第五酸碱平衡精品课件

1、第五酸碱平衡第1页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2515.1 Introduction to Base-acid theories* 常见酸碱理论及其发展:Arrhenius阿仑尼乌斯酸碱理论 酸碱电离理论：水溶液中电离出H+或者OH-；仅限于水溶液中！Brnsted-Lowry布朗斯特酸碱理论酸碱质子理论：质子的转移传递；适用于任何溶剂体系和无溶剂体系(如: 气相体系)。Lewis路易斯酸碱理论酸碱电子理论：电子对的转移；适用于任何有电子的得失的体系。第2页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/252立论基础-水溶液中电解质

2、的电离acid: 水中电离出的阳离子全部是H+;base: 水中电离出的阴离子全部是OH-;salt: 电离出的阳离子除H+外或阴离子除OH-外尚有其它离子的电解质 -酸式盐, 碱式盐.中和反应的实质-H+ + OH- = H2O局限性-不能脱离水溶液范畴, 非水体系不适用; 只适用于含有氢原子和氢氧根的物质. It did not handle on OH bases such as ammonia very well.无法解释NH3、NaCO3呈碱性、 NH4Cl呈酸性的事实。一：Classical Arrhenius Theory: A Brief Review第3页，共81页，2022

3、年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2531. Basic concept(布朗斯特)酸：凡是能释放出质子（H+）的任何含氢原子的分子或离子的物种，即质子给予体(proton donor)。(布朗斯特)碱：凡是能与质子（H+）结合的分子或离子的物种，即质子接受体(proton acceptor)。acid-base reaction 酸碱反应： in an acid-base reaction, a proton is transferred from an acid to a base 质子在两对共轭酸碱对之间的转移 。二: Brnsted-Lowry Theory of Aci

4、ds and Bases第4页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/254共轭酸碱对(conjugate acid-base pair)任何酸给出质子后生成它的共轭碱表达式: A = B + H+ acid conjugate base碱加合质子后形成它的共轭酸酸与共轭碱、碱与共轭酸构成共轭酸碱对某些物质可以是酸也可以是碱两性 (amphoteric)物质第5页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/255Acid H+ + Base1，酸和碱可以是中性分子, 酸和碱也可以是离子 2，Amphiprotic: 同一物质, 有时可做酸,有

5、时又可做碱3，质子理论中没有盐的概念Summary第6页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2562. Proton acidbase reaction 实质：质子的转移过程。中和反应的实质：质子的传递H3O+ (酸1) + OH-(碱2) = H2O(酸2) + H2O(碱1)HAc(酸1) + NH3 (碱2) = NH4+(酸2) + Ac-(碱1)电离作用的实质：H2O与分子酸碱的质子传递HAc(酸1) + H2O(碱2) = H3O+(酸2) + Ac-(碱1)H2O(酸1) + NH3(碱2) = NH4+(酸2) + OH-(碱1)H2O是两性物质

6、, 即可做酸, 也可做碱.水解反应的实质：H2O与离子酸碱的质子传递H2O (酸1) + Ac-(碱2) = HAc (酸2) + H2O(碱1)*质子理论中没有盐的概念，也无水解反应。第7页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2573. Strengths of acid-base 酸碱的强弱溶液中，酸碱的强弱取决于：a) 酸、碱本身给出质子或者接受质子的能力-电离平衡常数；对于任意酸： HB(aq) + H2O B-(aq) + H3O+(aq)达电离平衡时，Ka称为弱酸的电离平衡常数，用来衡量酸的强弱。Ka值越大，酸性越强。 Ka大于1的酸为强酸，小于1的

7、为弱酸。常见弱酸的Ka值见附录4为了方便起见，定义pKa来代替Ka ： pKa = -lgKa对于多元酸，对应的有多级电离常数，例H2S，H3PO4第8页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/258同理，对于弱碱来讲，Kb 越大，碱的强度就越大。 NH3 + H2O NH4+ + OHKb称为弱碱的电离常数第9页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/259*共扼酸碱Ka和Kb的关系由共轭酸碱对HAc-Ac-的电离平衡关系式看出 Ka Kb = Kw （通常Kw为110-14）*有关计算：已知酸的Ka可求其共轭碱的Kb。 Ac + H2

