常用酸堿溶液的質子條件式PPT教案

1、會計學1常用酸堿溶液的質子條件式常用酸堿溶液的質子條件式2第1頁/共82頁3+a+aH HAH cK 若將若將 代入精確表達式代入精確表達式展開得一元三次方程展開得一元三次方程H+ +3 + KaH+ +2- (Kaca+Kw)H+ + - KaKw= 0+w=+HAH H H a+KKawH HAKK 代入平衡關系式代入平衡關系式精確表達式：精確表達式：第2頁/共82頁4+aaH (H )Kc +awH HAKK精確式：精確式：3aa2.5 10Kc +aaH Kc若若 20, 則則“1”可略可略, , 得得 最簡式最簡式:(若若c/Ka120, Ka2c20Kw, ,即使即使Ka1與與Ka

2、2相近相近, , 也可使用最簡式計算也可使用最簡式計算) )第12頁/共82頁14第13頁/共82頁15第14頁/共82頁16故可用最簡式故可用最簡式: :H+ = = 10-8.32 molL-1pH = 8.3212aaKK 第15頁/共82頁1732aw+9.66aH 10/KcKc K (若用最簡式若用最簡式, pH = 9.77, Er = 22%) pH = 9.66第16頁/共82頁18-H+-H+H+H+甘氨酸溶液的甘氨酸溶液的pH與其等電點時的與其等電點時的pH(即即pI)是否相等是否相等? ?第17頁/共82頁19第18頁/共82頁20氨基酸氨基酸結構式結構式pKa等點電等

3、點電pH甘氨酸甘氨酸Glycine HH-C-COO- +NH32.349.605.97絲氨酸絲氨酸Serine HHO-CH2-C-COO- +NH32.219.155.68丙氨酸丙氨酸Alanine H CH3-C-COO- +NH32.349.696.02第19頁/共82頁21氨基酸氨基酸結構式結構式pKa等點電等點電pH纈氨酸纈氨酸Valine CH3H CH3-CH-C-COO- +NH32.329.625.97谷氨酸谷氨酸GlutamicAcid HHOOC-CH2-CH2-C-COO- +NH32.194.259.673.22賴氨酸賴氨酸Lysine HH3N+-C4H8-C-C

4、OO- +NH32.188.9510.539.74第20頁/共82頁22魚精蛋白魚精蛋白12.0 12.4胰島素胰島素5.30 5.35細胞色素細胞色素C9.7血清甲種血清甲種球蛋白球蛋白5.1肌紅蛋白肌紅蛋白7.0血清蛋白血清蛋白4.80 4.85血清丙種血清丙種球蛋白球蛋白6.3 7.3胃蛋白酶胃蛋白酶2.71 3.00血清乙種血清乙種球蛋白球蛋白5.6絲蛋白絲蛋白2.0 2.4第21頁/共82頁23awa-(HB) HBH 1A /(HA)KKK aa-(HB)(HA)(HB)H (A )KKcc aaH (HB)(HA)KK aa-(HB) HBH A /(HA)KK 第22頁/共82

5、頁24333-3aa(H BO )(H(HAc)H BO )(Ac )cKcK pH=6.85第23頁/共82頁25第24頁/共82頁26第25頁/共82頁27112a2aa2+2H A2H AH H H KK K21a+a22H H A(1)H KK 21+aH H AK 2a2K第26頁/共82頁28第27頁/共82頁29強堿強堿(NaOH) 質子條件質子條件: H+ + c(NaOH) = OH-一般情況一般情況: OH- = c(NaOH)c(NaOH)10-6molL-1 則可以忽略水的堿則可以忽略水的堿性性.第28頁/共82頁30第29頁/共82頁31-cbbwb-OH (NaOH

6、)OH OH KcKcK 第30頁/共82頁321.33.07.004.007.061081010OH 1OH 10mol L ,pH10.14010OH -1.301A0.100020.0010mol L20.0020.04c 4.001NaOH0.10000.0410mol L20.0020.04c 解解：-1.307.00b4.301A7.004.00b1010HA10mol LOH 1010c KK 4.001NaOHOH 10mol Lc先按簡化式先按簡化式，弱堿弱堿A A 解離的解離的OHOH 不能忽略不能忽略，第31頁/共82頁33第32頁/共82頁34第33頁/共82頁35第3

7、4頁/共82頁36第35頁/共82頁37第36頁/共82頁38第37頁/共82頁39第38頁/共82頁40第39頁/共82頁41第40頁/共82頁42第41頁/共82頁43：caawaH (HCl)H H KcKcK H2SO4為何體系為何體系？第42頁/共82頁44第43頁/共82頁45aa(HA)(HA)+(HB)(HB)KcKc兩弱堿溶液類似處理兩弱堿溶液類似處理.第44頁/共82頁46以以HA、A-、H2O為零水準為零水準 H+HAA=OH-+A-HA ca=HAHA+A-HA即即 A-HA = ca -HAHA，代入上式，代入上式ca=HAA+HAHA+H+-OH-=HA +H+-O

8、H- 可得可得 HA= ca H+OH-10. 共軛酸堿體系共軛酸堿體系(HA+A-)的的pH計算計算第45頁/共82頁47+aaa+bH +OH HAH A H -OH cKKc 第46頁/共82頁48+aabH H H cKc +aabOH H OH cKc +aabH cKc -bbaOH cKc 計算方法計算方法: :(1) 先按最簡式計算先按最簡式計算H+.(2) 再將再將OH-或或H+與與ca、cb比較比較, 看忽略是否合理看忽略是否合理.第47頁/共82頁494.764.94aab1+0.0401010mol L0.060H cKc 第48頁/共82頁50+1.261.44-10

