第二章 分析化学中的化学平衡2_3.pdf

02468101214 -8 -4 0 -6 -2 pH lg c S C 四、 浓度对数图四、 浓度对数图酸碱体系0.01 HAc-NaAc 作法6.742.74 Ac- Ac-HAc HAc 02468101214 -8 -4 0 -6 -2 S C 2.746.74 T2 T1 H OH- 酸碱体系0.01 HAc-NaAc 作法 pH lg c 应用 1） 已知某 pH 值条件下，直接查出各型体的浓度对数值。 c 0.01 mol/L, pH 8 lg[HAc] -5.3 lg[Ac-] -2.0 2 估计化学计量点 pH 值。 T1 [Ac-] [H] 强酸滴定 Ac-计量点HAc时质子条件 [H] [Ac-] [OH-] T2 [HAc] [OH-] 强碱滴定 HAc 计量点Ac-质子条件 [H] [HAc] [OH-] 多元酸体系点多，直线分段斜率改变。 其他平衡体系浓度对数图 2 2 2 2- - - -3 3 3 3 缓冲溶液缓冲溶液缓冲溶液缓冲溶液 定义对溶液的酸度起稳定作用的溶液。 1向溶液中加入少量的强酸或强碱 2溶液中的化学反应产生少量的酸或碱 3溶液稍加稀释 组成 1浓度较大的弱酸及其共轭碱HAc-Ac- 浓度较大的弱碱及其共轭酸NH3-NH4 定义对溶液的酸度起稳定作用的溶液。 1向溶液中加入少量的强酸或强碱 2溶液中的化学反应产生少量的酸或碱 3溶液稍加稀释 组成 1浓度较大的弱酸及其共轭碱HAc-Ac- 浓度较大的弱碱及其共轭酸NH3-NH4 pH除由除由pKa决定外， 还由比值决定。 如果 决定外， 还由比值决定。 如果, 且都较大， 加入少量强酸碱 将不会改变比值。 且都较大， 加入少量强酸碱 将不会改变比值。 1≈ − A HA cc 一、缓冲作用一、缓冲作用 [HA] ][A lgpH ]A[ ]HA[ ][, ]HA[ ]][AH[ − − − a a a pK K HK HA H A- 2 强酸强碱溶液 pH12 3 两性物质 2 强酸强碱溶液 pH12 3 两性物质 二、缓冲容量二、缓冲容量 表示溶液抵御外来强酸碱的能力，用缓冲指 数β来衡量，定义 dpH dc dpH dc ba −β β与pH的关系 0.9 0.7 0.5 0.3 0.1 135791113 102β pH HAc-Ac- NH4-NH3 HOH- 什么样的组成什么样的组成β β有最大值有最大值 为了简单起见，在cHA中加入cb， [A-] cb [HA] cHA– cb 则 bHA b a cc c pKpH − lg b bHAb bbHA bHA b b b bHAb bHA b dc ccc ccc cc dc c dc ccdcd cc c ddpH 303. 2 1 303. 2 1 303. 2 1 lnln 303. 2 1 ln 303. 2 1 − − ⋅ − ⋅ −− − HAHAA HAHA bHAbb c cc ccc dpH dc δδβ303 . 2 ]A][HA[ 303 . 2 303 . 2 − 时有极值 有极值 5 . 0 0]1[303. 2 0 ]1 303. 2[ ,, 0 −− − AHA AAHA A HAAA A c d cd d d δδ δδ δ δδ δ β 即 [HA][A] 11, pHpKa时β有极值。 cHA 0.01时， mol/L108 . 501. 0576. 001. 05 . 05 . 0303. 2 3 max − β HAHA HA A CC C d d 576. 0 4 303. 2 020303. 2 max 2 2 2.6时，缓冲范围为两段缓冲溶液 pKa1 1 ； pKa2 1 即H2A/HA-; HA-/A2- 当△pKa 2.6时，缓冲范围为pKa1 - 1 至pKa2 1 四、缓冲溶液的有关计算四、缓冲溶液的有关计算 1. 缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制 〈例〉配制总浓度0.1 mol/L, pH 2.3的氯乙 酸缓冲溶液1升应加多少克NaOH g68. 0017. 00 .40 017. 0005. 0022. 0]H[]A[ ]H[]A[ 022. 0 1010 10 1 . 0 ]H[ 1 . 0]A[ A A 3 . 286. 2 86. 2 a a A HA −− − − −− − − c c K K cδ 解Mr 94.50，称取9.450 g，加入cNaOH cA 2. 缓冲容量2. 缓冲容量β的β的计算计算 〈例〉 由0.1 mol/L NH3H2O和0.1 mol/L NH4Cl 按体积31混合，求缓冲容量β。 解 根据β 2.303δHAδAcHA来计算 先计算pH值 043. 01 . 0 1010 10 1010 10 303. 2 74. 948. 026. 9 1 3 lg26. 9 ][NH ][NH lgH 26. 974. 9 26. 9 26. 974. 9 74. 9 4 3 −− − −− − β a pKp 3. 50 mL上述溶液pH由9.74改变到8.74时能抵御 多少盐酸 解 mmol6 . 250052. 0 052. 0 052. 0 1010 1 1010 1 101 . 0 ]H[ 1 ]H[ 1 a 73. 926. 973. 826. 9 26. 9 1a2a aHA AHAb ∆ − − − ∆∆ −−−− − c KK Kc ccδ 4．标准缓冲溶液 pH 的计算 〈例〉计算 0.05 mol/L 邻苯二甲酸氢钾的 pH 值。 标准值 pH 4.008。 解若不考虑离子强度的影响 18. 441. 595. 2 aa 101010]H[ 21 −−− ⋅KK 与标准值 pH 4.008 相差甚大 因此必须进行活度校正 KHA→KHA- 该溶液 I 0.05，485. 0 2 A − γ，因此 02. 4 41. 595. 2 A aa H 10 485. 0 10 ]H[ 2 21 − −− − γ γ KK 其他几种常用标准缓冲溶液及其 pH 值是 饱和酒石酸氢钾 3.557 0.025 mol/L KH2PO4 - 0.025 mol/L Na2HPO4 6.865 0.01 mol/L 硼砂 9.18 五．金属离子缓冲溶液五．金属离子缓冲溶液 类似地 ]MA[ ]A[ lglgM MA Kp 控制 ]MA[ ]A[ 可得到pM值稳定的溶液 〈例〉用EDTA如何配制pCa 6.0的溶液 解考虑Y有酸效应 ]MY[ ] Y[ lglgCa CaY Kp 缓冲容量最大[Y ] [MY] 则cY 2cCa，nEDTAnCa 21 6H 7 . 40 . 67 .10lg 0 . 6lglg 0 . 6lgCa YH YHCaY CaY − − p K Kp α α