同离子效应和缓冲溶液

第4章酸碱平衡帮助返回下页上页4.3.1同离子效应与缓冲溶液结论：往HAc中加入NaAc或HCl溶液时，会因增大Ac－或H+的浓度，而使HAc的解离平衡向左移动，HAc的解离度降低。'aKc第4章酸碱平衡帮助返回下页上页试分析在NH3溶液中加入NaOH或NH4Cl时，能否使NH3的解离平衡发生移动？NH3的解离度如何变化？想一想NH3+H2ONH4++OH-这种在弱酸（或弱碱）溶液中加入具有相同离子的易溶强电解质，而使弱酸（或弱碱）解离度降低的现象，称为同离子效应。第4章酸碱平衡帮助返回下页上页【例4-4】在0.10mol/LHAc溶液中，加入少量NaAc晶体（其体积忽略不计），使其浓度为0.10mol/L，计算该混合溶液的H+浓度、pH和HAc的解离度。解设平衡时，已解离的HAc相对浓度为x’，则NaAcNa+＋Ac－HAcH+＋Ac－初始浓度/（mol/L）0.1000.10平衡浓度/（mol/L）0.10-x’x’0.10+x’由于同离子效应使HAc的解离度变的更小，因此可作如下近似处理0.10[Ac][H]0.10HAc0.100.10axxxKxx第4章酸碱平衡帮助返回下页上页比较【例4-1】和【例4-4】的计算结果，得知同离子效应可使弱电解质的解离度显著降低。由附录一查得，=1.75×10-5，则[H+]=x′==1.75×10-5则c（H+）=1.75×10-5mol/LpH=－lg[H+]=－lg(1.75×10-5)=4.80.10[Ac][H]0.10HAc0.100.10axxxKxxaKaK-51.7510mol/L0.00175%HAc0.10mol/Lxc第4章酸碱平衡帮助返回下页上页从上述过程可以总结出，在弱酸-共轭碱溶液中，[H+]近似计算式(4-9)+HacKc酸共轭碱(4-10)pH=plgacKc酸共轭碱则AcHAc][][AcHAckHa第4章酸碱平衡帮助返回下页上页同理，可以推导出弱碱-共轭酸溶液中[OH-]近似计算式为(4-11)则(4-12)[OH]bcKc碱共轭酸ΘpOHplgbcKc碱共轭酸Θ第4章酸碱平衡帮助返回下页上页4.3.2缓冲溶液能保持溶液pH基本不变的溶液，称为缓冲溶液。缓冲溶液的缓冲作用：够抵抗少量外加强酸、强碱或适度稀释，而使溶液的pH无明显变化的作用。2．缓冲作用原理第4章酸碱平衡帮助返回下页上页下列各组物质中，不能用来制备缓冲溶液的是A．NH4Cl和NH3·H2OB．NaAc和HAcC．NaH2PO4和Na2HPO4D．NaOH和Na2CO3想一想第4章酸碱平衡帮助返回下页上页在由HAc-NaAc构成的缓冲溶液中，NaAc完全解离，而HAc存在如下解离平衡HAcH+＋Ac－NaAcNa+＋Ac－Ac－和HAc分子分别称为抗酸组分和抗碱组分。缓冲作用原理第4章酸碱平衡帮助返回下页上页缓冲溶液中的H+相对浓度和pH可按式(4-9)、(4-10)计算。当适度稀释缓冲溶液时，由于HAc和Ac－的浓度同时降低，c（HAc）与c（Ac－）的比值（即c酸/c共轭碱）基本不变，因此，溶液中的H+浓度基本不变，pH稳定。想一想NH4Cl-NH3溶液是如何发挥缓冲作用的？指出其抗酸组分和抗碱组分。第4章酸碱平衡帮助返回下页上页注意：缓冲溶液的缓冲作用有的一定的范围，当加入的强酸和强碱的量超过了缓冲对的抗酸和抗碱的能力或过度稀释时，则溶液会失去缓冲作用。第4章酸碱平衡帮助返回下页上页【例4-5】计算20mL0.20mol/LHAc和30mL0.20mol/LNaAc混合溶液pH。解稀溶液混合体积有加合性，由于NaAc在溶液中完全解离，故-0.20mol/L30mLAcNaAc0.12mol/L50mLcc0.20mol/L20mLHAc0.08mol/L50mLcHAcpH=plgAcacKc由附录一查得，=1.75×10-5aK第4章酸碱平衡帮助返回下页上页则50.08mol/LpHlg1.7510lg0.12mol/LpH=4.93．缓冲范围缓冲溶液的缓冲能力有限，当共轭酸碱对的浓度之比（即c酸/c共轭碱）为1∶1时，缓冲溶液的缓冲能力最大。通常，c酸/c共轭碱=0.1~10时，缓冲溶液具有明显的缓冲能力，此时(4-13)该pH范围称为缓冲溶液的有效缓冲范围，简称缓冲范围。pH=p1aK(4-10)pH=plgacKc酸共轭碱第4章酸碱平衡帮助返回下页上页选择和配制缓冲溶液时，首先要参考缓冲范围，选择合适的共轭酸，使落在缓冲范围之内，然后通过调节共轭酸碱对的浓度比（c酸/c碱）来达到要求。【例4-6】用10mL6.0mol/LHAc溶液，配制pH=4.5的HAc-NaAc缓冲溶液100mL，需称取NaAc•3H2O多少克？解由附录一查得，=1.75×10-5。aK因为HAcpH=plgAcacKc所以5HAc4.5lg1.7510lgAccc第4章酸碱平衡帮助返回下页上页配制的缓冲溶液中，HAc的浓度为HAclg0.26AcccHAc1.82Accc6.0mol/L10mLHAc0.6mol/L100mLc-1.82Ac3.mol/L0.6mol/Lco则n（NaAc·3H2O）=n(Ac-)=3.0mol/L×0.1L=0.3molm（NaAc·3H2O）=n(NaAc·3H2O)M(NaAc·3H2O)m（NaAc·3H2O）=0.3mol×136g/mol=40.8g第4章酸碱平衡帮助返回下页上页选择：1．欲配制pH=3的缓冲溶液，选择下列那种物质与其共轭酸（或共轭碱）的混合溶液比较合适（）。A．HCOOH(=1.77×10-4)B．HAc(=1.75×10-5)C．NH3(=1.8×10-5)D．HCN(=6.2×10-10)2．当共轭酸碱对的浓度之比为何值时，其溶液具有有效缓冲能力。（）A．c酸/c碱=1~10B．c酸/c碱=0.1~1C．c酸/c碱=1~5D．c酸/c碱=0.1~10aKaKaKbK