4+ H+ + NH3HSO3- H+ + SO32- Al(H2O)63+ H+ + Al(OH)(H2O)52+ 酸酸：凡能给出质子的分子或离子，即质子给予体：凡能给出质子的分子或离子，即质子给予体 (proton donor)9碱：碱：凡能接受质子的分子或离子，即质子接受体凡能接受质子的分子

7、或离子，即质子接受体 (proton acceptor) OH 、Ac 、 NH3、 HSO3 、 CO32 等都能接受质等都能接受质子，都是碱：子，都是碱：HO- + H+ H2O Ac- + H+ HAc NH3+ H+ NH4+ HSO3- + H+ H2SO3 CO32- + H+ HCO3- 10酸酸H+ + 碱碱碱碱+ H+酸酸酸碱存在着对应的相互依存的关系；物质的酸性酸碱存在着对应的相互依存的关系；物质的酸性或碱性要通过给出质子或接受质子来体现或碱性要通过给出质子或接受质子来体现118.1.2 共轭酸碱对共轭酸碱对 (conjugate acid-base pair)酸酸H+ +

8、 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的酸和碱向生成相对较弱的反应总是由相对较强的酸和碱向生成相对较弱的 酸和碱的方向进行酸和碱的方向进行 对于某些物种而言，是酸是碱取决于参与的具体对于某些物种而言，是酸是碱取决于参与的具体 反应反应酸碱反应的实质：酸碱反应的实质：两个共轭酸碱对之间的质子传递两个共轭酸碱对之间的质子传递13H2O + NH3 OH- + NH4+H2S + H2

9、O 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受质子的分子和离子。如：既能给出质子又能接受质子的分子和离子。如：HCO3-、H2PO4-、HS- 等。等。HCO3- + H+ H2CO3HCO3- CO32- + H+ H2PO4- + H+ H3PO4H2PO4- HPO42- + H+ HS- + H+ H2SHS- S2- + H+ 148.1.3 酸碱的强弱和电离平衡常数酸碱的强弱和电离平衡常数下表列出一些常见酸的电离常数，使用时应该注意：下表列出一些常见酸的电离常数，使用时应该注意：HB(aq) + H2O(l) B-(aq) + H3O+(aq

10、) Gyy 该反应的标准平衡常数该反应的标准平衡常数 叫叫酸常数酸常数(Acidity constant), 也叫也叫酸的电离平衡常数酸的电离平衡常数(Acid ionization equilibrium constant) RTKGK303. 2)298(lgayy/HBOHBa3-yyyyccccccK1、酸电离平衡常数、酸电离平衡常数yaKyaK15 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的相应常数，第二步和第三步质子转移反应的相应常数， 的值可跨越的值可跨越24个数量级，常用个数量级，常用 代替：代替：yyaalgp

11、KK 值越大，酸性越强。值越大，酸性越强。 大于时的酸为强酸，大于时的酸为强酸， 小于的酸为弱酸。小于的酸为弱酸。yapKya1Kya2Kya3K酸电离平衡常数酸电离平衡常数yaKyaKyaKyaK16Ionization constants of some common acids in water at 298 K * values in brackets were not measured in aqueous solution. NameHBB-KapKaHydroiodic acidPerchloric acidHydrobromic acidHydrochloric acidSul

12、furic acidHydronium ionSulfurous acidHydrogensulfate ionPhosphoric acidHydrofluoric acidCarbonic acidHydrogen sulfideAmmonium ionHydrocyanic acidHydrogencarbonate ionHydrogenphosphate ionWaterHIHClO4HBrHClH2SO4H3O+H2SO3HSO4-H3PO4HFH2CO3H2SNH4+HCNHCO3-HPO42-H2OI-ClO4-Br-Cl-HSO4-H2OHSO3-SO42-H2PO4-F-H

13、CO3-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)0.01.811.922.123.456.376.889.259.3110.3212.6714.0017B-(aq) + H2O(l) HO-(aq) + HB(aq)该反应的平衡常数该反应的平衡常数 叫叫碱常数碱常数，或碱的电离平衡常数，或碱的电离平衡常数/BHOHBbyyyycc

