吉林大学：《化学分析》课程教学资源（课件讲稿）第二章 分析化学中的化学平衡（3/3）

四、浓度对数图 酸碱体系 0.01 HAc-NaAc 作法 2.74 0 6.74 -2 lgc -4 -6 -8 0 2 46810 1214 pH

0 2 4 6 8 10 12 14 -8 -4 0 -6 -2 pH lg c S C 四、 浓度对数图 酸碱体系 0.01 HAc-NaAc 作法 2.74 6.74

酸碱体系 0.01 HAc-NaAc 作法 2.74 6.74 -2 HAc Ac lg c -4 OH -6 Ac T2 HAc -8 0 2 4 68 101214 pH

Ac - Ac - HAc HAc 0 2 4 6 8 10 12 14 -8 -4 0 -6 -2 S C 2.74 6.74 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 Ig[HAc]=-5.3 1g[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] T,[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

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

§2-3 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*

§2-3 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+

(2) 强酸强碱溶液pH12 (3) 两性物质 一、 缓冲作用 HA-H++A K=[HTA] [H]= K[HA] [HAI [A] pH除由pK决定外， PH=pK,+lg [A 还由比值决定。 如果CHM:C≈1，且都较大， [HA] 加入少量强酸碱 将不会改变比值

pH除由pKa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。 : − ≈1 HA A c c 一、缓冲作用 [HA] [A ] pH lg [A ] [HA] , [ ] [HA] [H ][A ] − − + + − = + = = a a a pK K K H HA H+ + A- (2) 强酸强碱溶液 pH12 (3) 两性物质

二、缓冲容量 表示溶液抵御外来强酸碱的能力，用缓冲指 数徕衡量，定义dc=dc B=- dpH dpH B与pH的关系 0.9 O旺 01 HAc-Ac NH*-NH; 102B 0.5 0.3 0.1 pH

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 dca b β = − = β与pH的关系 0.9 0.7 0.5 0.3 0.1 1 3 5 7 9 11 13 102β pH HAc-Ac- NH4+-NH3 H+ OH-

什么样的组成B有最大值？ 为了简单起见，在cHA中加入Cb, [A]=C [HA]=CHA-Cb 则 pH =pk,+lg-C CHA-Co dpH=d(I)=1 2.303 CHA-C2.303 (d Incp-dIn(CHA-C)) 1 dcs+1 dcs=1.Cna-co t cu dc 2.303G2.303cHA-C2.303,(C-c) B=dc.=23039lGW-G-2303ANIA=23036,6c dpH CHA CHA

什么样的组成 β 有最大值？ 为了简单起见，在cHA中加入cb， [A-] = cb [HA] = cHA – cb 则 HA b b a c c c pH pK − = + lg b b HA b HA b b HA b b b b b HA b HA b b dc c c c c c c c c dc c dc d c d c c c c c dpH d 2.303 ( ) 1 2.303 1 2.303 1 ( ln ln( )) 2.303 1 ln ) 2.303 1 ( − − + = ⋅ − = ⋅ + · = − − − = A HA HA HA HA b b HA b c c c c c c dpH dc β 2.303δ δ [A][HA] 2.303 ( ) 2.303 = = − = =

dB d2.3036-0A)c]=0 dδA =0, 有极值， dδA 2.303cHA1-δA)-δA]=0 8=δA=0.5时有极值 即[HA:[A)=1:l,pH=pKa时陌极值。 d6=2308C0-2)<0 d'B 有极大值 A=2303 4 a=0.576Cn CHA=0.01时， Bmax=2.303×0.5×0.5×0.01=0.576×0.01=5.8×10-3mol/L

时有极值 有极值 0.5 2.303 [(1 ) ] 0 0 [2.303 (1 ) ] 0, , = = − − = = − = HA A HA A A A A A HA A c d d c d d δ δ δ δ δ δ δ δ β 即 [HA]:[A] = 1:1, pH=pKa时β有极值。 cHA = 0.01时， 2.303 0.5 0.5 0.01 0.576 0.01 5.8 10 mol/L 3 max − β = × × × = × = × HA HA HA A C C C d d 0.576 4 2.303 2.303 (0 2) 0 max 2 2 = = = − < β δ β 有极大值

1升溶液里可能引入的强酸强碱的量应求积分： Ac,=-ac.=∫mApl 实际计算时 C,=[A]=CHAδA Ka Ka Ac.=CuAC10)

1 升溶液里可能引入的强酸强碱的量应求积分： ∫ ∆ = −∆ = 21 pHpH cb ca βdpH 实际计算时 b HA A c = [A] = c δ ) 10 10 ( HA A HA 2 pH1 a a pH a a b K K K K c c c − − + − + ∆ = ⋅∆δ =

三、缓冲范围 1.一元弱酸及共轭碱 当一种组分是另一种的1/10（既HA][A]为10：1 或1：10)时，缓冲作用已经很小了。 缓冲范围为pK±1个pH单位 2.二元弱酸及共轭碱 当△pKa>2.6时，缓冲范围为两段缓冲溶液 pKal±1；pKa2±1 即HA/HA；HA/A2 当△pK<2.6时，缓冲范围为pKa1-1至pKa2+1

三、缓冲范围 当一种组分是另一种的1/10(既[HA]:[A]为10:1 或1:10)时，缓冲作用已经很小了。 缓冲范围为 pKa + 1 个pH 单位 1. 一元弱酸及共轭碱 2. 二元弱酸及共轭碱 当△ pKa > 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