当前课程知识点：大学化学 > 第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡 > 9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（一） > Video
同学们好
这一节我们继续
酸碱平衡的学习
在上一节当中
跟大家介绍了
缓冲溶液的
重要基础
也就是同离子效应
有了同离子效应的
基本概念以后啊
同学们在这一节当中
我们来学习新的
关于缓冲溶液的内容时
就会感到非常的方便
那么什么是缓冲溶液呢
中学里
老师可能已经跟大家介绍过了
所谓的缓冲溶液主要是指
能够对抗外加少量的强酸
和强碱
而保持溶液的pH值基本不变的
这样的溶液体系
这样的体系呢
我们称为缓冲溶液
而这种能够对抗
外加的少量的
强酸和强碱
而保持pH值不变的现象呢
我们称为缓冲现象
但是这里要提醒大家注意的
关于缓冲现象
有两点是同学们
一定要特别关注的
一个加入的强酸和强碱
必须是少量的
因为大量的加入
任何体系的pH值
都会发生变化
第二
在少量的加入的前提下
还必须是强酸和强碱
这样才能体现出
缓冲溶液的缓冲特性
因为从生活常识
同学们都知道
如果我们在纯水当中
加入少量的弱酸和弱碱
纯水一样可以保持
其pH值基本不变
那么显然
从常识我们就可以判断
纯水并不具有缓冲特性
因此
如果要突出缓冲溶液的
缓冲特点的话
一定要注意强调
这两个层次
也就是少量的
还有强酸和强碱
下边我们通过一个实验
来看一下
纯水和缓冲溶液体系
在少量的强酸和强碱加入下
它们的pH值到底会发生
什么样的变化
同学们请看
这是我们对于纯水和缓冲溶液
pH值变化的这样一个
基本的实验
在实验当中
首先我们在纯水当中来测量
去离子水的pH值是6.75
然后我们加入少量的HCl
同学们可以看到
pH值会迅速的下降
最后稳定在3左右
我们在同样的纯水当中
再加入相应的NaOH
我们可以看到
pH值会迅速的上升
最后会稳定在10左右
同样
我们在CH3COOH和CH3COONa构成的
缓冲溶液体系当中
重复刚才的步骤
我们看到
缓冲溶液的pH值是4.67
如果加入少量的强碱
这时候我们发现
pH值只升高了0.01
如果我们把这样的一个
体系当中加入强酸
当然是少量的
同学们可以注意到
这时候pH值呢 会降到
我们原来最初的
4.67以下的4.66
这充分展示了
CH3COOH和CH3COONa的体系
具有强烈的缓冲作用
而纯水呢
则不具有
相应的缓冲作用
如果我们把刚才的实验
运用到理论分析的方法
来讨论这样的例题
在一升的水当中
如果加入2滴
1mol·L-1的HCl
它的量呢
大约是0.1毫升
那么这个时候
我们看看它的相应的
H3O+的量会增加多少
同样
我们再在这个体系当中
加入4滴
1mol·L-1的NaOH
这时候溶液体系当中的
H3O+的量
又会减少多少呢
我们把这样一个问题
用理论的方法一 一加以
数学的呈现
计算的结果
就会直接告诉我们
在未加强酸之前
纯水当中H3O+的浓度呢
是处在中性点
也就10-7mol·L-1
当加入强酸以后
虽然只有0.1毫升
但是加入HCl的纯水
立刻就变成了一个稀酸的溶液
溶液体系当中的
H3O+的浓度呢
变成了10-4mol·L-1
相较于纯水体系
这时候H3O+的量呢
增加了3个数量级
而在这个体系当中
如果加入4滴
1mol·L-1的NaOH
那么加NaOH以后的
体系当中的
H3O+的浓度呢
会比加HCl的时候
一下子降低了6个数量级
从这里
同学们就可以预感到
在纯水当中加入
哪怕只有0.1毫升的强酸
或0.2毫升的强碱
pH值就像过山车一样
迅速的降低
又会陡然的升高
那么这样的结果呢
就和我们最后计算的结果
是完全一致的
我们可以看到
加入0.1毫升的强酸以后
pH值降到了4
而在回滴0.2毫升的强碱
溶液的pH值呢 会升高到10
这也就充分体现了
刚才实验当中
同学们看到的
纯水是不具有缓冲作用的
这样的一个事实
那么接下来
我们如果在90毫升
1mol·L-1的HAc
与NaAc的溶液当中
来判断它的pH值
我们应该怎么计算呢
首先
虽然HAc是一个弱酸
但是
它和Na+离子形成的NaAc
却是一个强解电质
它在水溶液当中
会发生完全的解离
这时候我们初始的浓度
如果是0.9mol·L-1的话
那么我们接下来
达到平衡的时候
强电解质百分之百的解离
那么形成的平衡浓度呢
应该等于我们初始的浓度
因为在这样一个
解离方程当中
它们的化学计量比系数
都是1
同时 我们还要考虑
在这个体系当中的
另外一个参与的溶质
也就是HAc
HAc和NaAc相比
HAc却是典型的弱电解质
当弱电解质处于
水溶液当中的时候
它的解离呢
就不再像强电解质那样
是百分之百
所以初始状态下
HAc的浓度
如果是0.9mol·L-1的话
那么接下来
NaAc所提供的
Ac-的浓度
将作为HAc解离平衡的
方程当中的初始量
而随着HAc的解离过程
达到平衡
这时候一部分HAc呢
会相应的变成Ac-
和H3O+
这两部分的浓度
分别体现在
平衡浓度当中的
生成物一方
我们把这样的
相关的浓度的变化
代入到两个方程
处在同一平衡体系当中的
这样一个平衡常数的
计算方法当中
我们就会发现
这时候
一元弱酸的解离平衡常数
就变成了这样一个
看似复杂
但是却非常有规律的式子
在这当中
H3O+的浓度
以及Ac-的浓度
和由于HAc解离而提供的
我们的新的Ac-浓度的
这样的一个变化
都体现在我们这样一个
平衡方程当中
我们迅速地按照我们的
已知的数学方法
来解析这样一个方程
我们会得到相应的pH值
也就是4.75
那么4.75呢
也就预示着由HAc
和NaAc
组成的这样一个缓冲对
在没有强酸和强碱加入之前
它的稳定的pH值
如果
我们在这样的体系当中
加入10毫升0.1mol·L-1的
HCl溶液
这时候pH值会怎么样变化呢
同学们根据刚才的思路
我们来重新审视
这样一元弱酸它的解离平衡
那么这时候由于
我们在这样一个结构当中
初始的弱酸
是0.9mol·L-1
而我们加入的强酸呢
虽然它只有10个毫升的
0.1mol·L-1
这样一个量
但是
由于它是百分之百的解离
所以这时候
它所带来的影响
就会使初始的弱酸的解离呢
向弱酸的方向移动
原因是我们体系当中
已经有了H3O+的参与
H3O+的参与
与弱酸的这样一个平衡
发生了平衡的移动
那么接下来达到平衡的时候
我们就会发现
平衡的浓度呢
会变成这样一个
数学的关系
而这样的一个关系当中
就包含了
我们强酸加入以后
使弱酸根的浓度
相应的减少
而使弱酸的
相应的浓度呢增加
这也就是强酸加入
对于HAc和NaAc体系的
这样一个平衡移动的影响
考虑到这样的影响
接下来
我们代入到这样一个
一元弱酸的
解离平衡方程当中
这当中
我们把相应的盐的浓度
还有H3O+的浓度
和一元弱酸的浓度
按照标准平衡常数的写法
把它规范到这样一个
数学方程当中
经过相应的简化以后
因为我们关注的是
H3O+的浓度
因为它是和pH值直接相关的
这样一个参量
我们通过移项和
交换分子和分母
得到了这样一个
有规律的数学方程式
进一步的简化
同学们就会发现
在这样的体系当中
H3O+子的浓度
与标准摩尔浓度之比
等于一元弱酸的
标准解离平衡常数
与一元弱酸的浓度
和我们的强电解质
一元弱酸的盐
它的浓度的比值
有了这样一个式子
接下来我们就不难了解
加入10毫升0.1mol·L-1的
HCl以后
体系的pH值会变到多少呢
结果告诉我们
与我们前边的计算结果相比
只在我们小数点后边的
第二位
有微弱的变化
这恰恰体现了一元弱酸
与一元弱酸的盐所组成的
缓冲体系
具有强烈的缓冲作用
同样条件下我们来计算
在这样一个体系当中
我们如果加入10毫升
0.1mol·L-1的