14、ccccK2、碱电离平衡常数、碱电离平衡常数ybKybK18 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。例如水中叫质子自递常数。例如水中: :H2O(l) + H2O(l) OH-(aq) + H3O+(aq) Gyy=79.9 kJ=79.9 kJ molmol-1-1 T / K Kw273283291295298313333 0.1310- -140.3610- -140.7410- -141.0010- -141.2710- -143.8010- -1412.6010- -14不同温度时水的不同温度时水的KwapKw3a)e

15、xp(OHOHKRTGCCKyyywWlgpKK:wK水的离子积常数水的离子积常数8.1.4 水的自耦合电离平衡水的自耦合电离平衡 Self-Ionization Equilibrium of Water室温时采用室温时采用Kw =1.0010- -14 pKw=14wppOHpHK19例例10.1mol dm 3 HCl溶溶液中，液中， H+ = 0.1mol dm 3 pH = lg(0.1) = 1.0 pOH = 14.0 1.0 = 13.0例例20.1mol dm 3 NaOH溶液中，溶液中， OH = 0.1mol dm 3 pOH = lg(0.1) = 1.0 pH = 14

16、.0 1.0 = 13.01909年丹麦生理学家年丹麦生理学家Sorensen提出采用提出采用pH表示水溶液的酸度表示水溶液的酸度20B-(aq) + H2O(l) OH-(aq) + HB(aq)yyyawKKKbywK 酸的酸性越强，其共轭碱的碱性就越弱，反之亦然，酸的酸性越强，其共轭碱的碱性就越弱，反之亦然， 即：即：yyyyyywbawbapppKKKKKKybKHB(aq) + H2O(l) B-(aq) + H3O+(aq)yaK共轭酸碱对共轭酸碱对HB/B-的酸常数的酸常数Ka与碱常数与碱常数Kb之间的关系之间的关系yyywaKKKbH2O(l) + H2O(l) OH-(aq)

17、 + H3O+(aq) = = + + 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。溶质和溶剂之间的质子传递反应称为之间的质子传递反应称为电离反应电离反应，溶质之间的质子传，溶质之间的质子传递反应称为递反应称为中和反应中和反应，溶剂间质子的传递反应称为，溶剂间质子的传递反应称为自耦自耦反应反应，例如水中，例如水中: :8.1.5 酸碱反应的类型酸碱反应的类型（1）电离反应电离反应（溶质和溶剂之间的质子传递）溶质和溶剂之间的质子传递） 酸的离解反应酸的离解反应22)aq(O)Cu(OH)(H (aq)OH O(l)H )OCu(H3232242(aq

18、)NH (aq)OH ) l (OH (aq)NH3324(aq)OH HAc(aq) )aq(Ac O(l)H2 盐的水解盐的水解H+H+H+ 碱的离解反应碱的离解反应23（2）中和反应中和反应（溶质之间的质子传递）溶质之间的质子传递）H+)aq(Ac O(l)H (aq)OH HAc(aq)2) l (OH (aq)NH (aq)NH (aq)OH2433O(l)H O(l)H (aq)OH (aq)OH223H+H+（3）自耦反应自耦反应（溶剂之间的质子传递）溶剂之间的质子传递）NH3 + NH3 = NH4+ + NH2- 24 8.1.6 溶剂的效应（溶剂的效应（effect of

19、solvent) 区分效应：区分效应：用一个溶剂能把酸或碱的相对强弱区用一个溶剂能把酸或碱的相对强弱区分开来，称为溶剂的分开来，称为溶剂的“区分效应区分效应”。如以冰醋酸。如以冰醋酸为溶剂，则就可以区分开下列酸的强弱。为溶剂，则就可以区分开下列酸的强弱。拉平效应：拉平效应：溶剂将酸或碱的强度拉平的作用，称为溶剂将酸或碱的强度拉平的作用，称为溶剂的溶剂的“拉平效应拉平效应”。例如，在水中进行的任何实。例如，在水中进行的任何实验都不能告诉我们验都不能告诉我们HCl和和HClO4，哪一种酸性更强些。哪一种酸性更强些。3424HNOSOHHClHClOHI25在水中，在水中， HCl + H2O H3

