第三章 酸碱解离平衡和缓冲溶液
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解离平衡与缓冲溶液研究报告摘要本研究报告旨在探讨解离平衡和缓冲溶液的重要性以及相关研究进展。
通过实验和文献综述的方法,我们对解离平衡和缓冲溶液的性质、影响因素以及应用进行了深入了解。
研究结果表明,解离平衡是指在溶液中弱酸或弱碱与其离子形式之间的平衡关系。
缓冲溶液则是能够保持其pH值相对稳定的溶液。
解离平衡和缓冲溶液的研究对于理解溶液化学反应、生物化学过程以及医药领域的药物稳定性具有重要意义。
引言解离平衡是溶液中酸碱解离过程中达到动态平衡的过程。
酸和碱在溶液中分别存在为离子形式和未离子形式,并通过反应互相转化。
解离平衡的研究对于理解酸碱性质、化学平衡以及溶液中的离子交换具有重要意义。
缓冲溶液是一种能够在一定范围内保持其pH值相对稳定的溶液。
它通常由弱酸和其共轭碱(或弱碱和其共轭酸)组成。
缓冲溶液在许多领域具有广泛的应用,如化学分析、生物化学实验以及药物研发等。
通过调节缓冲溶液的成分和浓度,我们可以实现对溶液pH值的精确控制,从而为各种实验和应用提供稳定的环境。
方法本研究通过实验和文献综述的方法进行。
实验部分通过模拟不同浓度的缓冲溶液并测量其pH值和解离度来研究解离平衡和缓冲效果。
文献综述部分则收集和分析了相关领域的研究成果和观点,以深化对解离平衡和缓冲溶液的理解。
结果与讨论实验结果显示,缓冲溶液的pH值在一定范围内相对稳定,并能够抵抗外界扰动。
缓冲效果取决于缓冲溶液的成分和浓度,以及解离平衡的稳定性。
较高浓度的缓冲溶液通常具有更好的缓冲效果,能够在更宽的pH范围内保持稳定。
缓冲溶液的选择应根据所需的实验条件和目标pH范围进行合理调整。
文献综述结果表明,解离平衡和缓冲溶液的研究在许多领域具有广泛的应用。
在化学分析中,正确选择和使用缓冲溶液可以提高准确性和重复性。
在生物化学过程中,缓冲溶液可维持生物体内稳定的环境,确保酶和其他生物分子的正常功能。
在药物研发中,对药物的稳定性和释放特性进行研究时,解离平衡和缓冲溶液的理解十分重要。
姓名:学号:班级:一、实验目的1,理解和巩固解离平衡,同离子效应,盐类水解等概念和原理。
2,学习试管实验的一些基本操作以及缓冲溶液的配制及PH的测定,了解缓冲溶液的性能3,掌握酸碱试剂及pH试纸的使用方法。
4,掌握酸度计的使用方法。
二、实验原理1.同离子效应强电解质在水中全部解离。
弱电解质在水中部分解离。
在弱电解质溶液中,加入与弱电解质含有相同离子的另一强电解质时,解离平衡向生成弱电解质的方向移动,使弱电解质的解离度减小,这种现象称为同离子效应。
例如,HAc的解离度会因加入NaAc或HCl而下降。
2盐的水解强酸强碱在水中不水解。
强酸弱碱盐水解,溶液呈酸性;强碱弱酸盐水解,溶液呈碱性;弱酸弱碱盐水解,溶液的酸碱性取决于相应弱酸或弱碱的相对强弱。
水解反应是酸碱中和反应的速反应,中和反应是放热反应,水解反应是吸热反应,因此升高温度和稀释溶液都有利于水解反应的进行。
在水解平衡中,增加或减少反应物(或生成物)的量也会使平衡发生移动。
3.缓冲溶液由弱酸(或弱碱)及其盐等共酸碱对所组成的溶液,其pH不会因加入少量酸、碱或少量水稀释而发生显著变化,具有这种性质的溶液称为缓冲溶液。
