常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式課件

常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式物質(zhì)零水準(zhǔn)質(zhì)子條件式(PCE)HAHA,H2O[H+]=[A-]+[OH-]A-A-,

H2O[H+]+[HA]=[OH-]*HA-(兩性物)HA-,H2O[H2A]+[H+]=[A2-]+[OH-]H2AH2A,H2O[H+]=[HA-]+2[A2-]+[OH-]H2OH2O[H+]=[OH-]1常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式2常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式1.一元弱酸(HA)的[H+]的計(jì)算質(zhì)子條件式:[H+]=[A-]+[OH-]

若將代入精確表達(dá)式展開得一元三次方程[H+]3+Ka[H+]2-(Kaca+Kw)[H+]-KaKw=0代入平衡關(guān)系式精確表達(dá)式：3常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式若:Ka·

c>20Kw(10-12.7),忽略Kw(即忽略水的酸性)[HA]=ca-[A-]=ca-([H+]-[OH-])≈ca-[H+]得近似式:展開:

[H+]2+Ka[H+]-ca·

Ka=0若

<0.05,

即

,

則ca-[H+]≈ca得最簡(jiǎn)式:4常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式5常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式6常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式例2計(jì)算0.20mol·L-1

Cl2CHCOOH溶液的pH.解:

pKa(Cl2CHCOOH)=1.26Ka·c=10-1.26×0.20=10-1.96>>20KwKa/c=10-1.26/0.20=10-0.56>2.5×10-3故應(yīng)用近似式:

解一元二次方程:[H+]=10-1.09,則pH=1.09如不考慮酸的離解(用最簡(jiǎn)式:pH=0.98),則Er=29%7常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式2.一元弱堿(A-)溶液的[OH-]

計(jì)算質(zhì)子條件:[H+]+[HA]=[OH-]引入平衡關(guān)系:[OH-]=精確表達(dá)式:若:Kb·

cb>20Kw(10-12.7),忽略Kw(水的堿性)近似式:若

<0.05,(即Kb/cb<2.5×10-3)則cb-[OH-]≈cb,

(即[A-]≈cb)最簡(jiǎn)式:8常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式思路二質(zhì)子條件:[H+]+[HA]=[OH-]引入平衡關(guān)系:精確表達(dá)式:近似式:最簡(jiǎn)式:9常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式10常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式3.兩性物(HA-)溶液[H+]的計(jì)算

質(zhì)子條件:[H2A]+[H+]=[A2-]+[OH-]平衡關(guān)系:

精確表達(dá)式:11常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式

若:Ka1

>>Ka2,[HA-]≈c(HA)(若

pKa≥3.2,則

≤5%)又:Ka2·

c(HA-)>20Kw,得

近似式:精確表達(dá)式:12常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式

近似式:如果c(HA-)/Ka1>20,則“1”可略,得最簡(jiǎn)式:(若c/Ka1>20,Ka2·c>20Kw,即使Ka1與Ka2相近,

也可使用最簡(jiǎn)式計(jì)算)13常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式14常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式15常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式例3

計(jì)算0.050mol·L-1NaHCO3溶液的pH.解:pKa1

=6.38,pKa2

=10.25

pKa=3.87>3.2,[HA-]≈c(HA-)Ka2·

c=10-10.25×0.050=10-11.55>20Kwc/Ka1

=0.050/10-6.38=105.08>>20故可用最簡(jiǎn)式:[H+]==10-8.32mol·L-1

pH=8.32

16常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式例4計(jì)算0.033mol·L-1Na2HPO4溶液的pH.pKa1~pKa3:2.16,7.21,12.32解:

Ka3·

c=10-12.32×0.033=10-13.80≈Kwc/Ka2=0.033/10-7.21=105.73>>20故:(若用最簡(jiǎn)式,pH=9.77,Er=22%)pH=9.6617常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式

氨基乙酸(甘氨酸)NH2CH2COOHNH3+CH2COOHNH3+CH2COO-NH2CH2COO-

pKa1=2.35pKa2=9.78H2A+H+A-A-

氨基乙酸

氨基乙酸

氨基乙酸陽(yáng)離子雙極離子陰離子等電點(diǎn)時(shí):[H2A+]=[A-]-H+-H++H++H+甘氨酸溶液的pH與其等電點(diǎn)時(shí)的pH(即pI)是否相等?18常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式19常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式蛋白質(zhì)基本結(jié)構(gòu)單位——氨基酸氨基酸結(jié)構(gòu)式pKa等點(diǎn)電pH甘氨酸Glycine

