無機化學酸堿平衡緩沖溶液

關于無機化學酸堿平衡緩沖溶液第一頁，共二十二頁，2022年，8月28日第2頁食物本身是酸性或堿性,不代表攝入體內(nèi)的PH值是一定的。林秀紅說,多數(shù)堿性食物攝入體內(nèi)表現(xiàn)為堿性,但也有的堿性或降低,甚至變?yōu)樗嵝浴Ｒ耘Ｄ虨槔?鈣離子燃燒之后的灰分,遇水生成氫氧化物,是強堿。可是在人體中,90%以上的鈣都是以固體的形式存在,堿性雖強,卻體現(xiàn)不出來。

同理,肉類屬于呈酸性食物,其主要營養(yǎng)成分是蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)中的氮元素在我們體內(nèi)則大部分以氨基酸的形式存在,并且是很多生物堿的中心原子,那么在體內(nèi)它可以起到提高pH值的作用。肉本身是酸性的,但多數(shù)進入體內(nèi)的酸性很小,甚至變?yōu)閴A性。第二頁，共二十二頁，2022年，8月28日第3頁實驗

樣品1：0.10mol·L-1NaCl溶液樣品2：含HAc

和NaAc

均為0.10mol·L-1的混合溶液操作：滴加強酸

HCl

至c(HCl)=0.010mol·L-1

觀察現(xiàn)象：pH的變化一、緩沖溶液的組成和作用原理第三頁，共二十二頁，2022年，8月28日第4頁0.10mol/LNaCl溶液NaCl溶液中加入0.010mol/HCl，溶液的pH由7變?yōu)?，ΔpH=50.10mol/LHAc-0.10mol/LNaAc溶液0.10mol/LHAc-0.10mol/LNaAc溶液溶液中加入0.010mol/LHCl，溶液的pH由4.75變?yōu)?.74，ΔpH=0.01第四頁，共二十二頁，2022年，8月28日第5頁結論

HAc-NaAc

混合溶液具有抵抗外來少量強酸、強堿而保持pH基本不變的能力。第五頁，共二十二頁，2022年，8月28日第6頁1.定義能夠抵抗外加少量酸堿或水的稀釋，而保持pH基本不變的溶液稱為緩沖溶液。2.組成抗堿組份——抗酸組分弱酸及對應的鹽

HAc──NaAc弱堿及對應的鹽

NH4Cl──NH3·H2O酸式鹽及其次級鹽溶液

NaH2PO4──Na2HPO4緩沖溶液具有緩沖作用，是因為緩沖溶液中含有共軛酸堿對的兩種物質(zhì)，即抗堿組分和抗酸組分，通常把這兩種組分稱為緩沖對或緩沖系。第六頁，共二十二頁，2022年，8月28日第7頁(1)弱酸及其對應的鹽—以HAc-NaAc緩沖體系為例存在共軛酸堿對HAc-Ac-

Ac-是共軛堿，結合質(zhì)子HAc是共軛酸，釋放質(zhì)子解離平衡：HAcH++Ac-NaAcNa++Ac-NaAc是強電解質(zhì)完全解離，HAc為弱酸，有同離子效應，降低了HAc的解離度，使HAc僅發(fā)生微弱解離。在混合溶液中cHAc（來自弱酸）和cAc-（主要來自NaAc）都較大，存在HAc的解離平衡。3.作用原理第七頁，共二十二頁，2022年，8月28日第8頁加入少量OH-