由弱酸及其盐组成的缓冲溶液的pH可用下式计算:pH=pK(HA)—lgc(HA)/c(A-)由弱碱及其盐所组成的缓冲溶液的pH的计算公式为:pH=14 —pK(B)+ lgc(B)/c(BH+)缓冲溶液的缓冲能力与组成缓冲溶液的弱酸(或弱碱)及其共轭碱(或酸)的浓度有关,当弱酸(或弱碱)与它的共轭碱(或酸)浓度较大时其缓冲能力较强。
此外,缓冲能力还与c(HA)/(A-)或c(B)/c(BH+)有关,当比值为0.1~10时,缓冲溶液具有较大的缓冲作用。
缓冲溶液的pH可以pH试纸或pH计来测定。
三、实验内容3.缓冲溶液编号配制缓冲溶液(用量筒各量取2.0ml)pH测定值pH计算值1 NH3.H2O(1.0mol/L)+NH4Cl(0.1mol/L)10 10.262 HAc(0.1mol/L)+NaAc(1.0mol/L) 6 5.743 HAc(1.0mol/L)+NaAc(0.1mol/L)4 3.74编号配制缓冲溶液(用对号量筒量取25.0ml)pH(酸度计)pH计算值4 HAc(0.1mol/L)+NaAc(0.1mol/L) 3.74 3.74加0.5mLHCl溶液(0.1mol/L) 3.68 3.72加1.0mLNaOH溶液(0.1mol/L) 3.79 3.765 量取50mL的去离子水 6.00 7.00加0.5mLNaOH溶液(0.1mol/L)约10滴10.04 11.00加1.0mLHCl溶液(0.1mol/L)约20滴 3.29 3.00。
第3章 水化学与水污染重点内容概要 1. 溶液的通性难挥发非电解质的稀溶液的蒸汽压下降,沸点上升——ΔT bp = k bp m 凝固点下降——ΔT fp = k fp m 渗透压cRT =∏难挥发电解质溶液也具有蒸汽压下降、沸点上升,凝固点下降和渗透压等现象,由于电解这些稀溶液的依数性与浓度关系有一定偏差(引入i 值) 2. 酸碱的近代概念,酸碱的解离平衡和缓冲溶液的概念(1)酸碱质子理论人为:凡能给出质子的物质都是酸;凡能与质子结合的物质都是碱。
酸碱共轭关系:共轭酸⇔质子+ 共轭碱 w b a K K K =•(2)一元酸碱的解离平衡αα-=12c K a 2ααc K a≈很小时 c K a ≈α c K Hc a ⋅=+)( αα-=12c K b 2ααc K b≈很小时 cK b ≈α c K OHc b ⋅=-)(由于解离度与c 成反比,与)(b a K 或成正比,所以c/Ka 越大,解离度越小。
当c/Ka>500时,可采用近似计算。
注意:上述计算公式只适用于水溶液中只有弱酸或弱碱的计算。
若溶液中又添加了影响解离平衡的离子(如H + 、弱酸根离子则要考虑同离子效应,根据平衡具体分析计算。
不要随便套公式。
(3)多元酸碱的解离平衡 分级解离 1a K 2a K +H浓度近似按一级解离计算注意:解离度和解离平衡常数都可以反应弱酸、碱的强弱, 但 a K b K 与浓度无关,α与浓度有关。
(4)同离子效应与缓冲溶液同离子效应——实质是平衡移动问题,导致弱酸、碱的解离度减低缓冲溶液——由弱的共轭酸及其共轭碱或弱的共轭碱及其共轭酸组成;具有外加少量酸、碱或稀释时,pH 基本不变的性质。
缓冲溶液的pH 计算:共轭碱)共轭酸)((lg eqeq a c c pK pH -= 共轭碱)共轭酸)((lg00c c pK a -≈缓冲溶液的缓冲能力:c(共轭酸)=c(共轭碱),能力大。
c(共轭酸)、c(共轭碱)大时,能力大c(共轭酸)大时对碱缓冲大,c(共轭碱)大时对酸缓冲大。