8、O OH + HAc第10页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2510b) 溶剂接受和给出质子的能力。在水中，HCl + H2O H3O+ + Cl强酸1 强碱2 弱酸2 弱碱1 HAc + H2O H3O+ + Ac 弱酸1 弱碱2 强酸2 强碱1H2O是区分溶剂第11页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2511在液氨中，HCl + NH3 NH4+ + Cl 强酸1 强碱2 弱酸2 弱碱1 HAc + NH3 NH4+ + Ac 强酸1 强碱2 弱酸2 弱碱1液氨是拉平溶剂第12页，共81页，2022年，5月20日，1点3

9、0分，星期一2022/9/2512区分效应：用一个溶剂能把酸或碱的相对强弱区分开来，称为溶剂的“区分效应”。 例：H2O可以区分HAc，HCN酸性的强弱。 H2SO4可以区分HClO4和HNO3拉平效应：溶剂将酸或碱的强度拉平的作用，称为溶剂的“拉平效应”。 例：水对强酸起不到区分作用，水能够同等程度地将HClO4，HCl，HNO3等强酸的质子全部夺取过来。水是拉平溶剂！第13页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/25131Lewis的酸碱电子理论的提出 质子理论无法解释:如SnCl4、AlCl3等的酸碱性行为2理论要点： Lewis acid: A speci

10、es (atom, ion or molecule) that is an electron pair acceptor, 凡可以接受电子对的分子、原子、离子 Lewis base: A species that is electron pair donor, 凡可以给出电子对的物质.3Lewis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； 凡与金属离子结合的阴离子或中性分子都是碱。三、Lewis的酸碱电子理论第14页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/25144酸碱反应的实质：电子对的转移。 形成配位键的反应；碱提供电子对，酸以空轨道接受电子

11、对形成配位键。 H :OH HOH，AlCl3 Cl AlCl4 Cu2+ + 4:NH3 Cu2+(NH3)45Lewis的酸碱电子理论的优缺点： 优点：适合于任何有电子得失的得失体系！ 缺点：太笼统，不易掌握酸碱的特性 无法判断酸碱性的强弱第15页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/25155.2 水的电离和pH标度一. 水的质子自递1. H2O既是质子酸，又是质子碱；2. 质子自递作用 (The Self-Ionization of Water)水分子之间可以进行质子的传递作用。 H2O + H2O OH- + H3O+ H2O H+ + OH达电离平衡时

12、：简化： 水的电离平衡第16页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/25163. 纯水的电离平衡称为自身电离平衡；其电离平衡常数称为质子自递常数(KW)。4. 水的离子积常数：在一定温度下，纯水的KW是一个常数。简称为水的离子积 (Ion Product of Water)。295K时纯水的Kw =110-14 pKW = -lgKW = 14Ion-Product constant Kw 第17页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2517*热力学方法计算Kw H2O(l) H+(aq) + OH(aq) rH = 55.90 k

13、J mol1 0 例:100纯水的水的质子自递是吸热反应，故KW随温度的升高而增大。第18页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2518二. 水溶液的pH值1. 溶液的pH值水溶液中会同时存在H+和OH-，其浓度乘积为一常数Kw；pH值-The potential of the hydrogen ion was defined in 1909 as the negative of the logarithm of H+. 溶液中氢离子浓度的负对数，pH = - lgc(H+)/c。当H+浓度1时，则习惯用实际数值表示。pOH也可以表示溶液的酸碱性，KW = H3

14、O+OH-= 1.010-14-lgKW = -lgH3O+ - lgOH- = -lg(1.010-14)pKW = pH + pOH = 14 第19页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2519水溶液的酸碱性: 取决于其中H+和OH-的相对浓度大小。酸性，中性，碱性，纯水More Acidic More Basic0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14pH第20页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2520Ex.1 Orange juices pH=2.8，how is c(H+)和c(OH-)

