5-4缓冲溶液电子教案

模块五气体溶液和胶体授课题目缓冲溶液教学对象2014级工业分析与检验2014级应用化工技术1、2、3班教学时数2授课时间课前提问1．提出问题并解答2．课程导入主要教学内容1．同离子效应和缓冲溶液的含义2．缓冲溶液酸碱度的计算3．缓冲溶液的选择和配制教学目标1．掌握同离子效应和缓冲溶液的作用和组成、缓冲作用机制2．掌握缓冲溶液酸碱度的计算3．了解缓冲溶液的选择和配制，缓冲能力的影响因素及缓冲范围4．熟悉人体正常pH值的维持和失控教学重点1．缓冲溶液的作用和组成、缓冲作用机制2．缓冲溶液及缓冲溶液酸碱度的计算教学方法启发、互动教学，培养自主学习能力1．通过设问来引导学生深入思考、激发兴趣2．通过讲授、讨论解决问题3.通过练习加强对所学知识的理解复习思考题课后部分习题预习要点1．同离子效应2．缓冲溶液及缓冲溶液酸碱度的计算课后记载学生加强训练，才能掌握和巩固缓冲溶液酸碱度的计算备注缓冲溶液引言弱电解质在水溶液中存在着解离平衡，同化学平衡一样，当外界条件改变时，解离平衡就要发生移动，使解离度发生改变，但外界条件中，温度、压力等因素对解离平衡的移动影响不大，主要是离子的浓度对弱电解质的解离平衡移动有明显的影响。例如在氨水中加入氯化铵，增加了铵离子的浓度，使得氨水的解离平衡向左移动，结果降低了氨水的解离度。新课一、同离子效应例：比较0.1mol/LHAc溶液及0.2mol/LHAc和0.2mol/LNaAc等体积混和溶液的[H+]和α各为多少？（KaHAc=1.75×10-5）解：0.1mol/LHAc溶液：[H+]=∵C/Ka﹥5000.2mol/LHAc+0.2mol/LNaAc溶液：HAc：0.2/2=0.1mol/L；NaAc：0.2/2=0.1mol/L；NaAc为强电解质，全部电离为[Ac-]=0.1mol/LHAc=H++Ac-C始0.1C酸00.1C盐C平衡0.1-XX0.1+X∵弱电解质，0.1+X≈0.1，0.1-X≈0.1∴X=1.75×10-5mol/Lα=(X/0.1)×100%=0.0175%即混合后，[H+]和α都减少。引申为通式：即：Ka≈[H+]C盐/C酸[H+]=KaC酸/C盐∴在弱电解质溶液中，加入含有相同离子的强电解质，会使弱电解质电离度降低，该现象叫作同离子效应。同理：NH3++H2O=NH4++OH-加入NH4Cl→NH4++Cl-一元弱碱：[OH-]=KbC碱/C盐注意：（NH4）2SO4：[OH-]=KbC碱/(2C盐)二、缓冲溶液缓冲溶液可用于控制溶液的PH值。1.实验事实：向纯水(pH=7.0)中加入少量酸或碱，pH值会发生显著变化向HAc-NaAc混合液中加入少量酸或碱，溶液的pH值几乎不变。2.缓冲溶液:是一种能抵抗少量强酸、强碱和水的稀释而保持体系的pH值基本不变的溶液3.缓冲原理：HAc=H++Ac-NaAc=Na++Ac-加入酸，如HCl，H+与Ac-结合，生成HAc，cAc-/cHAc变化不大，溶液的pH值变化不大。加入碱，如NaOH，HAc与OH-与结合，生成Ac-，cAc-/cHAc变化不大，溶液pH值变化也不大。结论：少量外来酸碱的加入不会影响溶液的pH值，缓冲溶液的缓冲能力有一定限度。