第三章 酸碱反应和沉淀反应板书: 第3章酸碱反应和沉淀反应板书: 3.1 水的解离反应和溶液的酸碱性板书: 3.1.1酸碱的定义:板书: 1. 电离理论:板书: (1)酸:在水溶液中解离产生的阳离子全部是氢离子(H +)的化合物; (2)碱:在水溶液中解离产生的阴离子全部是氢氧根离子(OH -)的化合物 板书: (3)酸碱反应的实质:2H OH H O +-+→板书: 酸或碱相对强度的判定:(1) 解离出氢离子(H +)程度越大,酸性越强;(2) 解离出氢氧根离子(OH -)的程度越大,碱性越强板书: 2. 酸、碱的溶剂理论:板书: (1)酸:能解离出溶剂正离子的物质例:44 NH Cl NH Cl +-→+酸 溶剂正离子(2)碱:能解离出溶剂负离子的物质。
例:氨基钠 22 NaNH Na NH +-→+碱 溶剂负离子板书: (3)酸碱反应的实质:溶剂正离子 + 溶剂负离子――溶剂 例: NH + + NH 2- ―― 2NH 3 溶剂正离子 溶剂负离子 溶剂板书: 3. 酸碱的质子理论:板书: (1)酸:凡能给出质子(H +)的物质就是酸,例如: HCl ,NH 4+,H 2PO 4-等(2)碱:凡能接受质子(H +)物质就是碱,例如:Cl -,NH 3,NaOH 等。
板书: 例如: HCl H Cl +-→+酸――质子 + 碱板书: (3)酸碱反应的实质:两个共轭酸碱对之间质子传递的反应。
例如: 34 HCl NH NH Cl +-+→+酸 碱 共轭酸 共轭碱 板书: 4. 酸碱的电子理论:板书: (1)酸:凡是可以接受电子对的物质称为酸; (2)碱:凡是可以给出电子对的物质称为碱。
板书: (3)酸碱反应的实质:配位键的形成并生成酸碱配合物。
酸 + 碱 ――― 酸碱配合物 (电子对接受体)(电子对给予体)H + + OH - ―――- H 2OHCl + NH 3 ―――― NH 4+板书: 3.1.2 水的解离反应和溶液的酸碱性 板书: 1. 水的解离反应:板书: (1)2H O H OH +-→+ 跟据平衡原理,我们可以写出水的解离平衡常数 浓度平衡常数: H OH Kc C C +-= 标准平衡常数: OH H C C K C Cθθθ-+=⋅ 板书: (2)水的离子积OH H W C C K C Cθθθ-+=⋅ 标准平衡常数的一种当T =298.15K 时,71.010 /H OH C C mol L +--==⨯;所以:141.010W K θ-=⨯板书: 2. 溶液的酸碱性和PH 值板书: (1)溶液酸碱性的判断:酸性溶液:71.010 /H OH C mol L C +-->⨯>碱性溶液:71.010 /O H HC m o l LC -+->⨯> 中性溶液:71.010 /H O H C C m o l L +--==⨯ 板书: (2)PH 的计算:lg H C pH C θ+=-板书: 3.2 弱电解质的解离反应板书: 3.2.1 解离平衡和解离常数 板书: 对于一元弱酸:HA H A +-→+板书:弱酸的电离常数:H A H A a HA HA C C C C C C K C C C θθθθ+-+-⋅⋅=−−−−→数值上等于对于一元弱碱,例NH 3H 2O 324N H H ON H OH +-→+板书:弱酸的电离常数:443232NH OH NH OH b NH H O NH H OC C C C C C K C C Cθθθθ+-+-⋅⋅=−−−−→数值上等于板书: 弱电解质: 解离常数510K θ-<中强电解质:解离常数 321010K θ--<<板书: 注:a K θ、b K θ为标准平衡常数的一种,仅仅是温度的函数,与电解质的浓度无关。