无机化学酸碱平衡缓冲溶液PPT课件

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当加水稀释时，溶液中的cH+减少，而解离度增加， 补充了cH+的减少，因而pH维持相对稳定。
当加入大量的酸、碱，溶液中的HAc或Ac-消耗殆 尽，就不再具有缓冲能力。所以缓冲溶液的缓冲能 力是有限的。如果外界条件的改变超过了该溶液的 缓冲能力，则溶液的pH不再维持稳定。
(2) 弱碱及其对应的盐—自学 (3) 多元酸的酸式盐及其对应的次级盐—自学
解：由公式
pH=pKa
+lg
[Ac- ] [HAc]
pH = 4.75 + lg（0.1/0.1）= 4.75
答：0.2mol/L HAc与0.2mol/L NaAc混合液的pH值为4.75
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【例】在100mL浓度各为0.10 mol/L的HAc和NaAc缓 冲溶液中，加入0.1mL 1mol/L的HCl溶液，计算pH如 何改变？（已知HAc的pKa=4.75。）
NaCl溶液中加入0.010 mol/ HCl，溶液的pH 由7变为2，ΔpH=5
0.10mol/L HAc-0.10mol/L NaAc溶液溶
液中加入0.010 mol/L HCl，溶液的pH
由4.75变为4.74，ΔpH=0.01
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结论 HAc-NaAc 混合溶液具有抵抗外来少量 强酸、强碱而保持pH基本不变的能力。
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3.作用原理 (1) 弱酸及其对应的盐—以HAc-NaAc缓冲体系为例
存在共轭酸碱对HAc-Ac-
HAc是共轭酸，释放质子 Ac-是共轭碱，结合质子
解离平衡：
NaAc是强电解质完全解离，HAc 为弱酸，有同离子效应，降低了
HAc NaAc
H+ + Ac-
HAc的解离度，使HAc仅发生微弱 解离。在混合溶液中cHAc（来自弱
无机化学酸碱平衡缓冲溶液
食物本身是酸性或碱性,不代表摄入体内的PH值是一定的。 林秀红说,多数碱性食物摄入体内表现为碱性,但也有的碱 性或降低,甚至变为酸性。以牛奶为例,钙离子燃烧之后的 灰分,遇水生成氢氧化物,是强碱。可是在人体中,90%以上 的钙都是以固体的形式存在,碱性虽强,却体现不出来。
同理,肉类属于呈酸性食物,其主要营养成分是蛋白质。 蛋白质中的氮元素在我们体内则大部分以氨基酸的形式存 在,并且是很多生物碱的中心原子,那么在体内它可以起到 提高pH值的作用。肉本身是酸性的,但多数进入体内的酸 性很小,甚至变为碱性。
c(HAc) ≈ ca
c(Ac-) ≈ cb
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上式又可近似为：
pH
=
pK a－lg
Cb Ca
缓冲溶液的pH取决于缓冲对中弱酸的解离常 数Ka和和缓冲液中的缓冲比；
对于同一缓冲溶液， Ka相同，其pH只取决于 缓冲比。当缓冲比等于1（即cb=ca）时，缓冲溶 液的pH=pKa。
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【例】等体积的0.2mol/L HAc与0.2mol/L NaAc混合， 计算其 pH值。（已知HAc的pKa=4.75）
共轭酸
HH++ + H共C轭O碱3-
抗碱成分
抗酸成分
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在HAc-NaAc缓冲体系中加入少量酸（如盐酸）时，溶液 中大量的Ac-与H+结合生成HAc，同时其解离平衡左移。 当建立新平衡时，cHAc略有增加， cAc-略有减少，而溶液 中cH+几乎不变。所以NaAc是缓冲溶液的抗酸成分。
抗酸离子反应方程式： Ac- + H+
HAc
在该缓冲体系中加入少量强碱，增加的OH-与溶液中的H+ 结合生成H2O，H+浓度的减少使得HAc的解离平衡右移， 以补充H+的减少。建立新平衡时，cHAc略有减少， cAc-略 有增加，而溶液pH几乎不变。所以HAc是缓冲溶液的抗 碱成分。
抗碱离子反应方程式： OH- + HAc
Ac- + H2O
Na+ + Ac- 酸）和cAc-（主要来自NaAc）都较
大，存在HAc的解离平衡。
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加入少量H+ ，它与Ac-结合生成 HAc，平衡向左移动;
HAc + H2O
H+ 3O+ + Ac-
OH-
H2O
加入少量OH- ，它与H+结合生成 水，平衡向右移动 。
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B-
CO2 + H2O
H2CO3
解：(1) 原缓冲溶液的pH为：
pH

pK a

lg
[Ac ] [HAc]

4.75

lg
0.10 0.10

4.75
(2) 加入HCl溶液后， HCl浓度变为
HCl 1 0.1 0.001mol L1
100 0.1
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此时发生反应：HCl + NaAc = HAc + NaCl 则：[HAc] = 0.1 + 0.001= 0.101 mol/L
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二、缓冲溶液pH值的计算 对于弱酸及其盐体系：
HA + H2O
A- + H3O+
Ka

[H3O ][A ] [HA]
[H3O ]

Ka[HA] [A ]
[A ]
Baidu NhomakorabeapH

pKa

lg [HA]
缓冲比
上式称为亨德森-哈塞巴赫方程，又称缓冲公式。 式中，HA是弱电解质，加之共轭碱(A-)的同离子 效应，致使HA的解离度更小，故平衡时：
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一、缓冲溶液的组成和作用原理
实验
样品1：0.10 mol·L-1 NaCl溶液 样品2：含 HAc 和 NaAc 均为
0.10 mol·L-1的混合溶液 操作：滴加强酸 HCl 至
c(HCl)=0.010 mol·L-1 观察现象：pH的变化
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0.10mol/L NaCl溶液 0.10mol/LHAc-0.10 mol/L NaAc溶液
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1. 定义 能够抵抗外加少量酸碱或水的稀释， 而 保持pH基本不变的溶液称为缓冲溶液。
2. 组成
抗碱组份 —— 抗酸组分
弱酸及对应的盐 弱碱及对应的盐 酸式盐及其次级盐溶液
HAc ── NaAc NH4Cl ── NH3·H2O NaH2PO4 ── Na2HPO4
缓冲溶液具有缓冲作用，是因为缓冲溶液中含有 共轭酸碱对的两种物质，即抗碱组分和抗酸组分， 通常把这两种组分称为缓冲对或缓冲系。
[Ac-] = 0.1 – 0.001= 0.099 mol/L 代入公式，得 ：
pH 4.75 lg 0.099 4.75 0.01 4.74 0.101
溶液的pH比原来降低了约0.01单位，几乎未改变。 而若向纯水中加入，则改变约4个单位。