15、?解：例2，计算 和 的pH解：HCl:NaOH: 第21页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/25212. Determination the pH value酸度计(精密)、酸碱指示剂(大致范围)、pH试纸(精密、普通)pH试纸：将滤纸用多种指示剂的混合液浸透、凉干而成。它在不同酸碱性的溶液中，会显示不同的颜色。酸碱指示剂：有机弱酸或弱碱，在不同的pH下显示不同的颜色，用于测试水溶液的酸碱性。3. 生物学意义：土壤要求一定的pH值范围、血液(7.35-7.45)、胃液(0.9-1.5)、各种生物酶活性需要一定的pH值范围.酸度计(精密):第22页，共81页，

16、2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2522* 酸碱指示剂(Indicator)假设HIn表示石蕊 HIn H+ + In K = (H+/c In/c )/HIn/c当c (HIn) c (In)时，溶液呈红色，是酸性当c (HIn) c (In)时，溶液呈蓝色，是碱性 在 HIn /In 10或 HIn /In 0.1时，指示剂颜色变化 指示剂变色范围是 H+ 在0.1 10之间。(红)(蓝)Boyle的发现第23页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2523酸碱指示剂pH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

17、14中性酸性增强碱性增强橙甲基橙 红黄粉红酚酞 无 色红变色范围：3.14.4变色范围：8.09.8第24页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/25245.3 水溶液中的酸碱电离平衡Strong acids and bases-Strong electrolyte(强电解质)： dissociates completely(全部电离)氢离子浓度 根据强酸、强碱的浓度可得到。*当酸、碱浓度小于10-6moldm-3时，应考虑水本身的H+。Weak acids and bases-Weak electrolyte(弱电解质)：partially dissociate

18、s (部分电离)。 *为了表示 弱电解质达到电离平衡时的电离程度，则引入概念-Degree of ionization 电离度第25页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2525一: 电离度（解离度）与稀释定律1. 电离度()：已电离的弱电解质分子数和溶液中弱电解质分子的初始分子数的百分比数。对于一元弱电解质，若未解离前电解质的浓度为c0(HAc) ，解离后的浓度为c(HAc)，则电离度是表征弱电解质的特征常数。越小，电解质越弱。第26页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/25262. 稀释定律浓度与电离度、电离常数的关系HA(a

19、q) H+(aq) +A(aq) 初始浓度 c 00平衡浓度c cc c稀释定律：在一定温度下(Ka 为定值)，某弱电解质的电离度随着其溶液的稀释而增大。稀释定律(Dilution Law)与浓度有关，浓度越小，解离度越大。第27页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2527-1一元弱酸溶液，其为pH=2.77。求这一元弱酸的电离常数及该条件下和浓度为0.010 mol.L-1时的解离度。解：-1时-1时第28页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2528二：一元弱酸、弱碱的电离平衡1. a monoprotic weak aci

20、d HA，其浓度为 c moldm-3 起使浓度 : c(HA) 0 0电离平衡时：c(HA)-c(H+) c(A-) c(H+)HA的标准解离常数(Standard Dissociation Equilibrium)，通常称为电离常数。公式5-1忽略水的电离同p225公式12-8第29页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2529*以上公式 5-1有精确解和近似解！精确解：解一元二次方程近似解：*若要求相对误差 ，则近似条件：当c/Ka500时或者 5%时，可近似c-c(H+)c2. 对于一元弱碱，同理有近似解：或公式 5-2 公式 5-3同p225公式12-

21、9第30页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2530Ex.1 Calculate -1 lactic acid CH3CHOHCOOH( )Solution：第31页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2531-1HCN and its Percent ionization.Solution：第32页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2532例3，将2.45 g固体NaCN配成500 ml水溶液，计算溶液的pH值？(已知HCN的Ka4.9 10-10)解：NaCN的浓度2.45/49 0.5 =

22、 0.1moldm-3 CN- + H2O HCN + OH-平： c - x x x x = OH- = (Kb c)1/2 =1.4 10-3 mol dm-3 pOH = 2.85, pH = 11.15(因为c/Kb 500)第33页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2533三. 同离子效应和盐效应Suppression of Ionization of a Weak Acid第34页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2534Suppression of Ionization of a Weak Base第35页，共8

