1、HCO3- + H2O H3O+ + CO32-,以HCO3-在水中作为酸时，质子传递反应为,(一) 两性阴离子溶液,当HCO3-在水中作为碱时，质子传递反应为,HCO3- + H2O OH- + H2CO3,两性物质溶液,Ka2,Kb=Kw/Ka1,当cKa2 20Kw 且c20Ka1 时,水的质子传递反应可以忽略。溶液中H+的近似计算公式为,考虑水质子传递反应,H2PO4-的计算H+的最简式,HPO42-的计算H+的最简式,计算0.20molL-1NaH2PO4溶液的pH值。已知H3PO4的pKa1=2.16，pKa2=7.21, pKa3=12.32,解： cKa2 20Kw 且c 20
2、Ka1,例3-14,符合近似公式计算条件，可按近似公式（3.17）计算,以NH4Ac为例,它在水中发生下列质子传递平衡,NH4+ + H2O NH3 + H3O+,Ac- + H2O HAc + OH-,Ka表示阳离子酸(NH4+)的解离常数;Ka表示阴离子碱(Ac-)的共轭酸(HAc)的解离常数;当c Ka20Kw ，且c 20Ka时，,或,由弱酸和弱碱组成的两性物质溶液,计算0.10molL1 NH4CN溶液的pH值。已知NH4+的Ka为5.5910-10，HCN的Ka为6.1710-10。,例3-14,解： cKa 20Kw 且c 20Ka ,氨基酸的通式为NH3+CHRCOO-，式中-
3、NH3+基团可给出质子，显酸性；-COO-基团可以接受质子，显碱性，故是两性物质。,氨基酸型两性物质溶液,Kb=2.2410-12,计算氨基酸水溶液中H+浓度的近似式与计 算NH4Ac的相似，即H+= ，,Ka =Kw/Kb=10-14/(2.2410-12)=4.4610-3,NH3+CH2COO-+H2O NH3+CH2COOH +OH-,Ka=1.5610-10,NH3+CH2COO-+H2O NH2CH2COO- + H3O+,以甘氨酸(NH3+CH2COO-)为例，它在水溶液中的质子传递平衡为,则在甘氨酸的水溶液中,所以 pH= lg(8.3410-7)= 6.08,小 节,1、掌握
4、酸碱理论 2、一元弱酸PH值的近似计算 3、二元弱酸PH值近似计算 当Ka1ca20Kw，时ca/Ka1 5003、两性物质PH值的近似计算公式,第五节 缓 冲 溶 液,一、缓冲溶液的组成和作用机制 二、缓冲溶液的PH计算 三、缓冲容量和缓冲范围 四、缓冲溶液的配置 五、缓冲溶液在医学上的意义,对比实验：,加0.01mol HCl 或加0.01mol NaOH pH基本不变（pH试纸检测）,定义：由弱酸及其共轭碱所组成的具有抵抗少量酸、碱或稀释而保持 pH 值基本不变的混合液，称为缓冲溶液。,缓冲溶液的这种抗酸、抗碱、抗稀释的作用称为缓冲作用。,缓冲溶液的组成和作用机制,缓冲对,缓冲溶液组成,
5、常见缓冲溶液的三种类型,(一)弱酸及其共轭碱,如： HAc/NaAc; H2CO3/NaHCO3,(二)弱碱及其共轭酸,如： NH3 H2O /NH4Cl；CH3NH2/CH3NH3+Cl-,(三)多元酸酸式盐及其共轭碱,如：NaHCO3/Na2CO3；NaH2PO4/Na2HPO4,以HAc-NaAc缓冲溶液为例（与酸作用）,少量H+,平衡向左移动,共轭碱是抗酸成分,缓冲溶液的作用原理,以HAc-NaAc缓冲溶液为例（与碱作用）：,少量OH-,平衡向右移动,共轭酸是抗碱成分,一元弱酸及其共轭碱组成的缓冲溶液,设NaAc的浓度为Cb，HAC的浓度为Ca,CHAc Ca CAc- Cb,(Hen
6、dersonHasselbalch方程式 ),NH4+ Ca NH3.H2OCb,弱碱与其共轭酸组成缓冲溶液,pH = 14 pOH,缓冲溶液pH值的计算公式(HendersonHasselbalch方程式 ),pKa ： 弱酸解离常数的负对数， HB和B-： 为平衡浓度。 B-/HB： 缓冲溶液的缓冲比， (buffer ratio) B-+HB： 缓冲溶液的总浓度。,pHpKa+lg pKa+lg,（1） 缓冲溶液的pH值取决于pKa值与缓冲比,缓冲溶液的性质：,（2） 对于一个给定的缓冲系来说，pKa值是一定的，pH值取决于缓冲比。,（3） 当缓冲比等于1时，pH = pKa。,（4）
