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时间:2018-10-10
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1、第六章酸碱平衡§1.1酸碱理论§1.2水的质子自递平衡§1.3弱酸弱碱电离平衡§1.4缓冲溶液例如:H3PO4的电离分三步进行二、多元弱酸、弱碱的电离平衡凡是能释放出两个或更多的质子的弱酸称为多元弱酸。如H2CO3、H3PO4。他们在水中分步电离出多个质子,称分布电离或逐级电离。酸对应共轭碱Ka1Kb3H3PO4H2PO4-HPO42-PO43-Ka3Kb1HPO42-H2PO4-Ka2Kb2Ka1>>Ka2>>Ka3如果只是计算多元弱酸溶液中H+浓度,通常只考虑第一步电离,若需计算第二、第三步电离的其它物种的浓度,则需考虑第二或第三步电离平衡。
2、因此,对于多元弱酸溶液可归纳为:(1)当多元弱酸的Ka1>>Ka2>>Ka3,Ka1/Ka2>102时,可当作一元弱酸处理,Ka1可作为衡量酸强度的标志。(3)多元酸第二步以后离解所得共轭碱的浓度都很低,若需大量的这些离子,不能依靠多元酸来提供,而要用相应的离子碱。(2)多元酸第二步离解出的共轭碱的浓度近似等于Ka2,它与酸的浓度关系不大。三、两性物质的电离平衡经常用到的两性物质有:HCO3-、H2PO4-、HPO42-、NH4Ac以及氨基酸(以NH3+·CHR·COO-为代表)等。两性物质在溶液中的质子转移平衡十分复杂,仅作有关近似计算的讨论。
3、两性物质的H+浓度近似计算公式(6-8)式中Ka为该酸式盐作为酸时的电离常数,Ka’为该酸式盐作为碱时的电离常数,c为酸式盐的浓度。当Kac≥20KW时,式中的KW可忽略,则(6-8a)当c≥20Ka’时,分母中的Ka’可忽略,则(6-8b)或(6-8)1.同离子效应在弱电解质水溶液中,加入与该弱电解质具有相同离子的可溶性强电解质时,使弱电解质的电离度减小的现象,称为同离子效应。平衡向左移动平衡向左移动HAC+H2OH3O++AC-NaACAC-+Na+NH3+H2OOH-+NH4+NH4++Cl-NH4Cl四、酸碱电离平衡的移动2.盐效应在弱电
4、解质水溶液中,加入与该弱电解质没有相同离子的可溶性强电解质时,使弱电解质的解离度增大的现象,称为盐效应。HAc+H2OH3O++Ac-NaClNa++Cl-NaCl电离出众多的正、负离子,聚集在弱电解质HAc电离出的正、负离子周围形成离子氛,使平衡向右移动,达到新的平衡时,离子浓度乘积与分子浓度的比值不再是常数,此时要用活度代替浓度代入到电离平衡关系式中,才得到常数。能够对抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释,而保持其pH基本不变的作用,称为缓冲作用(bufferaction)。具有缓冲作用的溶液称为缓冲溶液(buffersolution)。§6.4缓
5、冲溶液1.定义:2.组成:共轭酸及其对应的共轭碱两种物质。如:HAc—NaAcNH3—NH4ClNaH2PO4—Na2HPO4组成缓冲溶液的两种物质合称为缓冲系(buffersystem)或缓冲对(bufferpair)。3.缓冲作用机理以HAc—NaAc缓冲系为例:该溶液的特点:HAc分子多,Ac-离子多,H3O+少。还有一个质子转移平衡。在该溶液中主要存在下列平衡移动:(抗酸成分)平衡右移+H3O+平衡左移+OH-2H2O(抗碱成分)总之,由于缓冲溶液中同时含有大量的抗酸成分和抗碱成分,它们通过质子平衡的移动以达到消耗掉外来的少量强酸、强碱,
6、而保持溶液的pH基本不变的作用。二、缓冲溶液pH的计算亨德森-哈塞尔巴赫(Henderson-Hasselbalch)方程式(6-10a)(6-11a)(缓冲溶液pH值的最简计算公式)由公式可知影响缓冲溶液pH值的因素主要有两个:1.弱酸的解离常数Ka值。2.缓冲比c(B-)/c(HB)。同理,弱碱及其共轭酸组成缓冲溶液中OH-浓度的计算公式:(6-12)1、当c共轭碱/c弱酸为一定值时,则c共轭碱+c弱酸的总浓度越大,外加相同的一元强酸、或强碱的量后,比值变化越小,因此缓冲能力越大。缓冲比的影响因素:一般认为pH=pKa±1为缓冲作用的有效区间
7、,称为缓冲溶液的缓冲范围(buffereffectiverange)。不同的缓冲系,因各自弱酸的pKa不同,所以缓冲范围也各不相同。P1102、当c共轭碱+c弱酸为一定值时,原比值为1时,外加相同的一元强酸、或强碱的量后,比值变化越小,因此缓冲能力越大。因此,为了有较大的缓冲能力,除考虑有较大的总浓度外,还必须使c共轭碱/c弱酸在一定范围内,一般应控制在0.1至10之间,否则缓冲能力太小,起不到缓冲作用。缓冲溶液pH值计算公式的应用三、缓冲溶液的选择和配制配制方法和步骤:1.选择合适的缓冲系。使所需配制的缓冲溶液的pH在所选缓冲系的缓冲范围之内,
8、并尽量接近弱酸的pKa值,这样所配制的缓冲溶液可有较大的缓冲容量。如:配制pH为4.8的缓冲溶液,可选择HAc-NaAc缓冲系,因HAc
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