23、1页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2535Solutions of Weak Bases and Their Salts第36页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2536三. 同离子效应和盐效应1. 同离子效应(Common-ion Effect)：The Common-Ion Effect is the suppression (抑制) of the ionization of a weak electrolyte caused by adding more of an ion that is a product of this

24、ionization. 在弱电解质的电离平衡体系中，加入和弱电解质含有相同离子的强电解质，使弱电解质减小的现象。 HAc(aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + NH4Ac(aq) NH4+(aq) + Ac(aq) Ac(aq) 第37页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2537例1，计算 的醋酸和醋酸钠混合溶液的pH及醋酸的离解度并与 的醋酸作比较。解： HAc H+ + Ac- Ceq/mol.L-1 c0(HAc)-x x c0 (Ac-) +x根据：得：第38页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2538同

25、离子效应使得醋酸和醋酸根的离解度大大降低，x相对于c0(HAc) 和c0 (Ac-) 可以忽略，则有电离度的醋酸，因第39页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2539例2、向 的氨水溶液中加入100mL 的盐酸水溶液，计算所得到的溶液的pH。解：反应后，氨的剩余量为生成氨根离子*同学们可自己推导这个计算式.平衡组成第40页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/25402. 盐效应(Salt Effect) ：加入与弱电解质含有不同离子的强电解质时会使弱电解质的增大的现象。例：在弱酸或弱碱中加入与其中的各种组分都不相同的其它离子，使

26、弱酸或弱碱的离解度增大。实例：在HAc溶液中加入NaCl，电离度增大。*同离子效应会同时引起盐效应，但盐效应不一定会引起同离子效应。一般可忽略盐效应！解释：由于溶液中存在 Na+和Cl-，静电作用使得Ac-和Na+，Cl-和H+之间相互吸引，导致H+和Ac- 碰撞的机会减小，因而酸或碱的离解的逆反应趋势减小，电离度增加。在0.1mol/lHAc溶液中加入NaCl有下结果第41页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2541四. 多元弱酸/碱(Polyprotic Acids)的电离平衡：1. 弱多元酸（碱）在水溶液中是分步解离的，每一步解离都存在解离平衡。以二元弱

27、酸H2S为例： H2S H+ + HS- Ka1 = H+HS-/H2S = 1.1 10-7 HS- H+ + S2- Ka2 = H+S2-/HS- = 1.0 10-14 K = Ka1 Ka2 = H+2S2-/H2S = 1.1 10-21Ka1 、Ka2 分别称为多元弱酸的第一、第二步电（解）离常数。第42页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2542因Ka1 Ka2 (103倍)，由于同离子效应，第二步电离出的质子可以近似忽略；当c/ Ka1 500时，计算溶液中氢离子浓度可按一元弱酸公式 处理；二级电离的酸根离子S2-浓度近似等于第二级离解常数K

28、a2，c(S2-) = Ka2饱和H2S水溶液，H2S = 0.1 moldm3，根据K = H+2S2-/H2S = 1.1 10-21，可求出不同pH下的S2。第43页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/25432. 可根据多重平衡规则，写出总解离式和总平衡常数。如，（1）（2）上面(1)+(2)上式表明水溶液中离子、弱电解质分子与总平衡常数之间的关系。*总解离式中，第44页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/25443. 结论:多元弱酸中，若K1K2K3，溶液中的 H+主要来自于弱酸的第一步解离。一般的当K1/K2103，计

29、算 c(H+)或 pH 时可只考虑第一步解离，可做一元弱酸处理； 二元弱酸中，若K1K2，酸根离子浓度近似等于二级电离常数c(酸根离子) Ka2 ，可视为与酸的原始浓度关系无关； 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的化学反应中，要用相应的盐而不是相应的酸。第45页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2545对于二元弱酸，若 c(弱酸)一定时，c(酸根离子)与 c2(H3O+)成反比。第46页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2546例1，在0.3 mol dm-3的盐酸溶液中通入H2S水溶液至饱和，求溶液中的

