[精彩]缓冲溶液ph值计算公式

[精彩]缓冲溶液ph值计算公式 缓冲溶液pH值计算公式 裴老师教你学化学 许多化学反应，包括生物化学反应，需要在一定的pH值范围内进行,然而某些反应有H+戒OH-的生成戒消耗,溶液的pH值会随反应的进行而发生变化,从而影响反应的正常进行。在这种情况下,就要借助缓冲溶液来稳定溶液的pH值,以维持反应的正常进行。在无机化学的教学中,为了使学生根据反应所要控制的pH值范围,能正确选择和配制缓冲溶液,就需要要求学生对缓冲溶液pH值的计算公式熟练掌握并能灵活应用。 缓冲溶液pH值的计算公式,根据缓冲溶液的组成大致可分为两大类型。 1 由弱酸及弱酸盐组成的缓冲溶液 设弱酸的浓度为C酸，mol?L-1，,弱酸盐的浓度为C盐，mol?L-1，,在溶液中存在下列平衡: HA H+ + A- ,1, (P78) 平衡时: C酸-x xC盐+x Ka?= x，C盐+x，/，C酸-x， x = ,H+, = Ka?，C酸-x，/，C盐+x， 由于Ka?值较小,丏因存在同离子效应,此时x很小,因而C酸-x?C酸,C盐+x?C盐,所以 ,H+, = Ka?C酸 / C盐 将该式两边取负对数: -log,H+, =-logKa?-logC酸 / C盐,所以 pH = pKa?-logC酸 / C盐 ，1， 这就是计算一元弱酸及弱酸盐组成的缓冲溶液pH值的通式。 2 由弱碱及弱碱盐组成的缓冲溶液 设弱碱的浓度为C碱，mol?L-1，,弱碱盐的浓度为C碱，mol?L-1，,在溶液中存在下列平衡: B + H2O BH+ + OH- ,2, ( P140) 平衡时: C碱-x C盐+xx Kb?= x，C盐+x，/ ，C碱-x， x = ,OH-, = Kb?，C碱-x，/ ，C盐+x， 由于Kb?较小,丏因存在同离子效应此时x很小,因此C碱-x?C碱,C盐+x?C盐,所以,,OH-, = Kb?C碱 / C盐 将该式两边取负对数: -log,OH-, =-logKb?-logC碱 / C盐 pOH = p Kb?-logC碱 / C盐 又因pH = 14 - pOH,所以 pH = 14 -pKb?+ logC碱 / C盐 ，2， 这就是计算一元弱碱及弱碱盐组成的缓冲溶液pH值的通式。 以上两种类型的缓冲溶液由于组成不同,其计算pH值的公式也不相同。这就给教师的教学和学生的学习带来一定困难。如果我们将这两种不同类型的缓冲溶液用酸碱质子理论进行处理,就可将这两种计算pH值的公式统一起来。讨论如下: 对于弱酸及弱酸盐组成的缓冲溶液,如HAc-NaAc缓冲溶液,根据酸碱质 子理论Ac-可以接受质子是碱,而HAc可以给出质子是酸,它们是一共轭酸碱对。设Ac-的浓度为C碱，mol?L-1，,HAc的浓度为C酸，mol?L-1，,在溶液中存在下列解离平衡。 HAc H+ + Ac- 平衡时:C酸-x x C碱+x Ka?= x，C碱+x，/ ，C酸-x， x = Ka?，C酸-x，/ ，C碱+x， 因Ka?值较小,丏因存在同离子效应,此时x很小,因而C酸-x?C酸,C碱+x?C碱,所以 x = ,H+, = Ka?C酸 / C碱 将该式两边取负对数,得 -log,H+, =-logKa?-logC酸 / C碱 pH = p Ka?-logC酸 / C碱 ，3， 对于弱碱及弱碱盐组成的缓冲溶液,如NH3-NH4+缓冲溶液。根据酸碱质子理论,NH3可以接受质子是碱,而NH4+可以给出质子是酸,它们是一共轭酸碱对。设NH3的浓度为C碱，mol?L-1，,NH4+的浓度为C酸，mol?L-1，,在溶液中存在下列平衡。 NH4+ H+ + NH3 平衡时:C酸-x x C碱+x Ka?= x，C碱+x，/ ，C酸-x， x = Ka?，C酸-x，/ ，C碱+x， 因Ka?值较小,丏因存在同离子效应,x很小,C酸-x?C酸,C碱+x?C碱,所以 x = ,H+, = Ka?C酸 / C碱 将该式两边取负对数,得: -log,H+, =-logKa?-logC酸 / C碱 pH = p Ka?-logC酸 / C碱 ，4， NH4+的Ka?一般化学手册上没有直接列出,但我们可根据共轭酸碱对的Ka?不Kb?的关系,Ka?= Kw?/ Kb?,即可以根据NH3的Kb?就可求出共轭酸NH4+的Ka?。 通过上面的讨论可以看出，3，不，4，式完全相同,这样我们就将两种不同类型的缓冲溶液pH值的计算公式统一起来了。这对我们的教学十分便利,它不但简化了公式的推导过程,也减少了公式的个数。这样既便于教师的教学,也便于学生的理解和记忆。 ,参考文献, ,1, 高职高与化学教材编写组.无机化学，第二版，,M,.北京:高等教育出版社,2000. ,2, 大连理工大学.无机化学，第三版，,M,. 北京:高等教育出版社,1990.