NaOH溶液
体系的pH值
又应该怎么变化呢
那么同样
我们按照刚才的规律呢
来首先解析一元弱酸
它的解离行为
我们可以得到类似的
这样的一个方程
这个方程当中
我们已经发现了
在弱酸解离平衡当中
H3O+的浓度
与标准摩尔浓度的比值
等于我们一元弱酸的
标准解离平衡常数乘上
一元弱酸的浓度与
一元弱酸盐的浓度之比
那么这个时候呢
只要我们考虑到
其中中和掉的部分的
一元弱酸
那么最后我们可以计算出来
pH值呢 等于4.76
也就是相对于我们
没有加入强碱的
HAc与NaAc体系
它的pH值的变化呢
仅仅升高了0.01
这又一次印证了
弱酸和弱酸的盐
所组成的体系
具有明显的缓冲作用
而这样的缓冲作用呢
就为缓冲溶液的
pH值的稳定呢
提供了可靠的物质基础
因此通过上述
两个例题的解析
帮同学们细致的展示了
纯水对于强酸和强碱的
缓冲效应和
弱酸与弱酸盐
对于强酸和强碱的
缓冲效应的不同
这些效应呢
也帮我们掌握了
缓冲溶液在强酸和强碱
作用下的
它的pH值的变化规律
为了使同学们更清楚的了解
弱酸与弱酸的盐所形成的
缓冲体系当中的缓冲原理
接下来我们仍然从
一元弱酸和它的盐构成的
这样一个解离平衡当中
去探寻
缓冲作用产生的原因
在一元弱酸和它的盐
形成的这样一个缓冲对当中
我们可以发现
当两者处在平衡状态时
由于初始的一元弱酸
和弱酸的盐
它们的浓度较大
这时候当体系当中
加入相应的
少量的强碱的时候
那么弱酸呢会与
OH-发生相互作用
而形成大量的
一元弱酸根
从而平衡掉
由于强碱的加入
而引起的体系
H3O+的减少
如果我们在体系当中
加入少量的强酸的时候
这时候
我们初始浓度当中的盐
会由于它初始的浓度量
比较大
会大量的中和
由于H3O+
而引起的pH值的变化
而形成一元弱酸的
这样一个浓度的提高
因此
只要在我们的缓冲体系当中
不要加入过大量的
强酸和强碱
初始的
一元弱酸和弱酸的盐
它的较高的浓度值呢
就可以保证
对于少量的
强碱和强酸的加入
所引起的体系当中的
pH值的变化
这就是我们前面了解的
缓冲溶液的缓冲原理
了解了缓冲原理
对于我们后续
进一步的去学习
缓冲体系的构成
还有缓冲体系的性质
具有了良好的基础
有关这一部分的内容
我们在下一节当中
再给大家做详细的介绍
这节课我们就介绍到这
-1.1 不一样的大学化学
--Video
-1.2 化学体系的建立
--Video
-1.3 应该了解的化学
--Video
-1.4 课程学习的必要准备
--Video
-第一章 绪论--第一章 习题
-2.1 物质的聚集状态—物质的相与相变
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—实际气体的状态方程
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—单晶多晶与非晶结构；晶体的宏观性质
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—晶体的对称性
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液晶
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子、液晶与平板显示技术
--Video
-2.2 溶液的性质—溶液的特点与分类
--Video
-2.2 溶液的性质—气体、液体和固体的溶解
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—饱和蒸气压降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—稀溶液的沸点升高
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—溶液的凝固点降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性— 溶液的渗透压
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—反渗透现象
--Video
-第二章 物质的聚集状态与溶液的性质--第二章习题
-3.1原子核外电子运动的描述-原子结构理论的发展
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-核外单电子运动的量子化模型
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道- 电子运动的波函数与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-量子数的取值与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-自旋量子数的取值原则
--Video
-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
--Video
-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
--Video
-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
--Video
-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
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-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
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-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 小论文
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 习题
-4.1 离子键理论—离子键理论
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-4.1 离子键理论—离子键价键构型
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-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
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-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
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-4.2 共价键理论—现代价键理论
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-4.2 共价键理论—共价键的性质
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（一）
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
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-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）I
