H值計算和緩沖溶液.ppt

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1、第 三 節(jié) 酸 堿 溶 液 中 H+濃 度 的 計 算及 PH值 的 計 算一元強酸（強堿） 一元弱酸（弱堿） 多元酸（堿） 弱酸混合 兩性物質(zhì) 緩沖溶液弱酸與強酸混合 先 判 斷 溶 液 性 質(zhì) ， 再利 用 相 應(yīng) 的 公 式 計 算 一 、 強 酸 （ 強 堿 ） 溶 液強 酸 （ 強 堿 ） 在 溶 液 中 全 部 解 離 ， 但 濃 度 低 時 需 考 慮 水 的 解 離 H Cl OH C OH 2 4 2 wc c KH 精 確 式 wH C K H 質(zhì)子條件 H C 近 似 式1、 一 元 強 酸 （ C） 2 一 元 強 堿 （ C ） WOH C K OH NaOH Na

2、+ + OH- H2O H + + OH H Na OH 2 4 2 wc c KOH 精 確 式近 似 式 OH C 質(zhì)子條件 3. 二 元 強 酸 溶 液22 2 2( ) ( ) 8 2a a ac K c K cKH 如 1.0molL-1HCl溶 液 ， H+=1.0molL-1， pH=0.00；當(dāng) 濃 度 很 稀 時 ， 需 用 精 確 式 計 算 ，如 1.0 10 -7 molL-1HCl， H+=1.6 10-7， pH=6.80 2H C 03 2 0a a aa a a w a wHHA c c H KH K H K c K H K K 又 （ ） 二 一 元 弱 酸

3、（ 弱 堿 ） 溶 液質(zhì) 子 條 件 （ 弱 酸 H A） ：H + = A- + OH - 精 確 式 wawa wa KHAKHHKHHAKH OHHKHAAHK ， (1)(2) 1 一 元 弱 酸 溶 液 (Ca) a wK HA KH H H HAKH a ( )a aH K c H (3)(4)(4a)(4b)近 似 式 2 0a a aH K H K c 2 4 2a a a aK K K cH (1)式 中 ， 若 KaHA20Kw， Kw可 忽 略 ； 又 弱 酸 Ka較 小 ，則 可 用 KaHA Kaca 20Kw來 判 斷 。即 當(dāng) Kaca 20Kw, ca/Ka40

4、0時 ， Kw忽 略 ， 得 ： 此 時 HA = cH+， 則 (1) 若 平 衡 時 H +c， 則 c-H+ c， 由 式 (4)得 ： a aH K c (5)最 簡 式式 (5)使 用 條 件 是 ： Kac 20Kw和 400aacK 若 計 算 一 元 弱 堿 pH 值 ， 將 上 述 式 中 H +換 為 OH -， Ka換 為 Kb即 可若 Kaca 20Kw， 但 ca/Ka 400， 則 不 能 忽 略 水 的 解 離 ，H A ca， 得 ： a a wH K c K (6) 2 一 元 弱 堿 溶 液 （ Cb）2 42b b b bK K C KOH (1) Kbc

5、b 20Kw, cb/Kb400(2)Kbcb 20Kw, cb/Kb 400 b bOH C K (3)Kbcb 20Kw， c/Ka400， 采 用 最 簡 式 計 算 ： 例 2 計 算 0.10molL-1一 氯 乙 酸 溶 液 的 pH ？ 解 ： Ka = 1.40 10-3， cKa20Kw， c/Ka400， 采 用 近 似 式 計 算 ：pH =1.96 38.3 102.4 4 pH cKH a 2 4 2 cKKKH aaa 例 題 例 3 計 算 1.0 10-4molL-1H CN溶 液 的 pH ？ 解 ： Ka = 6.2 10-10， cKa400， 采 用 式

6、 (6)計 算 ：例 4 計 算 0.10molL-1NH 3溶 液 的 pH ？ 解 ： Kb = 1.80 10-5， cKb20Kw， c/Kb400， 用 最 簡 式 計 算 ：17107.2 LmolKcKH wa 57.6pH11.1189.2 103.1 13 pHpOH LmolcKOH b ， 例 5 計 算 1.0 10-4molL-1NaCN溶 液 的 pH ？ 解 ： CN- 是 HCN的 共 軛 堿 ， Ka = 6.2 10-10， Kb=Kw/Ka=1.6 10-5， cKb20Kw， 但 c/Kb400， 用 近 似 式 計 算 ： 52.9 48.4 103.