20、O+ + Cl HAc + H2O H3O+ + Ac HCl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 + NH3 NH4+ + Cl HAc + NH3 NH4+ + Ac HCl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：强可以变弱，弱也可以变强可以变弱，弱也可以变强；酸可以变碱，碱也可以变酸强；酸可以变碱，碱也可以变酸261Lewis的酸碱电子理论的提出的酸碱电子理论的提出 质子理论无法解释：质子理论无法解释：H3BO3、AlCl3等的酸性行为等的酸性行为8.2.1 Lewis的酸碱

21、电子理论的酸碱电子理论2酸碱定义：酸碱定义： 酸：凡可以酸：凡可以接受接受电子对电子对的分子、原子团、离子为酸的分子、原子团、离子为酸（electron pair acceptor）；）； 碱：凡可以碱：凡可以给给出电子对出电子对的物质为碱（的物质为碱（electron pair donor）。）。27CuSO4 Cu(NH3)4SO4Cu 2+ + 4 NH3 H3N Cu NH3 NH3NH32+Cu 2+接受电子，路易斯酸；接受电子，路易斯酸； NH3提供电子对，路易斯碱提供电子对，路易斯碱28293酸碱反应的实质：酸碱反应的实质：酸碱反应的实质是形成酸碱反应的实质是形成配位键的反应；碱

22、提供电子对，酸以空轨道配位键的反应；碱提供电子对，酸以空轨道接受电子对形成配位键。接受电子对形成配位键。 H :OH HOH AlCl3 Cl AlCl4 Cu2+ + 4:NH3 Cu2+4(NH3)4Lewis的电子理论有关酸、碱的划分的电子理论有关酸、碱的划分凡金属阳离子及缺电子的分子都是酸；凡金属阳离子及缺电子的分子都是酸；凡与金属离子结合的阴离子或中性分子都是凡与金属离子结合的阴离子或中性分子都是碱。碱。308.2.2 软硬酸碱理论软硬酸碱理论 (hard and soft acids and bases, HSAB) (1) 定义定义 基础仍是电子理论，形容酸或碱的核子对其外围基础

23、仍是电子理论，形容酸或碱的核子对其外围电子抓得松紧的程度，抓得紧叫硬，抓得松叫软。电子抓得松紧的程度，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硬酸和硬碱间主要形成成 离子键。离子键。硬亲硬，软亲软。硬亲硬，软亲软。 物质的溶解也属酸碱作用物质的溶解也属酸碱作用.31(3) 一些软硬酸碱实例一些软硬酸碱实例Acids BasesH+, Li+, Na+, K+, Be2+, Mg2+, Ca2+, Cr2+, Cr3+, Al3+, SO3, BF3F-, OH-, H2O,

24、 NH3, CO32-, NO3-, O2-, SO42-, PO43-, ClO4-Fe2+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, Pb2+, SO2, BBr3 NO2-, SO32-, Br-, N3-, N2, SCN-, C6H5N Cu+, Ag+, Au+, Tl+, Hg+, Pd2+, Cd2+, Pt2+, Hg2+, BH3H-, R-, CN-, CO, I-, SCN-, R3P, C6H6 , R2S Hard Borderline Soft 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) 软硬酸碱的结合规则软硬酸

25、碱的结合规则硬酸与之形成的化合物稳定性增大硬酸与之形成的化合物稳定性增大 F- Cl- Br- I-R2O R2S R2Se R2TeR3N R3P R3As R3Sb软酸与之形成的化合物稳定性增大软酸与之形成的化合物稳定性增大32 Ni和和Cu的常见矿是硫化物矿，而的常见矿是硫化物矿，而Al和和Ca则分别以氧化物和碳酸盐形式存在。能则分别以氧化物和碳酸盐形式存在。能否用否用HSAB 原则对比作解释？原则对比作解释？ 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+软得多的酸。软得多的酸。 故故Ni和和Cu的常见矿是硫化物矿

26、，而的常见矿是硫化物矿，而Al和和Ca则则分别以氧化物和碳酸盐形式存在分别以氧化物和碳酸盐形式存在SolutionExample Example 33 )HAc()Ac( )H()HAc( (aq)Ac(aq)OH O(l)HHAc(aq)a32yyyyccccccK8.3.1 一元弱酸、弱碱的电离平衡一元弱酸、弱碱的电离平衡8.3 弱酸、弱碱电离平衡弱酸、弱碱电离平衡 (Ionization Equilibrium of Weak acid and Base) (1) 一元弱酸的电离平衡一元弱酸的电离平衡离子化离子化分子化分子化 电离度电离度%100%1000eq0ccc该弱电解质的初始浓度

