最新 电解质溶液和缓冲溶液

1、 电解质溶液和缓冲溶液第一节 弱电解质的电离平衡第二节 酸碱质子理论第三节 溶液的酸碱性第四节 缓冲溶液2021/4/261本章学习要求 了解强电解质理论的基本内容 掌握质子理论、共轭酸、共轭碱 的概念 熟悉弱酸 弱碱 酸常数Ka 碱常数Kb 的概念 熟练掌握酸碱 pH 值计算及pH值在医学上的意义 掌握缓冲溶液的缓冲原理2021/4/262第一节 弱电解质的电离平衡一、电解质和非电解质 电解质：在水溶液中或在熔融状态下能导电的化合物（可电离成阴阳离子） 非电解质：在水溶液中或在熔融状态下不能导电的化合物导电物质：阴阳离子2021/4/263根据电离程度大小，可将电解质分为：强电解质弱电解质全

2、部电离部分电离强酸、强碱、金属氧化物大多数盐弱酸、弱碱、部分盐C6H12O6（葡萄糖）、 C12H22O11（蔗糖） 、CO2、H2O、NO2HCl、H2SO4、NaOH、Ca(OH)2、 NaCl、CaCO3、Al2O3、Fe2O3、NH4OH、CH3COOH电解质非电解质2021/4/264强电解质：完全电离 HCl = H+ + ClHNO3 = H+ + NO3 H2SO4 = 2H+ + SO4 2 NaOH = Na+ + OH弱电解质：部分电离醋酸： CH3COOH H+ + CH3COO氨水： NH3H2O NH4 + +OH 2021/4/265二、电离平衡强电解质在水溶液中

3、完全电离弱电解质在水溶液中的电离是可逆的HAc H2OAc H3O+ 电离平衡：正、逆反应速率相等时，弱电解质分子和离子间达到的动态平衡逆 等 动 定 变2021/4/266 电离平衡： 逆：只有弱电解质在水溶液中的电离是可逆的 等：正反应速率 = 逆反应速率分子电离成离子的速率 = 离子结合成分子的速率 动：动态平衡 定：所有粒子（包括未电离的分子和已电离出来的离子）浓度一定，不在改变 变：条件变，平衡破2021/4/267请写出多元弱酸H3PO4分步电离的离子方程式？ 第一步电离 H3PO4 H+ + H2PO4C(H2CO3 ) C(HCO3 ) C(CO32)C(H3PO4 ) C(H

4、2PO4) C(HPO42) C(PO43)电离程度较大电离程度较小电离程度较大电离程度次之电离程度最小如果弱电解质是多元弱酸，则它们的电离是分步进行的，如碳酸的电离过程：第一步电离 H2CO3 H+ +HCO3 第二步电离 HCO3 H+ + CO32 第二步电离 H2PO4 H+ + HPO42第三步电离 HPO42 H+ + PO432021/4/268三、电离平衡常数概念：电离平衡时，已解离的各离子浓度冪次方乘积与未解离的分子浓度的比值是一常数。例如，醋酸的电离平衡和电离常数可表示如下：符号：Ki2021/4/269电离平衡常数的意义：1、Ki 的大小可表示弱电解质（弱酸，弱碱等）在水

5、溶液中电离成离子的程度， Ki 越小，则电离程度越小。2、常用Ka表示弱酸的电离常数， Kb表示弱碱的电离常数。3、 Ki与弱电解质的本性及温度有关，而与浓度无关。2021/4/26109、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定。2022/7/122022/7/12Tuesday, July 12, 202210、低头要有勇气，抬头要有低气。2022/7/122022/7/122022/7/127/12/2022 9:00:40 PM11、人总是珍惜为得到。2022/7/122022/7/122022/7/12Jul-2212-Jul-2212、人乱于心，不宽余请。2022/7/122022/7

6、/122022/7/12Tuesday, July 12, 202213、生气是拿别人做错的事来惩罚自己。2022/7/122022/7/122022/7/122022/7/127/12/202214、抱最大的希望，作最大的努力。12 七月 20222022/7/122022/7/122022/7/1215、一个人炫耀什么，说明他内心缺少什么。七月 222022/7/122022/7/122022/7/127/12/202216、业余生活要有意义，不要越轨。2022/7/122022/7/1212 July 202217、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。2022/7/122022/7/1

