同離子效應(yīng)和緩沖溶液

同離子效應(yīng)和緩沖溶液第一頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日

試分析在NH3溶液中加入NaOH或NH4Cl時(shí)，能否使NH3的解離平衡發(fā)生移動(dòng)？NH3的解離度如何變化？想一想NH3+H2O

NH4++OH-這種在弱酸（或弱堿）溶液中加入具有相同離子的易溶強(qiáng)電解質(zhì)，而使弱酸（或弱堿）解離度降低的現(xiàn)象，稱為同離子效應(yīng)。第二頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日【例4-4】在0.10mol/LHAc溶液中，加入少量NaAc晶體（其體積忽略不計(jì)），使其濃度為0.10mol/L，計(jì)算該混合溶液的H+濃度、pH和HAc的解離度。解設(shè)平衡時(shí)，已解離的HAc相對(duì)濃度為x’，則NaAcNa+＋Ac－HAcH+＋Ac－初始濃度/（mol/L）0.1000.10平衡濃度/（mol/L）0.10-x’

x’0.10+x’由于同離子效應(yīng)使HAc的解離度變的更小，因此可作如下近似處理第三頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日比較【例4-1】和【例4-4】的計(jì)算結(jié)果，得知同離子效應(yīng)可使弱電解質(zhì)的解離度顯著降低。

由附錄一查得，=1.75×10-5，則[H+]=x′==1.75×10-5則c（H+）=1.75×10-5mol/LpH=－lg[H+]=－lg(1.75×10-5)=4.8第四頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日從上述過(guò)程可以總結(jié)出，在弱酸-共軛堿溶液中，[H+]近似計(jì)算式(4-9)

(4-10)

則

第五頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日同理，可以推導(dǎo)出弱堿-共軛酸溶液中[OH-]近似計(jì)算式為(4-11)則(4-12)第六頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日4.3.2緩沖溶液能保持溶液pH基本不變的溶液，稱為緩沖溶液。緩沖溶液的緩沖作用：夠抵抗少量外加強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或適度稀釋，而使溶液的pH無(wú)明顯變化的作用。

2．緩沖作用原理

第七頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日下列各組物質(zhì)中，不能用來(lái)制備緩沖溶液的是A．NH4Cl和NH3·H2OB．NaAc和HAcC．NaH2PO4和Na2HPO4D．NaOH和Na2CO3想一想第八頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日在由HAc-NaAc構(gòu)成的緩沖溶液中，NaAc完全解離，而HAc存在如下解離平衡HAcH+＋Ac－

NaAcNa+＋Ac－

Ac－和HAc分子分別稱為抗酸組分和抗堿組分。

緩沖作用原理第九頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日緩沖溶液中的H+相對(duì)濃度和pH可按式(4-9)、(4-10)計(jì)算。當(dāng)適度稀釋緩沖溶液時(shí)，由于HAc和Ac－的濃度同時(shí)降低，c（HAc）與c（Ac－）的比值（即c酸/c共軛堿）基本不變，因此，溶液中的H+濃度基本不變，pH穩(wěn)定。想一想

NH4Cl-NH3溶液是如何發(fā)揮緩沖作用的？指出其抗酸組分和抗堿組分。第十頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日注意：緩沖溶液的緩沖作用有的一定的范圍，當(dāng)加入的強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的量超過(guò)了緩沖對(duì)的抗酸和抗堿的能力或過(guò)度稀釋時(shí)，則溶液會(huì)失去緩沖作用。第十一頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日【例4-5】計(jì)算20mL0.20mol/LHAc和30mL0.20mol/LNaAc混合溶液pH。解稀溶液混合體積有加合性，由于NaAc在溶液中完全解離，故由附錄一查得，=1.75×10-5第十二頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日則pH=4.9

3．緩沖范圍緩沖溶液的緩沖能力有限，當(dāng)共軛酸堿對(duì)的濃度之比（即c酸/c共軛堿）為1∶1時(shí)，緩沖溶液的緩沖能力最大。通常，c酸/c共軛堿=0.1~10時(shí)，緩沖溶液具有明顯的緩沖能力，此時(shí)(4-13)該pH范圍稱為緩沖溶液的有效緩沖范圍，簡(jiǎn)稱緩沖范圍。(4-10)

第十三頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日選擇和配制緩沖溶液時(shí)，首先要參考緩沖范圍，選擇合適的共軛酸，使落在緩沖范圍之內(nèi)，然后通過(guò)調(diào)節(jié)共軛酸堿對(duì)的濃度比（c酸/c堿）來(lái)達(dá)到要求?！纠?-6】用10mL6.0mol/LHAc溶液，配制pH=4.5的HAc-NaAc緩沖溶液100mL，需稱取NaAc?3H2O多少克？解由附錄一查得，=1.75×10-5。因?yàn)樗缘谑捻?yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日配制的緩沖溶液中，HAc的濃度為

則n（NaAc·3H2O）=n(Ac-)=3.0mol/L×0.1L=0.3molm（NaAc·3H2O）=n(NaAc·3H2O)M(NaAc·3H2O)m（NaAc·3H2O）=0.3mol×136g/mol=40.8g第十五頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日

選擇：

1．欲配制pH=3的緩沖溶液，選擇下列那種物質(zhì)與其共軛酸（或共軛堿）的混合溶液比較合適（）。A．HCOOH(=1.77×10-4)B．HAc(=1.75×10-5)C．NH3(=1.8×10-5)D．HCN(=6.2×10-10)

2．當(dāng)共軛酸堿對(duì)的濃度之比為何值時(shí)，其溶液具有有效緩沖能力。（