27、部分的浓度平衡时弱电解质已解离34 HA(aq) H+(aq) + A(aq) 初始浓度初始浓度 c 0 0平衡浓度平衡浓度 c cc c 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），某弱电解质的电离度随着其溶液的稀释而增大解质的电离度随着其溶液的稀释而增大yaKcKKcKcKcKcccc 11 %5时 400 1 aa2aa2ayyyyy，当35 一元弱酸的简化公式一元弱酸的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) 一元弱碱的电离平衡一元弱碱的电离平衡)400( )OH(bbyyKcKcccK by,400 by

28、KccK aycc)H()5% ,400( )H(aayyKcKcc36例例 计算下列各浓度的计算下列各浓度的HAc溶液的溶液的H+ 和电离度和电离度 （1）0.1 mol dm-3 (2) 1.0 10-5 mol dm-3 解解: (1) Ka=1.8 10-5, H+ 1.3 10-3 mol dm-3 , = 1.3%(2) ca/Ka 102, 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

29、，酸根浓度极低，在需要大量 酸根离子参加的化学反应中，要用相应的盐而不酸根离子参加的化学反应中，要用相应的盐而不 是相应的酸。是相应的酸。46定量计算定量计算 定性的看定性的看 所以溶液显碱性所以溶液显碱性 8.3.3 两性物质的酸碱性两性物质的酸碱性 HCO3 + H2O H2CO3 + HOHCO3 + H2O CO32 + H3O+8714a,1wb,2102 . 2105 . 4100 . 1KKKy11a,2107 . 4yKyy2,2,abKK911-7a,2a,13106 . 4107 . 4104.5 OHyyKKpH=8.34yyyyb,2a,2a,2a,13/ OHKKKK

30、KwNaHCO3水溶液的水溶液的的酸碱性的酸碱性) 20or 20( ) 20(201020wbawaKKcKcKKc上式适用的条件上式适用的条件478.3.4 两种酸相混合的电离平衡两种酸相混合的电离平衡Ka（或或Kb)相差很大，只考虑电离常数大的弱相差很大，只考虑电离常数大的弱酸（碱），相差不大，同时考虑。酸（碱），相差不大，同时考虑。37488.4 酸碱电离平衡的移动酸碱电离平衡的移动 OH NH OH NH423Ac OH OH HAc32同离子效应同离子效应：改变体系中参与平衡的某种离子浓：改变体系中参与平衡的某种离子浓度，使平衡向指定方向移动，称为同离子效应。度，使平衡向指定方向移

31、动，称为同离子效应。 如果加入如果加入 和和 平衡左移，平衡左移， 电离度降低电离度降低 Ac OH3 HAc如果加入如果加入 和和 平衡左移，平衡左移， 电离度降低电离度降低 OH NH43NH49例： 在在0.1 mol dm-3的的HAc溶液中加入固体溶液中加入固体NaAc,使使 NaAc的浓度达到的浓度达到0.2 mol dm-3,求该溶求该溶液中液中H+和电离度。和电离度。解：解： HAc H+ + Ac- 初始初始 0.1 0 0.2 平衡平衡 0.1-x x 0.2+x x(0.2 + x)/(0.1-x) = 1.8 10-5 0.2 + x 0.2, 0.1-x 0.1, 故

32、：故： x = H+ = 9 10-6 mol dm-3, = H+/c = 9 10-6 /0.1 = 0.009%,电离度大大降低电离度大大降低 36 6950解：解： H2S = H+ + HS- 平衡浓度平衡浓度 0.10 0.30 x HS- =Ka1 H2S/ H+ = 3.7 10-8 moldm 37a,1101 . 1yK13a,2103 . 1yK 43例例8.3-2、在、在0.30 mol dm-3的盐酸溶液中通入的盐酸溶液中通入H2S水溶液至饱和，求溶液中的水溶液至饱和，求溶液中的HS-和和S2-。 HS- = H+ + S2- 平衡浓度平衡浓度: 3.7 10-8 0