7、22022/7/122022/7/12表4-1 一些弱酸和弱碱的电离常数（250C）表中Ka1、 Ka2 、 Ka3分别是多元弱酸的一级电离常数、二级电离常数、三级电离常数。Ka1 Ka2 Ka32021/4/26129、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定。2022/7/122022/7/12Tuesday, July 12, 202210、低头要有勇气，抬头要有低气。2022/7/122022/7/122022/7/127/12/2022 9:00:40 PM11、人总是珍惜为得到。2022/7/122022/7/122022/7/12Jul-2212-Jul-2212、人乱于心，不宽余请

8、。2022/7/122022/7/122022/7/12Tuesday, July 12, 202213、生气是拿别人做错的事来惩罚自己。2022/7/122022/7/122022/7/122022/7/127/12/202214、抱最大的希望，作最大的努力。12 七月 20222022/7/122022/7/122022/7/1215、一个人炫耀什么，说明他内心缺少什么。七月 222022/7/122022/7/122022/7/127/12/202216、业余生活要有意义，不要越轨。2022/7/122022/7/1212 July 202217、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。2

9、022/7/122022/7/122022/7/122022/7/12Ka1 Ka2 Ka3 注意：多元弱酸的酸性主要由第一步电离所决定2021/4/2614Kb1= Kw / Ka3 = 2.0910-2 Kb2 = Kw / Ka2 =1.6110-7 Kb3 = Kw / Ka1 = 1.4410-12 2021/4/2615四、电离度（解离度） 电离度：电解质达到电离平衡时，已电离的分子数和原有的分子总数之比 解离度主要取决于弱电解质的本性、温度及浓度。2021/4/2616五、同离子效应概念：在弱电解质溶液中，加入一种与弱电解质含有相同离子的强电解质时，可使弱电解质的解离度降低。例如

10、：在HAc 溶液中，若加入少量含有相同离子的强电解质NaAc:HAc H+ + Ac-NaAc = Na+ + Ac-Ac-浓度增大平衡向左移动2021/4/2617第二节 酸碱质子理论电离理论 阿仑尼乌斯(S.A. Arrhenius) 以极大的胆魄冲破了权威们的束缚，提出了电离理论，为物理化学的发展作出重大贡献，荣获1903年诺贝尔化学奖。酸：解离出的阳离子全是H+的物质碱：解离出的阴离子全是OH-的物质酸碱反应实质： H+ 和OH-的中和反应局限：非水体系、气相的酸碱反应无法解释2021/4/2618第二节 酸碱质子理论一、质子理论（一）酸碱的定义酸：凡是能给出质子（H）的物质HCl H

11、3O+ H2O HCO3 碱：凡是能接受质子（H）的物质OH Cl H2O HCO3酸、碱可以是阳离子、阴离子和中性分子质子给体质子受体2021/4/2619酸 碱 HHCl Cl + H+H2O OH + H+HCO3 CO32+ H+H2CO3 HCO3+ H+酸碱半反应 酸碱之间存在共轭关系共轭酸碱对：只相差一个质子的一对酸碱 两性物质：既能给出质子又能接受质子的物质 酸碱质子理论中没有盐的概念共轭酸共轭碱2021/4/2620(二) 酸碱反应的实质酸1 碱2酸2 碱1 结论：酸碱反应实质是两对共轭酸碱对之间的质子传递反应中和反应解离反应水解反应2021/4/2621（三）酸碱强度共轭酸

12、碱对中酸碱的强度是相互制约的 共轭酸碱对中酸的酸性越强则其共轭碱的碱性越弱，反之亦然。HCl和Cl，OH和H2O较强酸 + 较强碱 = 较弱碱 + 较弱酸共轭酸碱对共轭酸碱对2021/4/2622酸碱反应进行的方向 相对较强的酸和相对较强的碱反应生成相对较弱的碱和相对较弱的酸2021/4/2623小结： 扩大了酸和碱的范围，没有盐的概念上述关系式又称酸碱的共轭关系，酸失去质子后即成为其共轭碱，碱得到质子后即成为其共轭酸。酸和碱可以是中性分子，也可以是阳离子或阴离子2021/4/2624小结：有些物质既可以作为酸给出质子，又可以作为碱接受质子，如：H2O,HCO3-这些物质称为两性物质。 酸碱质

