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1、-作者xxxx-日期xxxx緩沖溶液pH值計算公式【精品文檔】緩沖溶液pH值計算公式裴老師教你學化學 許多化學反應(包括生物化學反應)需要在一定的pH值范圍內(nèi)進行,然而某些反應有H+或OH-的生成或消耗,溶液的pH值會隨反應的進行而發(fā)生變化,從而影響反應的正常進行。在這種情況下,就要借助緩沖溶液來穩(wěn)定溶液的pH值,以維持反應的正常進行。在無機化學的教學中,為了使學生根據(jù)反應所要控制的pH值范圍,能正確選擇和配制緩沖溶液,就需要要求學生對緩沖溶液pH值的計算公式熟練掌握并能靈活應用。 緩沖溶液pH值的計算公式,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
2、C酸(mol·L-1),弱酸鹽的濃度為C鹽(mol·L-1),在溶液中存在下列平衡: HA H+ + A- 1 (P78) 平衡時: C酸-x xC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,此時x很小,因而C酸-xC酸,C鹽+xC鹽,所以 H+ = Ka°C酸 / C鹽 將該式兩邊取負對數(shù): -logH+ =-logKa°-logC酸 / C鹽,所以 pH = pKa°-logC酸 / C鹽(1) 這就是計算一元弱酸及弱
3、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-1),弱堿鹽的濃度為C堿(mol·L-1),在溶液中存在下列平衡: B + H2O BH+ + OH- 2 ( P140) 平衡時: 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此時x很小,因此C堿-xC堿,C鹽+xC鹽,所以,OH- = Kb°C堿 / C鹽 將該式兩邊取負對數(shù): -logOH- =-logKb°-lo
4、gC堿 / C鹽 pOH = p Kb°-logC堿 / C鹽 又因pH = 14 - pOH,所以 pH = 14 -pKb°+ logC堿 / C鹽(2) 這就是計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,其計算pH值的公式也不相同。這就給教師的教學和學生的學習帶來一定困難。如果我們將這兩種不同類型的緩沖溶液用酸堿質(zhì)子理論進行處理,就可將這兩種計算pH值的公式統(tǒng)一起來。討論如下: 對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。設(shè)A
5、c-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: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,此時x很小,因而C酸-xC酸,C堿+xC堿,所以 x = H+ = Ka°C酸 / C堿 將該式兩邊取負對數(shù),得 -logH+ =-logKa°-logC酸 / C堿 pH = p Ka°-logC酸 / C堿(3) 對于弱堿及弱堿鹽組成
6、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。設(shè)NH3的濃度為C堿(mol·L-1),NH4+的濃度為C酸(mol·L-1),在溶液中存在下列平衡。 NH4+ H+ + NH3 平衡時: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,x很小,C酸-xC酸,C堿+xC堿,所以 x = H+ = Ka°C酸 / C堿 將該式兩邊取負對數(shù),得: -logH+ =-logKa°-logC酸 / C堿 pH = p Ka°-logC酸 / C堿(4) NH4+的Ka°一般化學手冊上沒有直接列出,但我們可根據(jù)共軛酸堿對的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值的計算公式統(tǒng)一起來了。這對我們的教學十分便利,它不但簡化了公式的推導過程,也減少了公式的個數(shù)。這樣
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