H值计算和缓冲溶液

第三节酸碱溶液中H+浓度的计算及PH值的计算,一、强酸（强碱）溶液,强酸（强碱）在溶液中全部解离，但浓度低时需考虑水的解离,精确式,HClH+Cl-H2OH+OH-,当C10-6mol/L，忽略水的解离,质子条件,近似式,1、一元强酸（C）,2一元强碱（C）,NaOHNa+OH-H2OH+OH,精确式,近似式,当C10-6mol/L，忽略水的解离,质子条件,3.二元强酸溶液,如1.0molL-1HCl溶液，H+=1.0molL-1，pH=0.00；,当浓度很稀时，需用精确式计算，如1.010-7molL-1HCl，H+=1.610-7，pH=6.80,当C10-6mol/L，忽略水的解离,二一元弱酸（弱碱）溶液,质子条件（弱酸HA）：H+=A-+OH-,精确式,(1),(2),1一元弱酸溶液(Ca),(3),(4),(4a),(4b),近似式,(1)式中，若KaHA20Kw，Kw可忽略；又弱酸Ka较小，则可用KaHAKaca20Kw来判断。即当Kaca20Kw,ca/Ka400时，Kw忽略，得：此时HA=cH+，则,(1),若平衡时H+c，则c-H+c，由式(4)得：,(5),最简式,若Kaca20Kw，但ca/Ka400，则不能忽略水的解离，HAca，得：,(6),2一元弱碱溶液（Cb）,(1)Kbcb20Kw,cb/Kb400，采用最简式计算：例2计算0.10molL-1一氯乙酸溶液的pH？解：Ka=1.4010-3，cKa20Kw，c/Ka20Kw，c/Kb400，用最简式计算：,例5计算1.010-4molL-1NaCN溶液的pH？解：CN-是HCN的共轭碱，Ka=6.210-10，Kb=Kw/Ka=1.610-5，cKb20Kw，但c/Kb400，用近似式计算：,三多元酸（碱）溶液,例6室温时，H2CO3饱和溶液的浓度约为0.040molL-1，计算溶液的pH？解：,按最简式计算,例7计算0.10molL-1H2C2O4溶液的pH？解：,按近似式计算,精确式,弱酸HA和HB的混合溶液，质子条件为：H+=A-+B-+OH-,(1),四弱酸混合溶液,所以：,例计算0.10molL-1HF和0.20molL-1HAc混合溶液的pH？解：KHF=6.610-4，KHAc=1.810-5，用近似式计算，得：pH=2.08,五两性物质溶液,酸式盐（如NaHA）质子条件：H+H2A=A2-+OH-,(1),精确式,(1)cKa220Kw,c20Ka1,通常Ka1、Ka2都比较小，故溶液里的HAc,(2)cKa220Kw,c20Ka1,(3)cKa220Kw,c20Ka1,计算0.10molL-1NaHCO3溶液的pH解：,第四节缓冲溶液,一、缓冲溶液和缓冲作用原理二、缓冲溶液的pH值三、缓冲容量四、缓冲溶液的配制五、缓冲溶液在医学上的意义,一缓冲溶液和缓冲作用原理,（一）缓冲作用和缓冲溶液,缓冲作用：抵抗少量强酸、强碱或稀释的影响，pH值不变。,缓冲溶液具有缓冲作用的溶液。,（二）缓冲溶液的组成,具有足够浓度的共轭酸碱对缓冲对。如：HAc-Ac-、NH4+-NH3,酸抗碱成分；碱抗酸成分。,1）弱酸及其对应盐：HAcNaAc2）酸式盐及其次级盐：NaH2PO4Na2HPO43）弱碱及其对应盐：NH4ClNH3,问题：1.H2CO3和Na2CO3能否组成缓冲对？