，它與H+結合生成水，平衡向右移動。HAc+H2OH3O++Ac-

+OH-H2O

加入少量H+

，它與Ac-結合生成

HAc，平衡向左移動;第八頁，共二十二頁，2022年，8月28日第9頁抗酸成分抗堿成分CO2+H2OB-共軛酸共軛堿H2CO3H+

+

HCO3-H+第九頁，共二十二頁，2022年，8月28日第10頁抗酸離子反應方程式：Ac-+H+HAc在HAc-NaAc緩沖體系中加入少量酸（如鹽酸）時，溶液中大量的Ac-與H+結合生成HAc，同時其解離平衡左移。當建立新平衡時，cHAc略有增加，cAc-略有減少，而溶液中cH+幾乎不變。所以NaAc是緩沖溶液的抗酸成分?？箟A離子反應方程式：OH-+HAcAc-+H2O在該緩沖體系中加入少量強堿，增加的OH-與溶液中的H+結合生成H2O，H+濃度的減少使得HAc的解離平衡右移，以補充H+的減少。建立新平衡時，cHAc略有減少，cAc-略有增加，而溶液pH幾乎不變。所以HAc是緩沖溶液的抗堿成分。第十頁，共二十二頁，2022年，8月28日第11頁當加水稀釋時，溶液中的cH+減少，而解離度增加，補充了cH+的減少，因而pH維持相對穩(wěn)定。當加入大量的酸、堿，溶液中的HAc或Ac-消耗殆盡，就不再具有緩沖能力。所以緩沖溶液的緩沖能力是有限的。如果外界條件的改變超過了該溶液的緩沖能力，則溶液的pH不再維持穩(wěn)定。(2)弱堿及其對應的鹽—自學(3)多元酸的酸式鹽及其對應的次級鹽—自學第十一頁，共二十二頁，2022年，8月28日第12頁二、緩沖溶液pH值的計算對于弱酸及其鹽體系：HA+H2OA-+H3O+上式稱為亨德森-哈塞巴赫方程，又稱緩沖公式。式中，HA是弱電解質(zhì)，加之共軛堿(A-)的同離子效應，致使HA的解離度更小，故平衡時：緩沖比c(HAc)≈cac(Ac-)≈cb第十二頁，共二十二頁，2022年，8月28日第13頁上式又可近似為：

緩沖溶液的pH取決于緩沖對中弱酸的解離常數(shù)Ka和和緩沖液中的緩沖比；對于同一緩沖溶液，Ka相同，其pH只取決于緩沖比。當緩沖比等于1（即cb=ca）時，緩沖溶液的pH=pKa。第十三頁，共二十二頁，2022年，8月28日第14頁【例】等體積的0.2mol/LHAc與0.2mol/LNaAc混合，計算其pH值。（已知HAc的pKa=4.75）pH=4.75+lg（0.1/0.1）=4.75解：由公式答：0.2mol/LHAc與0.2mol/LNaAc混合液的pH值為4.75第十四頁，共二十二頁，2022年，8月28日第15頁解：(1)原緩沖溶液的pH為：【例】在100mL濃度各為0.10mol/L的HAc和NaAc緩沖溶液中，加入0.1mL1mol/L的HCl溶液，計算pH如何改變？（已知HAc的pKa=4.75。）(2)加入HCl溶液后，HCl濃度變?yōu)榈谑屙?，共二十二頁?022年，8月28日第16頁溶液的pH比原來降低了約0.01單位，幾乎未改變。而若向純水中加入，則改變約4個單位。則：[HAc]=0.1+0.001=0.101mol/L[Ac-]=0.1–0.001=0.099mol/L此時發(fā)生反應：HCl+NaAc=HAc+NaCl代入公式，得：第十六頁，共二十二頁，2022年，8月28日第17頁三、緩沖溶液的配制

選擇適當?shù)木彌_對原則：

緩沖溶液的pH應該落在pKa-1<pH<pKa+1之間，并盡量接近共軛酸的pKa，這樣所配緩沖溶液具有較大的緩沖容量。欲配制的緩沖溶液的pH值應選擇的緩沖組分第十七頁，共二十二頁，2022年，8月28日第18頁

所選擇的緩沖對不能與反應物或生成物發(fā)生作用，藥用緩沖溶液還必須考慮是否有毒性等。

緩沖溶液的總濃度控制在0.1~0.5mol/L之間較適宜

為了使緩沖溶液具有較大的緩沖容量，應盡量使緩沖比接近于1。并計算出所需共軛酸、堿的量。

用精密pH試紙或pH計對緩沖溶液的pH進行校正。第十八頁，共二十二頁，2022年，8月28日第19頁緩沖溶液在醫(yī)學上的意義

在人體內(nèi)緩沖溶液非常重要。人體內(nèi)的pH只所以能保持在7.35~7.45之間，是因為人體內(nèi)存在多種緩沖對。人體血液中存在的主要緩沖對有：血漿中：H2CO3-HCO3-；H2PO4--HPO42-；血漿蛋白酸-血漿蛋白鹽研究證明：在這些主要緩沖對中，H2CO3-HCO3-共軛酸堿對在血液中濃度最高，緩沖能力最大，對維持血液正常的pH起著決定性的作用。第十九頁，共二十二頁，2022年，8月28日第20頁【例】在研究酸雨造成某低土壤酸化問題時，需要pH=10.00的碳酸鹽緩沖溶液，在500mL0.20mol/L的NaHCO3中，需要加入多少克碳酸鈉來配制？已知：H2CO3的Ka1=4.30×10-7；Ka2=5.62×10-11；解：該緩沖溶液中：n(HCO3-)=0.2×0.5=