緩沖溶液pH值計(jì)算公式.doc

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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OH-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穩(wěn)定溶液的pH值，以維持反應(yīng)的正常進(jìn)行。在無機(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（molL-1），弱酸鹽的濃度為C鹽（molL-1），在溶液中存在下列平衡： HA H+ + A- ［1］ (P78) 平衡時(shí)： 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(yīng)，此時(shí)x很小，因而C酸-x≈C酸，C鹽+x≈C鹽，所以 ［H+］ = KaC酸 / C鹽 將該式兩邊取負(fù)對(duì)數(shù)： -log［H+］ =-logKa-logC酸 / C鹽，所以 pH = pKa-logC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（molL-1），弱堿鹽的濃度為C堿（molL-1），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≈C鹽，所以，［OH-］ = KbC堿 / C鹽 將該式兩邊取負(fù)對(duì)數(shù)： -log［OH-］ =-logKb-logC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(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。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（molL-1），HAc的濃度為C酸（molL-1），在溶液中存在下列解離平衡。 HAc H+ + Ac- 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)，此時(shí)x很小，因而C酸-x≈C酸，C堿+x≈C堿，所以 x = ［H+］ = KaC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 （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（molL-1），NH4+的濃度為C酸（molL-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≈C酸，C堿+x≈C堿，所以 x = ［H+］ = KaC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)一起來了。這對(duì)我們的教學(xué)十分便利，它不但簡化了公式的推導(dǎo)過程，也減少了公式的個(gè)數(shù)。這樣既便于教師的教學(xué)，也便于學(xué)生的理解和記憶。 ［參考文獻(xiàn)］ ［1］ 高職高?；瘜W(xué)教材編寫組.無機(jī)化學(xué)（第二版）［M］.北京：高等教育出版社，2000. ［2］ 大連理工大學(xué).無機(jī)化學(xué)（第三版）［M］. 北京：高等教育出版社，1990.