13、子理论体现了酸和碱的关系：相互依存、相互转化。而且酸越强，其共轭碱就越弱，反之亦然。2021/4/2625第三节 溶液的酸碱性（一）水的质子自递反应在水分子间发生质子传递反应一、水的电离在一定温度下水的质子自递反应（也称水的电离反应）达到平衡，此时：2021/4/2626Kw = H+OH水的质子自递平衡常数，也称水的离子积常数 常温下为110-14 适用于所有稀水溶液式中的H2O可看成是一常数，将它与K合并，得： 常温下，Kw = H+OH110-142021/4/2627Kw = H+OH =110-14常温下（室温下），纯水的离子积：H+ =OH=110-7 mol/L固有：思考：纯水中

14、有H+、OH吗？ 常温下（室温下），纯水中H+、OH的浓度：H+ =OH=110-7 mol/L2021/4/2628二、共轭酸碱对的Ka与kb的关系现以共轭酸碱对HAcAc-为例进行推导。共轭酸碱对HAcAc-在溶液中存在如下质子转移反应：达到平衡时:共轭酸：共轭碱：酸的解离常数碱的解离常数上边两式相乘得：2021/4/2629（2）Ka越大，酸给出质子的能力越强，酸越强（1）共轭酸碱对中的弱酸的Ka，与其共轭碱的Kb的乘积等于Kw所以：（3）Kb越大，碱接受质子的能力越强，碱越强2021/4/2630三、溶液的酸碱性和pH （一）酸碱性与H+的关系H+ =OH=110-7 mol/L纯水：

15、常温下（室温下）：中性H+ 110-7 mol/LOH酸性H+ 110-7 mol/L 110-7 mol/LOH酸性H+ 110-7 mol/L OH碱性pH=？pH7 pH + pOH=140.001molL-1 NaOH溶液pH=？ pOH=？pH=11 pOH=372021/4/2635注意：（1）当溶液中H+ 大于1 mol/L时，一般不用pH值来表示溶液的酸碱性，而直接用H+ 来表示。（2）pH=4和pH=5的HCl溶液， H+ 相差10倍，即： pH值增大1个单位， H+ 减小10倍。（3）溶液的pH值越小，酸性越强；溶液的pH值越大，碱性越强。2021/4/2636以溶液中H+

16、与OH-的相对大小定义酸碱性：H+OH-或H+1.0010-7（25） 酸性；H+越大，酸性越强H+OH-或H+=1.0010-7 （25） 中性H+OH-或H+1.0010-7 （25） 碱性；OH-越大，碱性越强2021/4/2637（四）pH在医学上的意义（重点 ）正常人体血液中的pH值总是维持在7.357.45之间，pH值偏离正常范围0.4个单位以上，就有生命危险，必须采取适当的措施纠正血液的pH值。体液成人胃液婴儿胃液尿液唾液乳汁血液小肠液泪水pH值0.91.55.04.78.46.67.16.06.97.357.45约7.6约7.4人体几种体液和代谢产物的正常pH值思考:成人胃液的

17、H+浓度是婴儿胃液H+浓度的多少倍？2021/4/26381、糖尿病病因：（1）遗传因素 （2）环境因素：进食过多，体力活动减少导致的肥胖临床症状：三多一少（多饮、多尿、多食和消瘦）胰岛素 血糖含量 血浆渗透压 多饮高渗利尿多尿糖类无法利用脂肪消耗增多代谢产物酮体 酸中毒多食、消瘦酮体可穿过肺泡壁由呼吸作用呼出（烂苹果味）2021/4/26392、呼吸性酸碱调节肺CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-呼吸道梗塞CO2聚集平衡向正反应方向移动 H2CO3增多 H+增多pH下降酸中毒3、代谢性酸碱调节肾尿毒症（肾功能衰竭）肾小管重吸收能力严重受损HCO3-丢失过多平衡向正反应方向移动

18、 H+增多pH下降酸中毒2021/4/2640药物的脂溶性越大越容易吸收。弱酸药物在胃液中呈分子态，故在低pH值下易吸收。4、人体pH值对药效的影响弱碱性有机药物在胃液主要以正离子形式存在，不易通过细胞膜被吸收；而在肠道内解离较少，主要以分子即脂溶性形式存在，故能较好地通过细胞膜被吸收。但由于此类药物在到达肠及被吸收以前，与胃液较长时间接触而趋于破坏，因此弱碱性药物口服吸收差，因而、许多弱碱性药物常采用注射给药。2021/4/2641（五）酸碱指示剂以酚酞为例讨论指示剂的变色原理。以HIn代表酚酞指示剂的酸式（无色），In代表酚酞指示剂的碱式（红色），则酚酞在水溶液中的电离平衡可表示为： HI