7、32 4 152 pHpOH LmolcKKKOH bbb 多 元 酸 （ 堿 ） 溶 液 與 一 元 酸 （ 堿 ） pH計 算 類 似 ， 滿 足 條件 時 ， 可 將 多 元 酸 堿 看 作 一 元 酸 堿 來 處 理 ， 否 則 ， 需 考 慮水 解 離 、 多 級 解 離 等 ， 可 采 用 迭 代 法 計 算 處 理 。三 多 元 酸 （ 堿 ） 溶 液 例 6 室 溫 時 ， H 2CO3飽 和 溶 液 的 濃 度 約 為 0.040molL-1，計 算 溶 液 的 pH ？ 解 ： 1 2 21 111 7 114 14.2 10 5.6 10220 0.05 400 1.3

8、103.89a aaa w aaaK KK ccK K KcKH cK mol LpH ， ， 且 按 最 簡式 計 算 例 7 計 算 0.10molL-1H 2C2O4溶 液 的 pH ？解 ： 1 2 21 111 1 12 52 2 15.9 10 6.4 10220 0.05 4004 5.3 102 1.28a aaa w aaa a aK KK ccK K KcKK K K cH mol LpH ， ， 但 是 ， 按 近 似式 計 算 HcKHcKH cHBcHA HKHHBKHHAKH HBHBHAHA HBHA wHBHA ， 則忽 略 ； 兩 弱 酸 都 較 弱 ，溶 液

9、 弱 酸 性 ， 水 解 離 可 精 確 式 弱 酸 H A和 H B的 混 合 溶 液 ，質(zhì) 子 條 件 為 ： H + = A- + B- + OH - (1) 四 弱 酸 混 合 溶 液 所 以 ： HAHA HBHBHAHA HBHBHAHA cKH cKcK cKcKH 則 ：若 (2)(3)最 簡 式近 似 式例 計 算 0.10molL-1H F和 0.20molL-1H Ac混 合 溶 液 的 pH ？ 解 ： K H F=6.6 10-4， KH Ac=1.8 10-5， 用 近 似 式 計 算 ， 得 ： pH =2.08 五 兩 性 物 質(zhì) 溶 液 酸 式 鹽 （ 如 N

10、aH A） 質(zhì) 子 條 件 ： H + + H 2A = A2- + OH - )( 121 12 12 22 HAK KHAKKH K HAHKHAKH KHAHHKHHAKH a waa awa awa (1)精 確 式 (1) cKa2 20Kw, c20Ka1通 常 Ka1、 Ka2都 比 較 小 ， 故 溶 液 里 的 HA c(2) cKa2 20Kw, c20Ka1(3) cK a2 20Kw, c20Ka11 21( ) a a waK K c KH K c 1 21 a aaK K cH K c 1 2 a aH K K 計 算 0.10molL-1NaH CO3溶 液 的

11、pH解 ： 1 2 2 17 114.2 10 5.6 1020 20 8.31a aa w aK KcK K c K pH ，用 最 簡 式 計 算 ， 得 ： 第 四 節(jié) 緩 沖 溶 液 一 、 緩 沖 溶 液 和 緩 沖 作 用 原 理 二 、 緩 沖 溶 液 的 pH值 三 、 緩 沖 容 量 四 、 緩 沖 溶 液 的 配 制 五 、 緩 沖 溶 液 在 醫(yī) 學(xué) 上 的 意 義 一 緩 沖 溶 液 和 緩 沖 作 用 原 理 （ 一 ） 緩 沖 作 用 和 緩 沖 溶 液 具 有 緩 沖 作 用 的 溶 液 。 （ 二 ） 緩 沖 溶 液 的 組 成 緩 沖 對酸 抗 堿 成 分 ；