HH-C-COO-

+NH32.349.605.97絲氨酸SerineHHO-CH2-C-COO-+NH32.219.155.68丙氨酸AlanineHCH3-C-COO-

+NH32.349.696.0220常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式

氨基酸氨基酸結(jié)構(gòu)式pKa等點(diǎn)電pH纈氨酸ValineCH3HCH3-CH-C-COO-

+NH32.329.625.97谷氨酸GlutamicAcidHHOOC-CH2-CH2-C-COO-

+NH32.194.259.673.22賴氨酸LysineHH3N+-C4H8-C-COO-

+NH32.188.9510.539.7421常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)(pI)魚精蛋白12.0~12.4胰島素5.30~5.35細(xì)胞色素C9.7血清甲種球蛋白5.1肌紅蛋白7.0血清蛋白4.80~4.85血清丙種球蛋白6.3~7.3胃蛋白酶2.71~3.00血清乙種球蛋白5.6絲蛋白2.0~2.422常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式4.弱堿(A-)+弱酸(HB)溶液的pH(Ka(HA)>Ka(HB))

質(zhì)子條件:[H+]+[HA]=[B-]+[OH-]精確表達(dá)式:

近似式:

最簡(jiǎn)式:若c(HB)=c(A-),

(與兩性物相同)23常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式例5

計(jì)算0.10mol·L-1

Ac-+0.20mol·L-1

H3BO3

溶液的pH.解：

Ka(HAc)=10-4.76,Ka(H3BO3)=10-9.24

pH=6.8524常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式25常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式26常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式5.多元弱酸(堿)溶液的pH計(jì)算以二元酸(H2A)為例質(zhì)子條件:[H+]=[HA-]+2[A2-]+[OH-]

精確式：若

/[H+]≤0.05,

則該項(xiàng)可略.近似式：以下與一元酸的計(jì)算方法相同.大部分多元酸均可按一元酸處理,忽略第二步及以后各步的離解.27常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式28常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式6.強(qiáng)酸(HCl)、強(qiáng)堿(NaOH)溶液的pH計(jì)算強(qiáng)酸(HCl)質(zhì)子條件:[H+]=c(HCl)+[OH-]一般情況:[H+]=c(HCl)強(qiáng)堿(NaOH)質(zhì)子條件:[H+]+c(NaOH)=[OH-]一般情況:[OH-]=c(NaOH)c(NaOH)>10-6mol·L-1則可以忽略水的堿性.29常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式30常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式7.強(qiáng)堿(NaOH)+弱堿(A-)的pH計(jì)算質(zhì)子條件:

[H+]+[HA]+c(NaOH)=[OH-]近似式:忽略弱堿的離解:最簡(jiǎn)式：[OH-]≈c(NaOH)31常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式例

6

計(jì)算20.00ml0.1000mol·L-1HA(pKa=7.00)

+20.04ml0.1000mol·L-1NaOH的pH.解方程得解：先按簡(jiǎn)化式，弱堿A

解離的OH

不能忽略，32常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式33常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式34常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式35常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式36常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式37常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式38常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式39常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式40常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式41常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式42常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式8.強(qiáng)酸(HCl)+弱酸(HA)的pH計(jì)算:

質(zhì)子條件:

[H+]=c(HCl)+[A-]+[OH-]近似式:忽略弱酸的離解:最簡(jiǎn)式：[H+]≈c(HCl)H2SO4為何體系？43常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式計(jì)算方法：(1)先按最簡(jiǎn)式計(jì)算[OH-]或[H+].(2)再計(jì)算[HA]或[A-],看其是否可以忽略.如果不能忽略,再按近似式計(jì)算.44常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式9.

兩弱酸(HA+HB)溶液[H+]=

兩弱堿溶液類似處理.45常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式以HA、A-、H2O為零水準(zhǔn)

[H+]+[HA]A=[OH-]+[A-]HA

ca=[HA]HA+[A-]HA即

[A-]HA

=ca-[HA]HA，代入上式ca=[HA]A+[HA]HA+[H+]-[OH-]=[HA]+[H+]-[OH-]

可得

[HA]=ca–[H+]+[OH-]10.共軛酸堿體系(HA+A-)的pH計(jì)算46常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式類似地，將cb=[A-]A+[HA]A代入質(zhì)子條件式，

可得

[A-]=cb+[H+]-[OH-]

代入平衡關(guān)系,得精確式：

47常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式酸性,略去[OH-](近似式)堿性,略去[H+]:(近似式)若：ca>>[OH-]-[H+]，cb>>[H+]-[OH-]則得最簡(jiǎn)式：計(jì)算方法:(1)先按最簡(jiǎn)式計(jì)算[H+].(2)再將[OH-]或[H+]與ca、cb比較,

看忽略是否合理.48常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式例7

計(jì)算以下溶液的pH(a)0.040mol·L-1HAc–0.060mol·L-1NaAc解(a)

先按最簡(jiǎn)式:

∵ca>>[H+],cb>>[H+]∴結(jié)果合理,pH=4.9449常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式(b)

0.080mol·L-1二氯乙酸

–0.12mol·L-1二氯乙酸鈉

解(b)

先用最簡(jiǎn)式

應(yīng)用近似式:

解一元二次方程：

[H+]=10-1.65mol·L-1,

pH=1.65

50常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式例8

在20.00mL0.1000mol·L-1HA(Ka=10-7.00)

溶液中,加入0.1000mol·L-1NaOH溶液

19.96mL,計(jì)算pH.

