常用酸碱溶液的质子条件式课件

常用酸碱溶液的质子条件式物质零水准质子条件式(PCE)HAHA,H2O[H+]=[A-]+[OH-]A-A-,

H2O[H+]+[HA]=[OH-]*HA-(两性物)HA-,H2O[H2A]+[H+]=[A2-]+[OH-]H2AH2A,H2O[H+]=[HA-]+2[A2-]+[OH-]H2OH2O[H+]=[OH-]1常用酸碱溶液的质子条件式2常用酸碱溶液的质子条件式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常用酸碱溶液的质子条件式若: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常用酸碱溶液的质子条件式5常用酸碱溶液的质子条件式6常用酸碱溶液的质子条件式例2计算0.20mol·L-1

Cl2CHCOOH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常用酸碱溶液的质子条件式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常用酸碱溶液的质子条件式思路二质子条件:[H+]+[HA]=[OH-]引入平衡关系:精确表达式:近似式:最简式:9常用酸碱溶液的质子条件式10常用酸碱溶液的质子条件式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常用酸碱溶液的质子条件式

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常用酸碱溶液的质子条件式

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常用酸碱溶液的质子条件式14常用酸碱溶液的质子条件式15常用酸碱溶液的质子条件式例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-1

pH=8.32

16常用酸碱溶液的质子条件式例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=9.6617常用酸碱溶液的质子条件式

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常用酸碱溶液的质子条件式19常用酸碱溶液的质子条件式蛋白质基本结构单位——氨基酸氨基酸结构式pKa等点电pH甘氨酸Glycine

HH-C-COO-

+NH32.349.605.97丝氨酸SerineHHO-CH2-C-COO-+NH32.219.155.68丙氨酸AlanineHCH3-C-COO-

+NH32.349.696.0220常用酸碱溶液的质子条件式

氨基酸氨基酸结构式pKa等点电pH缬氨酸ValineCH3HCH3-CH-C-COO-

+NH32.329.625.97谷氨酸GlutamicAcidHHOOC-CH2-CH2-C-COO-

+NH32.194.259.673.22赖氨酸LysineHH3N+-C4H8-C-COO-

+NH32.188.9510.539.7421常用酸碱溶液的质子条件式蛋白质的等电点(pI)鱼精蛋白12.0~12.4胰岛素5.30~5.35细胞色素C9.7血清甲种球蛋白5.1肌红蛋白7.0血清蛋白4.80~4.85血清丙种球蛋白6.3~7.3胃蛋白酶2.71~3.00血清乙种球蛋白5.6丝蛋白2.0~2.422常用酸碱溶液的质子条件式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常用酸碱溶液的质子条件式例5

计算0.10mol·L-1

Ac-+0.20mol·L-1

H3BO3

溶液的pH.解：

Ka(HAc)=10-4.76,Ka(H3BO3)=10-9.24

pH=6.8524常用酸碱溶液的质子条件式25常用酸碱溶液的质子条件式26常用酸碱溶液的质子条件式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常用酸碱溶液的质子条件式28常用酸碱溶液的质子条件式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常用酸碱溶液的质子条件式30常用酸碱溶液的质子条件式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常用酸碱溶液的质子条件式例

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常用酸碱溶液的质子条件式33常用酸碱溶液的质子条件式34常用酸碱溶液的质子条件式35常用酸碱溶液的质子条件式36常用酸碱溶液的质子条件式37常用酸碱溶液的质子条件式38常用酸碱溶液的质子条件式39常用酸碱溶液的质子条件式40常用酸碱溶液的质子条件式41常用酸碱溶液的质子条件式42常用酸碱溶液的质子条件式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常用酸碱溶液的质子条件式计算方法：(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常用酸碱溶液的质子条件式9.

两弱酸(HA+HB)溶液[H+]=

两弱碱溶液类似处理.45常用酸碱溶液的质子条件式以HA、A-、H2O为零水准

[H+]+[HA]A=[OH-]+[A-]HA

ca=[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常用酸碱溶液的质子条件式类似地，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常用酸碱溶液的质子条件式酸性,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常用酸碱溶液的质子条件式例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=4.9449常用酸碱溶液的质子条件式(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常用酸碱溶液的质子条件式例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-1

cb=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=9.5651常用酸碱溶液的质子条件式酸碱溶液[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常用酸碱溶液的质子条件式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常用酸碱溶液的质子条件式解

(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常用酸碱溶液的质子条件式(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-1

c(HCOO-)=0.25mol·L-1

解得:

[H+]=10-3.95mol·L-1[C2O42-]=3.2×10-5mol·L-1

55常用酸碱溶液的质子条件式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常用酸碱溶液的质子条件式质子条件:[H+]+b=[A-]+[OH-]HA-A-体系：HA(c)+OH-(b)

根据

和

换算得:57常用酸碱溶液的质子条件式强酸:

H+=2.3[H+]=2.3c(HCl)(pH<3)强碱:

OH-=2.3[OH-]=2.3c(NaOH)(pH>11)HA–A-

:

HA–A-

=2.3·c·x1·x01.

∝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常用酸碱溶液的质子条件式2.884.76pKaH+0.1mol·L-1HAc

0.1mol·L-1Ac-8.88OH-

HAc+Ac-0.1mol·L-1HAc溶液的

-pH曲线59常用酸碱溶液的质子条件式

pKa-1x1=0.9,x0=0.1

=0.36

maxpKa+1x1=0.1,x0=0.9

=0.36

maxpKa-2x1=0.99,x0=0.01

=0.04

maxpKa+2x1=0.01,x0=0.99

=0.04

max60常用酸碱溶液的质子条件式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≈1:14.5～68～10HAc–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常用酸碱溶液的质子条件式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常用酸碱溶液的质子条件式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常用酸碱溶液的质子条件式解：又m(NH4Cl)=c·x(NH4+)·V·MV(NH3)=c·x(NH3)·V/c(NH3)64常用酸碱溶液的质子条件式缓冲溶液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