12、 堿 抗 酸 成 分 。1） 弱 酸 及 其 對 應(yīng) 鹽 ： HAc NaAc2） 酸 式 鹽 及 其 次 級 鹽 ： NaH 2PO4 Na2HPO43） 弱 堿 及 其 對 應(yīng) 鹽 ： NH4Cl NH3 問 題 ： 1. H 2CO3和 Na2CO3能 否 組 成 緩 沖 對 ？2. 1molL-1NaOH 和 1molL-1H Ac等 體 積 混 合 ， 有否 緩 沖 作 用 ？3. 1molL-1NaOH 和 2molL-1H Ac等 體 積 混 合 ， 有否 緩 沖 作 用 ？否 。 如 H 2CO3 NaH CO3， NaH CO3 Na2CO3均 可 。否 。 因 全 部 生

13、成 NaAc。有 。 H Ac NaAc組 成 緩 沖 對 。 （ 三 ） 緩 沖 溶 液 的 作 用 原 理 以 HAc-NaAc為 例 ： HAc + H2O H3O+ + Ac-NaAc Na + +Ac-加 少 量 H+， 平 衡 ， 使 H+ ， pH值 幾 乎 不 變 。加 少 量 OH-， 平 衡 ， 補 充 減 少 的 H+， pH值 幾 乎 不 變 。加 少 量 水 ， H+ 、 Ac- ， 同 離 子 效 應(yīng) ， 平 衡 ，pH值 幾 乎 不 變 。 二 緩 沖 溶 液 的 pH值HBBlg+p=pH -aKH BNaB緩 沖 溶 液近 似 計 算 公 式 HB-Ba lg

14、+p= nnKHB+H2O B-+H3O+NaB Na+B - v 對 不 同 緩 沖 對 ， 會 正 確 使 用 Ka。如 ： NaH2PO4 Na2HPO4， Ka 是 H3PO4的 K a2 。 NH3 NH4Cl， Ka是 NH4+的 離 解 常 數(shù) 。v 緩 沖 溶 液 的 pH值 取 決 于 Ka及 緩 沖 比 （ B-/HB） 加 水 稀 釋 ， 緩 沖 比 不 變 ， pH也 不 變 。 練 習(xí) ： 取 0.1molL-1H 3PO450ml和 0.1molL-1 NaOH 70ml混 合 ，求 溶 液 pH 值 。(已 知 H 3PO4的 pKa1=2.12； pKa2=7.

15、21； pKa3=12.67)解 ： NaH 2PO4Na2H PO4組 成 緩 沖 對）（ ）（ 42 24a POHHPOlgppH 2 nnK= 7.21 + lg 2/3 = 7.03 二 、 影 響 緩 沖 溶 液 pH值 的 因 素 pH值 決 定 于 緩 沖 系 中 共 軛 酸 的 Ka 和 緩 沖 比 即 共 軛堿 共 軛 酸 。 同 一 緩 沖 系 ， pH值 只 決 定 于 緩 沖 比 。 B- HB=1時 ， 則 pH = pKa 。 少 量 稀 釋 ， pH值 不 變 ； 大 量 稀 釋 ， pH會 變 化 。 三 緩 沖 容 量（ 一 ） 緩 沖 容 量衡 量 緩 沖

16、 能 力 大 小 的 尺 度 。dpHd a(b)V n 值 愈 大 ， 溶 液 的 緩 沖 能 力 愈 大 。 （ 二 ） 影 響 緩 沖 容 量 的 因 素 緩 沖 溶 液 的 總 濃 度 。 C大 ， 也 大 緩 沖 溶 液 的 緩 沖 比 。 緩 沖 比 為 1， 最 大 （ 三 ） 緩 沖 范 圍pH= pKa 1 有 效 緩 沖 范 圍緩 沖 比 1： 1時 ， 最 大 ， pH = pKa。緩 沖 比 大 于 10： 1或 小 于 1： 10時 ， 緩 沖 溶 液已 失 去 緩 沖 能 力 。不 同 緩 沖 系 ， pK a不 同 緩 沖 范 圍 不 同 。 四 緩 沖 溶 液