解:

ca=10-4.00mol·L-1

cb=10-1.30mol·L-1

先按最簡(jiǎn)式,

[OH-]=10-4.30mol·L-1

應(yīng)用近似式:

解一元二次方程:[OH-]=10-4.44mol·L-1pH=9.5651常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式酸堿溶液[H+]計(jì)算小結(jié)一.一元弱酸(堿):

HA(A-)

多元弱酸(堿):HnA(An-)二.兩性物質(zhì):HA-

類兩性物質(zhì):A-+HB三.混合酸堿:強(qiáng)+弱、弱+弱四.共軛酸堿:HA+A-判斷條件,確定用近似式或最簡(jiǎn)式.先用最簡(jiǎn)式計(jì)算,再看是否合理.52常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式復(fù)雜酸堿體系溶液中酸堿形態(tài)的計(jì)算例910mL0.20mol·L-1HCl溶液,與10mL0.50mol·L-1HCOONa和2.0×10-4mol·L-1Na2C2O4

溶液混和,計(jì)算溶液中的[C2O42-].

已知:

pKa(HCOOH)=3.77;H2C2O4的為1.25,4.29～53常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式解

(方法一)

混和后發(fā)生了酸堿中和反應(yīng),可忽略Na2C2O4消耗的H+.

c(HCOOH)=0.10mol·L-1,c(HCOO-)=0.15mol·L-1

[C2O42-]=c(C2O42-)?x(C2O42-)=3.2×10-5(mol·L-1)54常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式(方法二)

混和后不考慮發(fā)生反應(yīng)ZeroLevel:HCl，HCOO-，C2O42-，H2OPCE:[H+]+[HCOOH]+[HC2O4-]+2[H2C2O4]=[OH-]+c(HCl)混和后,c(HCl)=0.10mol·L-1

c(HCOO-)=0.25mol·L-1

解得:

[H+]=10-3.95mol·L-1[C2O42-]=3.2×10-5mol·L-1

55常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式3.4

酸堿緩沖溶液3.4.1緩沖容量使1L溶液的pH增加dpH單位時(shí)所需強(qiáng)堿dbmol使1L溶液的pH減少dpH單位時(shí)所需強(qiáng)酸damol或是56常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式質(zhì)子條件:[H+]+b=[A-]+[OH-]HA-A-體系：HA(c)+OH-(b)

根據(jù)

和

換算得:57常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式強(qiáng)酸:

H+=2.3[H+]=2.3c(HCl)(pH<3)強(qiáng)堿:

OH-=2.3[OH-]=2.3c(NaOH)(pH>11)HA–A-

:

HA–A-

=2.3·c·x1·x01.

∝c,c增大則

增大2.

[H+]=

Ka，即pH=pKa時(shí)

max=0.575c3.

緩沖范圍:pKa-1<pH<pKa+1共軛體系緩沖容量的特點(diǎn)：58常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式2.884.76pKaH+0.1mol·L-1HAc

0.1mol·L-1Ac-8.88OH-

HAc+Ac-0.1mol·L-1HAc溶液的

-pH曲線59常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式

pKa-1x1=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

max60常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式3.4.2緩沖溶液的選擇1.有較大的緩沖能力:

c較大(0.01～1mol·L-1);

pH≈pKa,即ca:cb≈1:14.5～68～10HAc–NaAc:pKa=4.76(pH4～5.5)NH4Cl–NH3:pKb=4.75(pH)(CH2)6N4–(CH2)6N4H+:pKb=8.87(pH

)2.不干擾測(cè)定:

例如EDTA滴定Pb2+時(shí),不用HAc-Ac-控制pH.61常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式3.4.3緩沖溶液的配制方法

1.按比例加入HA和A(NaAc+HAc,NH4Cl+NH3);2.溶液中[H+]大,加過(guò)量A-,

溶液中[OH-]大,加過(guò)量HA;3.溶液中有HA,可加NaOH中和一部分,

溶液中有A-,可加HCl中和一部分.緩沖溶液濃度的計(jì)算方法有:緩沖容量法、緩沖溶液pH計(jì)算式法、及摩爾分?jǐn)?shù)法.62常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式配制緩沖溶液的計(jì)量方法

緩沖容量法:(引入酸堿均適用)1.根據(jù)引入的酸(堿)量求2.根據(jù)所需pH求總濃度c

：=2.3c·x0·x13.按x0與x1的比值配成總濃度為c的緩沖溶液.例10

欲制備200mLpH=9.35的NH3-NH4Cl緩沖溶液，且使該溶液在加入1.0mmol的HCl或NaOH時(shí)，pH的改變不大于0.12單位，需用多少克NH4Cl和多少毫升1.0mol·L-1

氨水？63常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式解：又m(NH4Cl)=c·x(NH4+)·V·MV(NH3)=c·x(NH3)·V/c(NH3)64常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式緩沖溶液pH計(jì)算式法(確定引入酸或堿時(shí)):

1.按所需pH求ca/cb:2.按引入的酸(堿)量

ca(

cb)及pH變化限度計(jì)算ca和cb:3.據(jù)ca、cb及所需溶液體積配制溶液.65