33、.30 yS2- = Ka2HS-/ H+ = 1.3 10-13 3.7 10-8/ 0.30 =1.6 10-20 moldm 3 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 = 0.10 moldm 3 不同不同pH下的下的HS 、 S2 、电离度、电离度 不相同，不相同，528.5.1 缓冲溶液的概念缓冲溶液的概念8.5.2 缓冲溶液缓冲溶液pH值的计算值的计算8.5.3 缓冲溶液的选择和配制原则缓冲溶液的选择和配制原则8.5 缓冲溶液缓冲溶液 (buffer solution)5350 mLHAc-NaAc(c(HAc)=

34、c(NaAc)=0.10molL-1) pH = 4.74缓冲溶液的特性：缓冲溶液的特性：向缓冲溶液中加入少量强酸或强向缓冲溶液中加入少量强酸或强碱或将溶液适当稀释，溶液本身碱或将溶液适当稀释，溶液本身pH值能保持相对值能保持相对稳定。稳定。8.5.1 缓冲溶液的概念缓冲溶液的概念 (the characteristics of the buffered solutions)加入加入1滴滴(0.05ml) 1molL-1 HCl加入加入1滴滴(0.05ml)1molL-1 NaOH实验：实验：50 mL 纯水纯水 pH = 7pH = 4.73 pH = 4.75什么是缓冲溶液？什么是缓冲溶液

35、？pH = 3 pH = 1154缓冲溶液缓冲溶液: 是一种能是一种能 抵抗少量强酸、强碱抵抗少量强酸、强碱和和水的稀释水的稀释而保持体系的而保持体系的pH值基本不变值基本不变的溶液的溶液。55缓冲原理：缓冲原理： 结论：结论：少量外来酸碱的加入不会影响溶液的少量外来酸碱的加入不会影响溶液的pHpH值，值，适当稀释溶液也不会改变溶液的适当稀释溶液也不会改变溶液的pHpH值。值。 加入加入少量强酸少量强酸，如，如HCl，H+与与大量的大量的Ac-结合，生成结合，生成HAc，当达到新平衡时，当达到新平衡时，c(HAc)略有增加，略有增加，c(Ac)略有减略有减少，少， cAc-/cHAc变化不大，

36、溶液的变化不大，溶液的c(H+)或或pH值值基本不变基本不变。 加入加入少量强少量强碱，如碱，如NaOH，大量的大量的HAc与与OH-结合，生结合，生成成Ac-，当达到新平衡时，当达到新平衡时， c(Ac)略有增加，略有增加， c(HAc)略有略有减少，减少， cAc-/cHAc变化不大，溶液变化不大，溶液c(H+)或或pH值变化也不大。值变化也不大。大量少量大量抗酸抗 极 )(Ac H HAc )碱(HAcNaAc溶液：溶液： 63)Ac()HAc()(H accKcy )HAc()Ac()H( acccKy568.5.1缓冲溶液缓冲溶液pH 的计算的计算 弱酸弱酸-弱酸盐组成的缓冲溶液弱酸

37、盐组成的缓冲溶液 HAc-NaAc，H2CO3-NaHCO3 HAc H+ + Ac- 初初 ca 0 cs 平平 ca-x x cs+x s)H(ccKxcaa;saaccxKas/lg/lgpHccpKccpKsaaa若若 Kayy 不太大（不太大（10-4），则），则 x 很小，很小， ca x ca cs + x cs )HCO()CO(Hlg ppH ,104.2 , NaHCO COH 332a,17a,1332ccKKyy)10 (4ayK57(2) 弱碱和弱碱盐组成的缓冲溶液弱碱和弱碱盐组成的缓冲溶液 对缓冲对对缓冲对 NH3 H2O -NH4Cl，同样可以推导出如下同样可以推

38、导出如下公式：公式： bs/lg/lgpOHccpKccpKsbbb , )OH(sbbccKcy)10 ( 4byK58HAc + H2O H3O+ + Ac AcHAcaa3CCKAcHAcKOHHAcAcaCClgpKpH 缓冲能力取决于共轭酸碱对的比例大小，以及共轭酸缓冲能力取决于共轭酸碱对的比例大小，以及共轭酸碱对的浓度，碱对的浓度，pH应尽量接近应尽量接近pKa或或14-pKb。(1)共轭酸碱对的浓度比例尽量接近共轭酸碱对的浓度比例尽量接近 1:1 当当CHAc和和CAc- 均为均为 1.0 mol/dm3，C总=2.0 mol/dm3，pH = pKapH 改变改变 0.01加入