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）II
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
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-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
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-4.6 分子间作用力-分子的极性
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-4.6 分子间作用力-分子间作用力
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-4.7 氢键
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-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 小论文
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 习题
-5.1 配合物的基本特征-配合物的形成
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-5.1 配合物的基本特征-配合物的命名规则
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-5.2 配合物的化学键理论-配位学说
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-5.2 配合物的化学键理论-配合物价键理论
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-5.2 配合物的化学键理论-晶体场理论
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-5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（一）
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（二）
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-第五章 配位化学概论--第五章 习题
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
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-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
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-6.2 化学平衡-化学平衡的规则
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-第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡--第六章 习题
-7.1 自发过程与自发反应（一）
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-7.1 自发过程与自发反应（二）
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵与Entropy
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-7.2 熵与热力学第二定律—热力学第二定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—热力学第三定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—孤立系统熵判据
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（一）
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（二）
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-7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算
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-7.4 吉布斯自由能的判据—反应方向的标准吉布斯自由能判据
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-7.4 吉布斯自由能的判据—非标准状态下自发反应方向性的判据
--Video
-7.4 吉布斯自由能判据—吉布斯-亥姆霍兹方程
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（二）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（二）
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-第七章 化学反应的方向--第七章 小论文
-第七章 化学反应的方向--第七章 习题
-8.1 化学反应速率-化学反应的方向与反应速率
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-8.1 化学反应速率-化学反应速率的表示方式
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（一）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（二）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-一级反应速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-二级反应速率方程
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-温度对化学反应速率的影响
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（二）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（二）
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-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
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-第八章 化学动力学基础--第八章 习题
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（一）
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-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（二）