7、缓冲溶液除具有抗酸、抗碱作用外，还具有抗稀释作用。,例：等体积的0.2mol/LHAc与0.2mol/LNaAc混合，计算其 pH值。 解：,pH = 4.75 +lg（0.1/0.1）= 4.75,Na2HPO4-Na3PO4缓冲溶液：,NaHCO3-Na2CO3缓冲溶液：,多元酸酸式盐与其共轭碱缓冲溶液,例：在浓度各为0.1mol/L 的1LHAc 和Ac-的混合溶液中分别加入0.01molHCl; 0.01mol NaOH(设体积不变)和稀释5倍后，问pH 值变化如何？,加酸后： HCl + NaAc = HAc + NaCl0.01 0.01,加碱后： NaOH + HAc = NaA
8、c + H2O0.01 0.01,稀释5倍后,pH = 4.75 + lg（0.09/0.11）= 4.66,pH = 4.75 + lg（0.11/0.09）= 4.84,pH = 4.75 + lg（0.02/0.02）= 4.75,解：原来的 pH = 4.75 lg 0.1/0.1 = 4.75,例：5ml 1mol/L NH3H2O和15ml0.2mol/LNH4Cl混合，计算混合液的pH. Kb = 1.76 10-5,解：混合后， c(NH3H2O)= 51/20 = 0 .25 (mol/L) c(NH4Cl) = 0.215/20 = 0.15 (mol/L),pOH = p
9、Kb + lg（Ca/Cb）= 4.75 + lg(0.15/0.25) =4.53 pH = 14 4.53 = 9.47,例：等体积的 0.2 mol/L NH3.H2O与0.05mol/L HCl混合，计算溶液的pH.,解： NH3.H2O + HCl = NH4Cl + H2Oc(NH4Cl)= 0.05/2= 0.025 (mol/L)c(NH3.H2O) = (0.2-0.05)/2 = 0.075 ( mol/L),pOH = 4.75 +lg(0.025/0.075) = 4.27 pH = 14 - 4.27 = 9.73,缓冲容量和缓冲范围,（一）缓冲容量缓冲容量是指使单位
10、体积(1L或lmL)的缓冲溶液的pH值改变1个单位时，所需加入一元强酸或一元强碱的物质的量(mol或mmol)。,例 在1L0.100molL-1HAc-0.100molL-1NaAc缓冲溶液中， 加入0.001molHCl或0.001mol NaOH，求缓冲容量。,解: (l)加入HCl时的缓冲容量: 加入HCl后，,HAc=0.100+0.001 =0.101(mol.L-1),Ac-=0.100-0.001 =0.099 (mol.L-1),(2)加入NaOH时的缓冲容量: 加入NaOH后，,HAc=0.100-0.001 =0.099(molL-1) Ac-=0.100+0.001=0
11、.101(molL-1),1.缓冲溶液的总浓度c总,2.与缓冲溶液的缓冲比有关,影响缓冲容量的因素,值极小,(最大),值极小,缓冲容量减弱,缓冲容量减弱,pH=pKa1,缓冲范围： pKa1 pH pKa1,pH=pKa1,pH=pKa,pH=pKa1,缓冲溶液的缓冲范围,缓冲溶液的配制,1选择适当的缓冲系所选缓冲系共轭酸的pKa值与所需pH值越接近越好。 2缓冲溶液要有适当的总浓度，在0.05-0.2 molL-1间为宜。 3、缓冲溶液的pH值落在所选缓冲对的pKa范围内。,所需共轭酸碱量的计算,当所用共轭酸和共轭碱浓度相等时,当所用共轭酸和共轭碱浓度不相等时,例 配制pH=5.10缓冲溶液
12、100mL，需0.10 molL-1HOAc和0.10 molL-1NaAc各多少毫升？,解：设需HAc溶液的体积为Va，NaAc溶液的体积为Vb Va + Vb =100 Va =100 - Vb,Vb=69mL，Va=3lmL 需0.10 molL-1HOAc 3lmL, 0.10 molL-1 NaOAc 69mL。,五、 缓冲溶液在医学上的意义,人体血液中的缓冲对主要有：,碳酸缓冲系中的抗酸成分HCO3-挥缓冲作用:,酸性物质进入血液时,HCO3-+ H+ H2CO3 CO2+ H2O,过多的CO2主要通过血红蛋白和氧合血红蛋白运送到肺部排出体外。,抗碱成分H2CO3离解出来的H+与之结合成极难离解的H2O。消耗的H+由H2CO3的离解来补充。,碱性物质进入血液时,H2CO3 HCO3- + H+,小 结,1、缓冲溶液的组成和作用机制 2、缓冲溶液的pH计算3、缓冲绒容量和缓冲范围4、缓冲溶液的配置,缓冲范围： pKa1 pH pKa1,下一次内容,第十二章 滴定分析 第一节 滴定分析概述 第二节 分析结果的误差和有效数字,