39、加入 0.01 mol/dm3的的H3O+时，时， pH = pKa + lg(1.0 - 0.01)/(1.0 + 0.01) pKa 0.01 59实际工作中，实际工作中，共轭酸碱对的比例在共轭酸碱对的比例在1:10 到到10:1 之之间为宜间为宜 有效缓冲范围有效缓冲范围当当 CHAc=1.98, CAc- = 0.02 (mol/dm3), (二者比为二者比为 99:1 ) C总=2.0 mol/dm3， pH = pKa+ lg(0.02)/(1.98) pKa 2.0加入加入 0.01 mol/dm3的的H3O+时，时， pH = pKa + lg(0.02 - 0.01)/(1.

40、98 + 0.01) pKa 2.3, pH 改变改变 0.360(2)适当增加共轭酸碱对的浓度适当增加共轭酸碱对的浓度 当共轭酸碱对的浓度比为当共轭酸碱对的浓度比为1:1时，如时，如CHAc和和 CAc- 均均为为 0.10 mol/dm3， 加入加入0.01 mol/dm3的的H3O+时，时， pH = pKa + lg(0.10 - 0.01)/(0.10 + 0.01) pKa 0.1, pH 改变改变 0.1 HAcAcaCClgpKpH 而而CHAc和和 CAc- 均为均为 1.0 mol/dm3时，时， 加入加入0.01 mol/dm3的的H3O+时，时， pH 改变改变 0.0

41、1 一般地，总浓度在一般地，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的比例大小，以及共轭酸碱缓冲能力取决于共轭酸碱对的比例大小，以及共轭酸碱对的对的浓度浓度，pH应尽量接近应尽量接近pKa或或14-pKb。61（3）缓冲溶液特性：）缓冲溶液特性： 缓冲溶液的缓冲溶液的pH取决于两个因素，即取决于两个因素，即Ka(或或Kb)及及 ca/cs（ cb/cs）1ppOH , 1ppHbayyKK 适当地稀释缓冲溶液时，由于酸和盐同等程适当地稀释缓冲溶液时，由于酸和盐同等程 度地减少，度地减少，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

42、中各组分的浓度有关，中各组分的浓度有关，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：稀释过度，当弱酸电离度和盐的水解作用发稀释过度，当弱酸电离度和盐的水解作用发 生明显变化时，生明显变化时，pH值才发生明显的变化。值才发生明显的变化。6235.12p PONa-HPONa 12pH33.10p CONa-NaHCO 10pH26. 9p14 ClNH- OHNH 9pH21. 7p HPONa -PONaH 7pH74. 4p NaAc - HAc 5pHa,34342a,2323

43、b423a,24242ayyyyyKKKKK（1）所选择的缓冲溶液，除了参与和）所选择的缓冲溶液，除了参与和 H+或或OH 有关的反应有关的反应以外，不能与反应体系中的其它物质发生副反应以外，不能与反应体系中的其它物质发生副反应.8.5.3 缓冲溶液的选择和配制原则缓冲溶液的选择和配制原则 (the principle for preparing the buffer solution)欲配制的缓冲欲配制的缓冲溶液的溶液的 pH 值值应选择的缓冲组分应选择的缓冲组分（2） pKayy或或14- pKbyy尽可能接近所需的尽可能接近所需的pH值，值，（3） 若若 pKayy或或 14- pKby

44、y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/cs63缓冲溶液的选择与配制缓冲溶液的选择与配制例例: 解：解：a/lgpHccpKsa6416 . 3NaHCOHHCO HHCONaHCOlg75. 32 . 3/lgpH2222accpKsa136NaCOCHHCOCH HCOCHNaCOCHlg75. 42 . 3/lgpH23232323accpKsa65课后练习课后练习1 课后练习课后练习2 6614w100 . 11KKO(l)H O(l)H (aq)OH (aq)OH223) l (OH (aq)NH (aq)NH (aq)OH24338.6 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