30、HS-和S2-解： H2S H+ + HS- 起始浓度 0.1 0.3 0平衡浓度 0.1-x 0.3+x x HS- =K1 0.1/0.3 = 3.7 10-8 moldm3由二级平衡: HS- H+ + S2- 平衡浓度: 1.9 10-8 -y 0.3+y yS2- = y = HS- = K2 1.9 10-8 =7.6 10-23 moldm3 x可以忽略y可以忽略第47页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2547例2, 试计算0.1moldm-3Na2S溶液中, S2- , OH- 以及S2- 的电离度.解: S2- 在水溶液中的分步电离平衡 S

31、2- + H2O OH- + HS-HS- +H2O OH- +H2S由于Kb1 Kb2,溶液OH- 取决于第一步电离, S2- + H2O OH- + HS-起始浓度 0.1 0 0平衡浓度 x 0.1-x 0.1-x (0.1-x)2 / x = 1 x = 1.0 10-2 moldm-3= S2- OH- 10-2 = 9.010-2 = HS- %= (0.1- 1.0 10-2 / 0.1) 100 = 90%S2-水解程度很大，可忽略x第48页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2548例3，计算 0.010 molL-1 H2CO3溶液中的 H3

32、O+,H2CO3，HCO3-，CO32- OH的浓度以及溶液的pH。X可以忽略第49页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2549第50页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2550两性物质：H2PO4-、 HPO42-、 NH4Ac etc当浓度足够大时，溶液的酸碱性近似与浓度无关，只与两性物质的酸电(解)离常数和其共扼酸的电(解)离常数的乘积有关：第51页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2551五、盐溶液的酸碱平衡水解反应与水解常数水解反应：指盐的组分离子与水解离出来的H+或OH-结合生成若

33、电解质的反应。水解常数：水解反应的平衡常数。水解反应是中和反应的逆反应。盐与水溶液的作用： 强酸强碱盐：无水解作用 强酸弱碱盐 强碱弱酸盐 弱酸弱碱盐有水解作用第52页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2552如，NaAc在水溶液中的水解过程如下1. 强碱弱酸盐-实质：弱碱的电离(1)(2)(1)+(2)=(3)以一元弱酸（或弱碱）来说明水解后产生OH-，因此溶液呈碱性。溶液pH值可按一元弱碱处理。第53页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/25532. 强酸弱碱盐-实质：弱酸的电离(1)(2)(1)+(2)=(3)如，NH4C

34、l在水溶液中的水解过程如下水解后产生H+，因此溶液呈酸性。溶液pH值可按一元弱酸处理。第54页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/25543. 强酸弱碱盐-实质：两性物质的电离如，NH4F、NH4Ac、NH4CN(2)(3)以NH4Ac为例，其水解过程如下(1)(4)=(1)+(2) +(3)第55页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2555水解后产生H+和OH-，溶液酸碱性由 的相对大小来决定。pH大小由如下公式计算：一般的第56页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2556例1, 计算0.01

35、moldm-3的NH4Ac溶液中，NH3H2O 、HAc、H+的浓度。解： NH4+ + Ac- + H2O = NH3H2O + HAc平衡时： c-x c-x x x NH3HAcH+OH- K = NH4+ Ac-H+OH-=Kw/(KaKb)=3.0910-5 x2 / 0.12 = 3.09 10-5 x = 5.5610-4mol dm-3 c-x c NH3H2O = HAc = 5.5610-4mol dm-3 = 1.010-7 mol dm-3 第57页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/25574. 影响盐类水解的因素 盐的浓度： c盐 ,

36、 水解度增大。有些盐类,如Al2S3，(NH4)2S 可以完全水解。 温度：水解反应为吸热反应， 0 ，T, ，水解度增大。溶液的酸碱度：加酸可以引起盐类水解平衡的移动，例如加酸能抑制下述水解产物的生成。第58页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/25585.4 缓冲溶液(Buffer Solution)50mLHAc-NaAc溶液c(HAc)=c(NaAc)=0.10molL-1缓冲溶液(Buffer Solution) ：能减缓外加少量的强酸或强碱以及稀释的影响，而保持溶液pH值不发生显著变化的溶液，称为缓冲溶液。加入1滴(0.05ml) 1molL-1 H