4、缓冲溶液的组成编号加入1.0mol/L的HCl溶液1.0mL加入1.0mol/L的NaOH溶液1.0mL11.0L纯水PH：7.0→3.0ΔPH=4.0PH：7.0→11.0ΔPH=4.021.0L溶液中含有0.1molHac和0.1molNaAcPH：4.76→4.75ΔPH=0.01PH：4.76→4.77ΔPH=0.0131.0L溶液中含有0.1molNH3和0.1molNH4ClPH：9.26→9.25ΔPH=0.01PH：9.26→9.27ΔPH=0.01缓冲溶液的组成：弱酸-弱酸盐[H+]=KaC酸/C盐弱碱-弱碱盐[OH-]=KbC碱/C盐5、缓冲溶液的PH值计算（对上表的计算：）（1）在1.0L纯水中，分别加入1.0mL1.0mol/L的HCl和1.0mL1.0mol/L的NaOH，问PH值的变化。纯水：PH=7加入HCl：[HCl]=1.0×10-3×1.0/1.001=10-3mol/LPH=3加入NaOH:[NaOH]=10-3mol/LPH=14-POH=11（2）0.1mol/LHAc和0.1mol/LNaAc[H+]=KaC酸/C盐=1.75×10-5×0.1/0.1mol/LPH=4.76加入HCl:反应前：[HCl]=1.0×10-3×1.0/1.001=10-3mol/L[HAc]=0.1/1.001=0.1mol/L[NaAc]=0.1/1.001=0.1mol/LHCl+NaAc→NaCl+HAc反应前浓度10-30.100.1反应后浓度00.1-10-310-30.1+10-3PH=4.75加入NaOH:反应前：[NaOH]=1.0×10-3×1.0/1.001=10-3mol/L[HAc]=[NaAc]=0.1/1.001=0.1mol/LNaOH+HAc→NaAc+H2O反应前浓度10-30.10.1反应后浓度00.1-10-30.1+10-3PH=4.77讨论：下列各对溶液以等体积混合，指出哪些可以作为缓冲溶液？为什么？（1）0.1mol/LHCl与0.2mol/LNaAcHCl+NaAc→NaCl+HAc反应前浓度0.1/2=0.050.2/2=0.100反应后浓度00.1-0.050.050.05∴反应后得到HAc(0.5mol/L)-NaAc(0.5mol/L)混合溶液，可作为缓冲溶液；（2）0.1mol/LHCl与0.05mol/LNaNO2HCl+NaNO2→NaCl+HNO2反应前浓度0.1/2=0.050.05/2=0.02500反应后浓度0.02500.0250.025∴反应后得到HCl(0.025mol/L)-HNO2(0.025mol/L)混合溶液，不可作为缓冲溶液；结论：①缓冲溶液的pH取决于两个因素，即Ka(Kb)及c酸/c盐（c酸/c盐）②适当地稀释缓冲溶液时，由于酸和盐同等程度地减少，pH值基本保持不变。③稀释过度，当弱酸电离度和盐的水解作用发生明显变化时，pH值才发生明显的变化。6.选择缓冲溶液的步骤:首先找出与溶液所需控制的pH值相近的pK值的弱酸或弱碱一般c酸/c盐在0.1~10范围内具有缓冲能力，故pH=pKa±1选择的缓冲液不与反应物或生成物发生反应，配制药用缓冲溶液时还应考虑溶液的毒性。7．缓冲溶液的应用许多化学反应要在一定pH范围内进行；人体血液必须维持pH在7.4左右。总结：（1）基本原理：同离子效应（2）缓冲溶液本身的PH值主要取决于Ka或Kb[H+]=KaC酸/C盐[OH-]=KbC碱/C盐（3）缓冲溶液控制PH值，体现在C酸/C盐或C碱/C盐，加入少量酸或碱，比值变化小。（4）缓冲溶液的缓冲能力，取决于加入酸或碱后，C酸/C盐或C碱/C盐比值变化尽量小。∴C酸/C盐或C碱/C盐=1，缓冲能力大。通常选择在0.1-10（5）一定范围内发挥作用（±1）；否则PH值偏离1后，加入酸碱变化较大。（6）适当稀释时，PH变化不大。