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文檔簡介
同離子效應(yīng)和緩沖溶液第一頁,共十六頁,編輯于2023年,星期二
試分析在NH3溶液中加入NaOH或NH4Cl時,能否使NH3的解離平衡發(fā)生移動?NH3的解離度如何變化?想一想NH3+H2O
NH4++OH-這種在弱酸(或弱堿)溶液中加入具有相同離子的易溶強電解質(zhì),而使弱酸(或弱堿)解離度降低的現(xiàn)象,稱為同離子效應(yīng)。第二頁,共十六頁,編輯于2023年,星期二【例4-4】在0.10mol/LHAc溶液中,加入少量NaAc晶體(其體積忽略不計),使其濃度為0.10mol/L,計算該混合溶液的H+濃度、pH和HAc的解離度。解設(shè)平衡時,已解離的HAc相對濃度為x’,則NaAcNa++Ac-HAcH++Ac-初始濃度/(mol/L)0.1000.10平衡濃度/(mol/L)0.10-x’
x’0.10+x’由于同離子效應(yīng)使HAc的解離度變的更小,因此可作如下近似處理第三頁,共十六頁,編輯于2023年,星期二比較【例4-1】和【例4-4】的計算結(jié)果,得知同離子效應(yīng)可使弱電解質(zhì)的解離度顯著降低。
由附錄一查得,=1.75×10-5,則[H+]=x′==1.75×10-5則c(H+)=1.75×10-5mol/LpH=-lg[H+]=-lg(1.75×10-5)=4.8第四頁,共十六頁,編輯于2023年,星期二從上述過程可以總結(jié)出,在弱酸-共軛堿溶液中,[H+]近似計算式(4-9)
(4-10)
則
第五頁,共十六頁,編輯于2023年,星期二同理,可以推導(dǎo)出弱堿-共軛酸溶液中[OH-]近似計算式為(4-11)則(4-12)第六頁,共十六頁,編輯于2023年,星期二4.3.2緩沖溶液能保持溶液pH基本不變的溶液,稱為緩沖溶液。緩沖溶液的緩沖作用:夠抵抗少量外加強酸、強堿或適度稀釋,而使溶液的pH無明顯變化的作用。
2.緩沖作用原理
第七頁,共十六頁,編輯于2023年,星期二下列各組物質(zhì)中,不能用來制備緩沖溶液的是A.NH4Cl和NH3·H2OB.NaAc和HAcC.NaH2PO4和Na2HPO4D.NaOH和Na2CO3想一想第八頁,共十六頁,編輯于2023年,星期二在由HAc-NaAc構(gòu)成的緩沖溶液中,NaAc完全解離,而HAc存在如下解離平衡HAcH++Ac-
NaAcNa++Ac-
Ac-和HAc分子分別稱為抗酸組分和抗堿組分。
緩沖作用原理第九頁,共十六頁,編輯于2023年,星期二緩沖溶液中的H+相對濃度和pH可按式(4-9)、(4-10)計算。當適度稀釋緩沖溶液時,由于HAc和Ac-的濃度同時降低,c(HAc)與c(Ac-)的比值(即c酸/c共軛堿)基本不變,因此,溶液中的H+濃度基本不變,pH穩(wěn)定。想一想
NH4Cl-NH3溶液是如何發(fā)揮緩沖作用的?指出其抗酸組分和抗堿組分。第十頁,共十六頁,編輯于2023年,星期二注意:緩沖溶液的緩沖作用有的一定的范圍,當加入的強酸和強堿的量超過了緩沖對的抗酸和抗堿的能力或過度稀釋時,則溶液會失去緩沖作用。第十一頁,共十六頁,編輯于2023年,星期二【例4-5】計算20mL0.20mol/LHAc和30mL0.20mol/LNaAc混合溶液pH。解稀溶液混合體積有加合性,由于NaAc在溶液中完全解離,故由附錄一查得,=1.75×10-5第十二頁,共十六頁,編輯于2023年,星期二則pH=4.9
3.緩沖范圍緩沖溶液的緩沖能力有限,當共軛酸堿對的濃度之比(即c酸/c共軛堿)為1∶1時,緩沖溶液的緩沖能力最大。通常,c酸/c共軛堿=0.1~10時,緩沖溶液具有明顯的緩沖能力,此時(4-13)該pH范圍稱為緩沖溶液的有效緩沖范圍,簡稱緩沖范圍。(4-10)
第十三頁,共十六頁,編輯于2023年,星期二選擇和配制緩沖溶液時,首先要參考緩沖范圍,選擇合適的共軛酸,使落在緩沖范圍之內(nèi),然后通過調(diào)節(jié)共軛酸堿對的濃度比(c酸/c堿)來達到要求?!纠?-6】用10mL6.0mol/LHAc溶液,配制pH=4.5的HAc-NaAc緩沖溶液100mL,需稱取NaAc?3H2O多少克?解由附錄一查得,=1.75×10-5。因為所以第十四頁,共十六頁,編輯于2023年,星期二配制的緩沖溶液中,HAc的濃度為
則n(NaAc·3H2O)=n(Ac-)=3.0mol/L×0.1L=0.3molm(NaAc·3H2O)=n(NaAc·3H2O)M(NaAc·3H2O)m(NaAc·3H2O)=0.3mol×136g/mol=40.8g第十五頁,共十六頁,編輯于2023年,星期二
選擇:
1.欲配制pH=3的緩沖溶液,選擇下列那種物質(zhì)與其共軛酸(或共軛堿)的混合溶液比較合適()。A.HCOOH(=1.77×10-4)B.HAc(=1.75×10-5)C.NH3(=1.8×10-5)D.HCN(=6.2×10-10)
2.當共軛酸堿對的濃度之比為何值時,其溶液具有有效緩沖能力。()
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