37、Cl加入1滴(0.05ml) 1molL-1 NaOH实验：50ml纯水 pH = 3 pH = 11pH = 7pH = 4.73 pH = 4.75第59页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2559A weak acid and its conjugate base弱酸及其共轭碱、A weak base and its conjugate acid弱碱及其共轭酸可组成缓冲溶液。如：1. 缓冲溶液的组成具有缓冲作用的溶液有：弱酸及其盐组成的溶液弱碱及其盐组成的溶液多元弱酸弱碱盐的共轭酸碱对*浓的强酸、强碱溶液?第60页，共81页，2022年，5月20日，1点

38、30分，星期一2022/9/25602. 缓冲原理-同离子效应、电离平衡的移动1）以HAc-NaAc为例第61页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2561加入少量强碱： 溶液中较大量的HA与外加的少量的OH生成A和H2O，当达到新平衡时,c(A)略有增加, c(HA)略有减少，变化不大，因此溶液的c(H3O+)或pH值基本不变。第62页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2562溶液中大量的A与外加的少量的H3O+结合成HA，当达到新平衡时，c(HA)略有增加，c(A)略有减少， 变化不大，因此溶液的c(H3O+)或pH值基本不

39、变。加入少量强酸：第63页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/25632）以碳酸缓冲溶液体系（H2CO3-Na HCO3 ）为例用平衡移动原理来说明缓冲作用原理。(1)(2) 由于（2）式解离产生大量的HCO3-，对（1）的解离平衡产生同离子效应，也就是抑制了（1）式的解离。因此，缓冲溶液中存在大量的H2CO3和HCO3 -，是具有缓冲作用的根本原因。第64页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2564 加入少量的强酸（如HCl）时，由于存在大量的HCO3-，它是抗酸成分。 当加入少量的强碱（如NaOH）时，由于存在大量的H2CO

40、3，它是抗碱成分。 当溶液稍加稀释时， HCO3-与H+同时 降低，反应商Q值降低，离解平衡向右进行，促使继续离解，使H+得以补充。H2CO3 - HCO3-体系具有抵抗加入的少量的酸、碱或适量的稀释作用而保持酸度基本不变的能力第65页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2565弱酸及其共扼碱以HAc-NaAc为例：3. 缓冲溶液的pH值计算或式中c(HA) ，c(A-)为平衡浓度。但由于同离子效应的存在，通常用初始浓度c0(HA) ，c0(A-)代之。第66页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2566同理，对于弱碱及其共轭酸可

41、组成缓冲溶液：缓冲溶液的pH值取决于：Ka(或Kb) 和 c(酸)/c(碱)第67页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2567例2、计算 醋酸和 醋酸钠混合溶液的pH。向100mL该溶液中加入：(1) 1mL 1.0molL-1的盐酸，(2) 1mL 1.0molL-1的氢氧化钠水溶液；(3)100mL水。问溶液pH各改变多少？ 解：(1)加入HCl后第68页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2568（2）加入NaOH后同理：第69页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2569（3）加入水后第7

42、0页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2570例3，计算 的氨水和 盐酸水溶液等体积混合所得溶液的pH值。解：盐酸和氨水混合后发生如下反应： 氨水过量，反应结束后生成的NH4Cl组成缓冲体系第71页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/25714. 缓冲容量和缓冲范围缓冲容量：缓冲能力(Buffer Capacity)大小的衡量，指单位体积缓冲溶液的pH值改变极小值所需的酸或碱的物质的量。 缓冲溶液具有稳定溶液的pH值能力，但是这种的缓冲 能力是有一定限度的。缓冲溶液有一定的有效缓冲范围。 如果外加酸或碱太多，或者超过缓冲范围，缓冲溶液就会失去缓冲能力。第72页，共81页，2022年，5月20日，1点30分，星期一2022/9/2572影响缓冲容量的因素1）缓冲溶液的pH值主要是由 或 决定