9、.080H 10100.037mol L0.12+aabH H H cKc 應用近似式應用近似式: 解一元二次方程解一元二次方程： H+=10-1.65 molL-1 , pH=1.65 第49頁/共82頁519.701abaH 10mol LcKc babOH OH OH cKc 第50頁/共82頁52判斷條件判斷條件, 確定用近確定用近似式或最似式或最簡式簡式.先用最簡式先用最簡式計算計算,再看是再看是否合理否合理.第51頁/共82頁5312aappKK第52頁/共82頁543.951abaH10mol LcKc 12112224aa2aaa(C O)H H cKKKKK 第53頁/共82

10、頁55+3.770.25H H 0.10H 10 第54頁/共82頁56緩沖容量緩沖容量dddpHdpHba 使使1L溶液的溶液的pH增加增加dpH單位時所需強堿單位時所需強堿db mol 使使1L溶液的溶液的pH減少減少dpH單位時所需強酸單位時所需強酸da mol或是或是第55頁/共82頁57 a2aHOHHA-AH 2.3 H OH H c KK 質子條件質子條件:H+ +b = A- -+OH- - HA-A- 體系：體系： HA(c) +OH-(b) +ddH b+dH dpH根據根據 和和 換算得換算得:第56頁/共82頁581. c, c增大則增大則 增大增大 2. H+ = K

11、a，即，即 pH = pKa時時 max = 0. 575 c3. 緩沖范圍緩沖范圍: pKa-1 pH pKa+ 1共軛體系緩沖容量的特點：共軛體系緩沖容量的特點：第57頁/共82頁590 00.010.010.020.020.030.030.040.040.050.050.060.060.070.070.080.081 13 35 57 79 911111313pHpH 2.884.76pKaH+0.1molL- -1HAc 0.1molL- - 1Ac- -8.88OH- - HAc+Ac- -0.1molL- - 1HAc 溶液的溶液的 - pH曲線曲線第58頁/共82頁60pKa-1

12、x1= 0.9, x0= 0.1 = 0.36 maxpKa+1x1= 0.1, x0= 0.9 = 0.36 maxpKa - 2x1= 0.99, x0= 0.01 = 0.04 maxpKa + 2x1= 0.01, x0= 0.99 = 0.04 max第59頁/共82頁614.5 6810HAc NaAc : pKa= 4.76 (pH 45.5)NH4Cl NH3: pKb= 4.75 ( pH )(CH2)6N4 (CH2)6N4H+: pKb= 8.87 ( pH )2. 不干擾測定不干擾測定: 例如例如EDTA滴定滴定Pb2+時時,不不用用HAc-Ac-控制控制pH.第60頁

13、/共82頁62緩沖溶液緩沖溶液濃度的計算濃度的計算方法有方法有: :緩沖容量法緩沖容量法、緩緩沖溶液沖溶液pH計算式法計算式法、及、及摩爾分數法摩爾分數法. .第61頁/共82頁63dbda= -dpHdpH 例例10 欲制備欲制備200 mL pH=9.35 的的NH3-NH4Cl 緩沖緩沖溶液，且使該溶液在加入溶液，且使該溶液在加入1.0 mmol 的的HCl或或NaOH時時，pH的改變不大于的改變不大于0.12單位，需用多少克單位，需用多少克NH4Cl 和和多少毫升多少毫升1.0 molL-1 氨水？氨水？第62頁/共82頁64解解：3321.0 10200 104.2 100.12dd

14、pHb 又又2aaH 2.3(H )KcK 29.259.35 219.259.35-4.2 10 (1010)0.074(mol L )2.3 1010c m(NH4Cl) = cx(NH4+ +) V MV(NH3) = c x(NH3) V /c(NH3)第63頁/共82頁65溶液溶液.ba1aaapHplgccKcc b0aapHplgcKc第64頁/共82頁66第65頁/共82頁67弱酸弱酸pKa 弱酸弱酸pKa氨基乙酸氨基乙酸2.5 9.7*硼砂硼砂9.24 氯乙酸氯乙酸2.7*磷酸磷酸2.0 6.9 11.7甲酸甲酸3.65弱堿弱堿pKb丁二酸丁二酸(琥珀酸琥珀酸)4.00 5.

15、28*六次甲基四胺六次甲基四胺8.74*乙酸乙酸4.65三乙醇胺三乙醇胺7.9檸檬酸檸檬酸3.0 4.4 6.1*三羥甲基甲胺三羥甲基甲胺5.79碳酸碳酸 6.3 10.1*NH34.63 表中打表中打* 者最為常用者最為常用. .第66頁/共82頁6800.0250.050.0750.102468101214pH pKa: 3, 5, 7, 9, 11五種弱酸五種弱酸c 0.1molL-1, max= 0.058 全域緩沖溶液全域緩沖溶液 pH圖圖第67頁/共82頁69緩緩 沖沖 溶溶 液液pH (25oC)飽和酒石酸氫鉀飽和酒石酸氫鉀 ( 0.034 molkg-1 )3.557鄰苯二甲酸氫鉀鄰苯二甲酸氫鉀 ( 0.050 molkg-1 )4.0080.025 molkg-1 KH2PO4 +0.025 mol