,2.1molL-1NaOH和1molL-1HAc等体积混合，有否缓冲作用？3.1molL-1NaOH和2molL-1HAc等体积混合，有否缓冲作用？,否。如H2CO3NaHCO3，NaHCO3Na2CO3均可。,否。因全部生成NaAc。,有。HAcNaAc组成缓冲对。,（三）缓冲溶液的作用原理,以HAc-NaAc为例：,加少量H+，平衡，使H+，pH值几乎不变。,抗酸成分,加少量OH-，平衡，补充减少的H+，pH值几乎不变。,抗碱成分,加少量水，H+、Ac-，同离子效应，平衡，pH值几乎不变。,二缓冲溶液的pH值,HBNaB缓冲溶液,近似计算公式,共轭碱,共轭酸,对不同缓冲对，会正确使用Ka。,如：NaH2PO4Na2HPO4，Ka是H3PO4的Ka2。NH3NH4Cl，Ka是NH4+的离解常数。,缓冲溶液的pH值取决于Ka及缓冲比（B-/HB）,加水稀释，缓冲比不变，pH也不变抗稀释。,练习：取0.1molL-1H3PO450ml和0.1molL-1NaOH70ml混合，求溶液pH值。(已知H3PO4的pKa1=2.12；pKa2=7.21；pKa3=12.67),解：,NaH2PO4Na2HPO4组成缓冲对,=7.21+lg2/3=7.03,二、影响缓冲溶液pH值的因素,pH值决定于缓冲系中共轭酸的Ka和缓冲比即共轭碱共轭酸。同一缓冲系，pH值只决定于缓冲比。B-HB=1时，则pH=pKa。少量稀释，pH值不变；大量稀释，pH会变化。,三缓冲容量,（一）缓冲容量,衡量缓冲能力大小的尺度。,值愈大，溶液的缓冲能力愈大。,（二）影响缓冲容量的因素,缓冲溶液的总浓度。C大，也大缓冲溶液的缓冲比。缓冲比为1，最大,（三）缓冲范围,pH=pKa1有效缓冲范围,缓冲比1：1时，最大，pH=pKa。,缓冲比大于10：1或小于1：10时，缓冲溶液已失去缓冲能力。,不同缓冲系，pKa不同缓冲范围不同。,四缓冲溶液的配制,配制的原则和方法,条件：1.配好的缓冲液符合预期pH值。2.要有较大的。,原则：1.选择合适缓冲系。2.适当总浓度，C在0.050.2molL-1。3.计算所需缓冲系的量。4.pH计校正。,练习：若配制pH为5.00缓冲液500ml，现有6molL-1的HAc34.0ml，问需加入NaAc3H2O晶体多少克？如何配？如加入2molL-1NaOH溶液，需多少ml?,（需NaAc3H2O晶体49.4g。需NaOH溶液65.3ml。）,1.有较大的缓冲能力:c较大(0.011molL-1);pHpKa,即cacb11,HAcNaAc:pKa=4.76(pH45.5)NH4OHNH3:pKb=4.75(pH810)(CH2)6N4(CH2)6N4H+:pKb=8.87(pH4.56),2.不干扰测定(EDTA滴定Pb2+,不用HAc-Ac-)。,常用缓冲溶液,五缓冲溶液在医学上的意义,血液pH=7.35-7.45，由多种缓冲对起作用。,其中浓度最高，缓冲能力最大。,抗酸成分,抗碱成分,正常血浆内，缓冲比为,碳酸缓冲系pH值计算公式:,正常血浆pH=7.4,酸中毒：pH7.45,6.1,标准缓冲溶液,用来校正pH计，在一定温度下有准确pH值的溶液，其pH值由实验测定。理论上计算此类溶液的pH值时，必须考虑离子强度的影响。,重要的缓冲溶液,缓冲溶液选择原则：缓冲溶液对测量过程应没有干扰；所需控制的pH应在缓冲溶液的缓冲范围内；有足够的缓冲容量；无污染，价格便宜