17、的 配 制 配 制 的 原 則 和 方 法條 件 ： 1. 配 好 的 緩 沖 液 符 合 預(yù) 期 pH值 。 2. 要 有 較 大 的 。原 則 ： 1. 選 擇 合 適 緩 沖 系 。 2. 適 當(dāng) 總 濃 度 ， C在 0.05 0.2molL -1。 3. 計 算 所 需 緩 沖 系 的 量 。 4. pH計 校 正 。 練 習(xí) ： 若 配 制 pH為 5.00緩 沖 液 500ml， 現(xiàn) 有 6molL-1的HAc34.0ml， 問 需 加 入 NaAc3H2O晶 體 多 少 克 ？ 如 何 配 ？ 如 加入 2molL-1NaOH溶 液 ， 需 多 少 ml? （ 需 NaAc3H

18、2O晶 體 49.4g。 需 NaOH溶 液 65.3ml。 ） 1.有較大的緩沖能力: c 較大(0.011molL-1);pH pKa, 即ca cb1 1H Ac NaAc : pKa=4.76 (pH 45.5)NH 4OH NH 3: pKb=4.75 (pH 8 10 )(CH 2)6N4 (CH 2)6N4H +: pKb=8.87 (pH 4.5 6 )2.不干擾測定(EDTA滴定Pb 2+,不用H Ac-Ac-)。 常 用 緩 沖 溶 液 緩 沖 溶 液 pKa 緩 沖 范 圍氨 基 乙 酸 +HCl 2.35 1.5 3.0氯 乙 酸 +NaOH 2.86 2 3.5甲 酸

19、 +NaOH 3.77 3 4.5HAc+NaAc 4.76 4 5.5六 次 甲 基 四 胺 +HCl 5.13 4.5 6.0H 2PO4-+HPO42- 7.21 6.5 8三 羥 甲 基 甲 胺 +HCl 8.21 7.5 9硼 砂 (H3BO3+H2BO3-) 9.24 8.5 10NH4+NH3 9.25 8.5 10 五 緩 沖 溶 液 在 醫(yī) 學(xué) 上 的 意 義血 液 pH=7.35 -7.45， 由 多 種 緩 沖 對 起 作 用 。其 中 濃 度 最 高 ， 緩 沖 能 力 最 大 。 323 COHHCO / (從 腎 臟 排 出 ) H +H CO3- H 2CO3 H

20、 2O CO2+ (由肺呼出) K1 K2抗 酸 成 分 抗 堿 成 分 正 常 血 漿 內(nèi) ， 緩 沖 比 為 1201.224CO HCO溶解2 3 碳 酸 緩 沖 系 pH值 計 算 公 式 : 溶 解CO HCOlgppH 2 3a1 K 酸 中 毒 ： pH 7.456.1 標(biāo) 準(zhǔn) 緩 沖 溶 液 用 來 校 正 pH 計 ， 在 一 定 溫 度 下 有 準(zhǔn) 確 pH 值 的 溶 液 ， 其pH 值 由 實 驗 測 定 。 理 論 上 計 算 此 類 溶 液 的 pH 值 時 ， 必須 考 慮 離 子 強 度 的 影 響 。 重 要 的 緩 沖 溶 液 緩 沖 溶 液 選 擇 原 則

21、 ： 緩 沖 溶 液 對 測 量 過 程 應(yīng) 沒 有 干 擾 ； 所 需 控 制 的 pH 應(yīng) 在 緩 沖 溶 液 的 緩 沖 范 圍 內(nèi) ； 有 足 夠 的 緩 沖 容 量 ； 無 污 染 ， 價 格 便 宜 全 域 緩 沖 溶 液 ： 有 很 寬 pH 范 圍 ， 一 般 由 幾 種 不 同 pKa（ 一元 或 多 元 酸 及 其 共 軛 堿 ） 物 質(zhì) 混 合 而 成 。 例 如 伯 瑞 坦 -羅 賓森 （ Britton-Robinson） 是 由 磷 酸 、 硼 酸 和 醋 酸 混 合 成 ， 向其 中 加 入 不 同 量 的 氫 氧 化 鈉 可 以 組 成 pH 范 圍 很 寬 的 緩 沖 溶液 ， pH 1.811.9； 如 檸 檬 酸 和 磷 酸 氫 二 鈉 按 不 同 比 例 混 合 ， 可 得 pH 28