19、n H+ + In酚酞酸式 酚酞碱式无色 红色 由于酚酞的酸式是无色的，所以在酸性溶液中不显色，但在溶液中加入碱时，平衡向右移动，当溶液中碱式In增加到一定浓度时，溶液即显红色。2021/4/2642第四节 缓冲溶液1L纯水pH7.01L0.1 mol醋酸和0.1 mol醋酸钠pH4.75通入0.01mol HClpH： 2.0 pH：-5.00通入0.01mol HClpH： 4.66pH：-0.09能够抵制外加少量酸或碱，而保持溶液的pH值不发生明显改变的作用，叫缓冲作用。具有缓冲作用的溶液叫缓冲溶液2021/4/2643一、缓冲溶液的组成抗酸成分（共轭碱）抗碱成分（共轭酸）缓冲系或缓冲对

20、三种类型：弱酸及其对应的盐(HAc-NaAc、H2CO3-NaHCO3) 弱碱及其对应的盐（NH3H2O-NH4Cl、CH3NH2-CH3NH3Cl） 酸式盐及其对应的次级盐（NaH2PO4-Na2HPO4、NaHCO3Na2CO3） 2021/4/2644少量H+平衡向左移动共轭碱是抗酸成分 以HAc-NaAc缓冲溶液为例（与酸作用）共轭酸（抗碱成分）共轭碱（抗酸成分）一、缓冲原理2021/4/2645以HAc-NaAc缓冲溶液为例（与碱作用）：少量OH-平衡向右移动共轭酸是抗碱成分2021/4/2646类型一 弱酸及其对应的盐共轭酸（抗碱成分） 共轭碱（抗酸成分） CH3COOH CH3C

21、OONa H2CO3 NaHCO3 H3PO4 KH2PO42021/4/2647类型二弱碱及其对应的盐共轭碱（抗酸成分） 共轭酸（抗碱成分） NH3H2O NH4Cl多元酸的酸式盐及其对应的次级盐共轭酸 （抗酸成分） 共轭碱 （抗碱成分） NaHCO3 Na2CO3NaH2PO4 Na2HPO4 类型三2021/4/2648亨德森-哈塞尔巴赫方程式（Henderson-Hasselbach）即三、 缓冲溶液的pH缓冲比HB H+ + B- 弱酸-共轭碱（HB-B-）：共轭碱共轭酸2021/4/2649共轭碱共轭酸用物质的量浓度表示时：当共轭酸和共轭碱的体积相同时：2021/4/2650代入公

22、式，得解：例：已知2 L缓冲溶液HAcNaAc中，n(HAc)=0.1 mol, n(NaAc)=0.2 mol, 弱酸HAc的 pKa = 4.75，求缓冲溶液HAcNaAc 的pH。2021/4/2651五、缓冲溶液的选择和配制 选择适当的缓冲系 共轭酸的pKa约等于需控制的pH缓冲溶液要有足够的总浓度 c0.050.2 molL-1按照计算出的结果配制缓冲溶液，为计算方便，常采用相同浓度的共轭酸和共轭碱 2021/4/2652例1、欲配制pH=9.0的缓冲溶液，应选用下列何种弱酸或弱碱和它们的共轭碱或共轭酸来配制。 A. NH3H2O（Kb=110-5） B. HAc（Ka=1.810-

23、5） C. HCOOH（Ka=110-4） D. HNO2（Ka=610-1） 2021/4/2653例2、配制pH=5.10缓冲溶液100mL，需要0.10 molL-1HAc和0.10 molL-1NaAc的体积各多少？ 解：设需HAc溶液的体积为Va，NaAc溶液的体积为Vb，则Va = 100 - Vb Vb=69（mL）, Va=3l（mL） 2021/4/2654血浆中以H2CO3-HCO-3缓冲系最为重要。 2021/4/2655正常人体血液中的pH值总是维持7.357.45之间。pH7.45，酸中毒，纠正方式：氯化铵（NH4Cl）；2021/4/2656本章小结强电解质和弱电解质质子理论、共轭酸、共轭碱 的概念酸常数Ka 碱常数Kb 的概念酸碱 pH 值计算及pH值在医学上的意义 掌握缓冲溶液的缓冲原理及其在医学上的意义2021/4/2657作业完成课后习题2021/4/26589、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定。12-7月-2212-7月-22Tuesday, July 12, 202210、低头要有勇气，抬头要有低气。*7/12/2022 9:00:40 PM11、人总是珍惜为得到。12-7月-22*Jul-22