第三章溶液与水溶液中的离子平衡.ppt

例3.4 已知H2CO3的Ka,1= 4.30×10-7， K a,2 = 5.61×10-11。 计算0.0200 mol·dm-3 H2CO3溶液中H+和 的浓度及pH值。 解：∵ Ka,2Ka,1，求c(H+)只需考虑一级电离 pH = –lg (9. 27×10 –5) = 4 .03 H2CO3 H+ + HCO3 HCO3 H+ + CO32￣ 第一步解离生成的H+抑制了第二步解离，因此 c(H+) ≈ c (HCO3￣) ≈ 9.27×10-5 mol·dm-3 c (CO32￣) = Ka,2 = 5.61×10-11 mol·dm-3 3.2.3 缓冲溶液和pH的控制 在弱酸溶液中加入该酸的共轭碱，或在弱碱溶液中加入该碱的共轭酸，使得弱酸或弱碱的解离度降低的现象，称为同离子效应。 比如，往HAc溶液中加入NaAc，由于NaAc = Na++Ac-， 溶液中c(Ac-)增大，使得HAc的解离平衡： HAc(aq) H+(aq) + Ac-(aq) 向左移动，HAc的解离度降低。 在弱酸、弱碱溶液中加入具有相同离子的强电解质，使某一离子的浓度发生改变，可以引起弱电解质解离平衡的移动。 （1）同离子效应 例3.5 在0.100 mol·dm-3 HAc溶液中加入一定量固体NaAc，使NaAc的浓度等于0.100 mol·dm-3，求该溶液中H+浓度、pH和HAc的电离度α，并与0.100 mol·dm-3 HAc溶液的离解度α进行比较。 解：设已电离的HAc的浓度为x mol·dm-3 HAc = H+ + Ac￣ 起始浓度/ mol·dm-3 0.1 0 0.1 平衡浓度/mol·dm-3 0.1–x x 0.1+x ∴ c(H+) = x mol·dm-3= 1.76 ×10-5 mol·dm-3, pH = 4.75 经比较,同离子效应使αHAc从1.33%降为0.018%, c(H+)从1.34×10-3 mol·dm-3减少到1.76×10-5 mol·dm-3(降低76倍)。 在0.100mol·dm-3的HAc溶液中，根据 ∴ c(H+) = 1.33×10-3 mol·dm-3, pH = 2.88 （2）缓冲溶液 弱酸及其共轭碱或弱碱及其共轭酸所组成的溶液具有一个重要性质：该溶液的pH值在一定范围内不因稀释或外加少量酸或碱而发生显著变化，即对外加的酸和碱具有缓冲能力，这种溶液称作缓冲溶液。 Ac- H+ H+ OH- 以HAc和NaAc的混合溶液为例: NaAc =Na++ Ac- HAc(aq) H+(aq) + Ac-(aq) HAc H2O Ac-对抗加进来的酸，而HAc对抗加进来的碱，最终维持溶液的pH值基本保持不变。 当加入大量的强酸或强碱，使溶液中的Ac￣或HAc耗尽，则溶液将失去缓冲能力。 组成缓冲溶液的一对共轭酸碱，如HAc–Ac￣，NH4+-NH3称为缓冲对。 用通式表示缓冲对之间存在的平衡： 共轭酸 共轭碱 + H+ 当c(共轭酸)=c(共轭碱)时，pH=pKa。 因此，选择具有一定pH值的缓冲溶液时，应当选用pKa接近或等于pH值的弱酸与其共轭碱的混合溶液。 对于弱酸-共轭碱或弱碱-共轭酸缓冲体系都适用。 解：50.00cm3缓冲溶液中加入盐酸后总体积为50.05 cm3，加入的1.000 mol·dm￣3盐酸由于稀释，浓度变为： 由于加入的H+的量相对于溶液中Acˉ的量而言很小，可认为加入的H+完全与Acˉ结合成HAc分子。于是 c(HAc) = (0.1000 + 0.001)mol ·dm￣3 = 0.101 mol ·dm￣3, c(Acˉ) = (0.1000 – 0.001)mol ·dm￣3 = 0.099 mol ·dm￣3 例3.6 若在50.00 cm3含有0.1000 mol·dm￣3 HAc和0.1000 mol·dm￣3 NaAc的缓冲液中，加入0.050 cm31.000mol·dm￣3盐酸，求其pH值。 工 业：金属电镀、制革、染料、半导体工业； 农 业：土壤中多种有机酸及其共轭碱组成的缓冲系统， 使土壤维持一定pH值保证植物的正常生长； 生物学：H2CO3-NaHCO3形成的缓冲系统使人体血液维持 在pH≈7.4