緩沖溶液pH值計(jì)算公式匯編

1、緩沖溶液pH值計(jì)算公式 裴老師教你學(xué)化學(xué) 許多化學(xué)反應(yīng)（包括生物化學(xué)反應(yīng)）需要在一定的 pH值范圍內(nèi)進(jìn)行，然而某 些反應(yīng)有H+或0H-的生成或消耗，溶液的pH值會(huì)隨反應(yīng)的進(jìn)行而發(fā)生變化， 從而影響反應(yīng)的正常進(jìn)行。在這種情況下，就要借助緩沖溶液來(lái)穩(wěn)定溶液的pH 值，以維持反應(yīng)的正常進(jìn)行。在無(wú)機(jī)化學(xué)的教學(xué)中，為了使學(xué)生根據(jù)反應(yīng)所要控 制的pH值范圍，能正確選擇和配制緩沖溶液，就需要要求學(xué)生對(duì)緩沖溶液pH 值的計(jì)算公式熟練掌握并能靈活應(yīng)用。 緩沖溶液pH值的計(jì)算公式，根據(jù)緩沖溶液的組成大致可分為兩大類型。 1由弱酸及弱酸鹽組成的緩沖溶液 設(shè)弱酸的濃度為C酸（mol L-1 ），弱酸鹽的濃度為C鹽（m

2、ol H ），在溶 液中存在下列平衡： HA H+ + A- 1 （P78） 平衡時(shí)：C酸-xxC鹽+x Ka x （C 鹽 +x） / （C 酸-x） x =H+ = Ka C 酸-x） / （C 鹽 +x ） 由于Ka值較小，且因存在同離子效應(yīng)，此時(shí)x很小，因而C酸-x VC 酸, c鹽+x y鹽，所以 H+ = Ka C 酸 / C 鹽 將該式兩邊取負(fù)對(duì)數(shù)： -log H+ =-logKa ogC 酸 / C 鹽，所以 pH = pKa ogC 酸 / C 鹽 (1) 這就是計(jì)算一元弱酸及弱酸鹽組成的緩沖溶液pH值的通式。 2由弱堿及弱堿鹽組成的緩沖溶液 設(shè)弱堿的濃度為C堿（mol L-

3、1 ）,弱堿鹽的濃度為C堿（mol H ）,在溶 液中存在下列平衡： B + H2O BH+ + OH- 2 （ P140） 平衡時(shí)：C堿-x C鹽+xx Kb x （C 鹽 +x ） /（C 堿-x） x =OH- = Kb C堿-x） /（C 鹽+x） 由于Kb。較小，且因存在同離子效應(yīng)此時(shí)x很小，因此C堿-x -C堿，C 鹽+x V 鹽，所以，OH- = Kb C堿/ C鹽 將該式兩邊取負(fù)對(duì)數(shù)： -log OH- =-logKb ogC 堿 / C 鹽 pOH = p Kb ogC 堿 / C 鹽 又因pH = 14 - pOH ，所以 pH = 14 -pKb 0+ logC 堿 /

4、C 鹽 （2） 這就是計(jì)算一元弱堿及弱堿鹽組成的緩沖溶液pH值的通式。 以上兩種類型的緩沖溶液由于組成不同，其計(jì)算pH值的公式也不相同。 這就給教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)一定困難。如果我們將這兩種不同類型的緩 沖溶液用酸堿質(zhì)子理論進(jìn)行處理，就可將這兩種計(jì)算pH值的公式統(tǒng)一起來(lái)。討 論如下： 對(duì)于弱酸及弱酸鹽組成的緩沖溶液，如HAc-NaAc緩沖溶液，根據(jù)酸堿質(zhì) 子理論Ac-可以接受質(zhì)子是堿，而HAc可以給出質(zhì)子是酸，它們是一共軛酸堿 對(duì)。設(shè)Ac-的濃度為C堿（mol L-1 ）, HAc的濃度為C酸（mol L-1 ）,在溶液 中存在下列解離平衡。 HAc H+ + Ac- 平衡時(shí)：C酸-x

5、x C堿+x Ka x （ C 堿 +x）/（ C 酸-x） x = Ka C 酸-x）/（ C 堿 +x ） 因Ka值較小，且因存在同離子效應(yīng)，此時(shí)x很小，因而C酸-x -C酸，C 堿+x y堿，所以 x =H+ = Ka C 酸 / C 堿 將該式兩邊取負(fù)對(duì)數(shù)，得 -log H+ =-logKa ogC 酸 / C 堿 pH = p Ka ogC 酸 / C 堿 （3） 對(duì)于弱堿及弱堿鹽組成的緩沖溶液，如 NH3-NH4+緩沖溶液。根據(jù)酸堿 質(zhì)子理論，NH3可以接受質(zhì)子是堿，而NH4+可以給出質(zhì)子是酸，它們是一共 軛酸堿對(duì)。設(shè)NH3的濃度為C堿（mol L-1 ），NH4+的濃度為C酸（m

6、ol -1 ）， 在溶液中存在下列平衡。 NH4+ H+ +NH3 平衡時(shí)：C酸-x x C堿+x Ka x （C 堿 +x ） /（C 酸-x） x = Ka C 酸-x） /（C 堿 +x ） 因Ka 值較小，且因存在同離子效應(yīng)，x很小，C酸-x VC酸，C堿+x VC 堿，所以 x = H+ = Ka C 酸 / C 堿 將該式兩邊取負(fù)對(duì)數(shù)，得： -log H+ =-logKa。-logC 酸 / C 堿 pH = p Ka -logC 酸 / C 堿 （4） NH4+的Ka。一般化學(xué)手冊(cè)上沒(méi)有直接列出，但我們可根據(jù)共軛酸堿對(duì)的 Ka與Kb 的關(guān)系，Ka= Kw Kb ，即可以根據(jù)NH3的Kb。就可求出共軛酸 NH4+ 的 Ka。 通過(guò)上面的討論可以看出（3）與（4）式完全相同，這樣我們就將兩種不 同類型的緩沖溶液pH值的計(jì)算公式統(tǒng)一起來(lái)了。這對(duì)我們的教學(xué)十分便利，它 不但簡(jiǎn)化了公式的推導(dǎo)過(guò)程，也減少了公式的個(gè)數(shù)。這樣既便于教