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-9.1 酸碱平衡—水的解离平衡
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（一）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（二）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（三）
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-9.1 酸碱平衡—同离子效应
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（一）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（二）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（三）
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-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
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-9.2 配位平衡—配合物解离平衡的移动
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积常数
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（一）
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（二）
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-第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡--第九章 习题
-10.1 氧化还原反应方程式配平
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-10.2 原电池与电极电势—原电池
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（一）
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（一）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电极电势的影响
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
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-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（一）
--Video
-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（二）
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-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
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-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 小论文
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 习题
-无机元素化学-s区元素
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-无机元素化学-p区元素
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-无机元素化学-过渡元素
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-生命化学概论-生命有机化合物官能团
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-生命化学概论-生命元素-碳
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-生命化学概论-生命元素-氧
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-生命化学概论-蛋白质
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-生命化学概论-核酸
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-生命化学概论-糖
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-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
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-生命化学概论-药物
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-第十一章 元素与生命化学概论--第十一章 习题
-纳米科学与化学-自然界中的纳米现象
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-纳米科学与化学-微观结构与仿生
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-纳米科学与化学-纳米结构的观察
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-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
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-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
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-化学与材料-正渗透与水处理技术
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-化学与材料-相变材料（一）
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-化学与材料-相变材料（二）
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-化学与材料-范德华力与二维材料
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-第十二章 化学与现代科学--第十二章 习题
-大学化学期末考试
