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（三） > Video
同学们好
这一节啊我们继续
酸碱平衡的学习
在上一节当中
我们跟大家一起讨论了
缓冲溶液的pH值的
计算的数学规律
这个数学规律当中
跟大家介绍了
H&H方程的推导过程
特别是关于缓冲溶液的
弱酸及其盐
弱碱及其盐
在调整缓冲溶液pH值
它的变化范围当中的
变化规律
那么这一节
我们要针对H&H方程
带给我们的数学方法
来实践缓冲溶液的
具体的配制的技术
在上一节当中
我们了解了
对于由弱酸及其盐形成的
缓冲对
它们的pH值
除了与我们弱酸的
一级解离平衡常数
有关系以外
还与我们的弱酸的盐
和弱酸
它的浓度的比值的对数
有直接的关系
当然缓冲对的pOH值呢
也与弱碱及其相应的
物理参数
有相应的对数关系
那么
了解了这些数学规律以后
我们是不是就可以
任意的配制
具有不同缓冲范围的
缓冲溶液呢
答案当然是否定的
因为
对于任何的缓冲对来讲
由弱酸及其盐组成的
缓冲溶液
及pH值的变化范围呢
往往局限于它的弱酸的
标准解离平衡常数
负的对数值
±1的范围变化
同样
对于由弱碱及其盐组成的
缓冲溶液体系
其pOH值呢
也只与我们的弱碱的
标准平衡解离常数
它的负的对数值呢
加减±1的变化范围有关
具体到我们配制
溶液的浓度来看
也就是我们选用
弱酸及其盐的体系的时候
那么盐和酸的浓度的比例
或者是我们选用
碱及其盐
作为缓冲体系的时候
相应的盐与碱的
浓度的比值
要与我们的缓冲范围
发生直接的影响关系
也就是
绝对浓度的比值
大约是在102的
数量级当中发生变化
也就是说
我们的盐和酸
盐和碱的浓度的比值
从10倍到0.1之间变化
只有在这样的
浓度变化关系时
我们的缓冲对才能在
缓冲溶液体系当中
有效的发挥
pH和pOH值稳定的缓冲效应
这一点同学们
一定要多加留意
常见的能够构成缓冲对的
这样一些弱酸及其盐
弱碱及其盐的缓冲体系
我们在表中给大家举出了
典型的例子
这当中我们可以看到
主要是以它们的
弱酸或弱碱的
标准解离平衡常数的
负的对数值
为我们选择缓冲对
它的缓冲范围的
主要的依据
针对不同的体系而言
当它的标准解离平衡常数的
负的对数值确定了以后
那么±1
这样的一个范围呢
就是我们的
pH值的缓冲范围
所以
我们在选择不同的
缓冲范围时
就要依据它的
标准解离平衡常数的
负的对数值
来解析或选择
我们相应的缓冲对
构成缓冲溶液体系
这是我们配制缓冲溶液的
理论基础和
最重要的实验依据
同学们在后续的练习
和例题当中
还可以对这个问题
多加体会
在我们常见的
这样一些酸和碱的
它的物理性能的表现当中
我们常用酸碱的指示剂
来表示酸和碱的
相对的pH值的变化
但是实际上同学们
从中学里的实验
可能已经了解了
酸碱指示剂的显色原理呢
是与我们的酸碱指示剂
它以酸的形式存在
还是以碱的形式存在的
比例变化规律
直接相关的
当以酸的形式存在的时候
它的颜色是A的话
那么当以碱的形式
存在的时候就是B
那么A和B的量的多少
就决定了溶液最终的颜色
我们熟悉的石蕊、酚酞
还有甲基橙
在不同的pH值的溶液当中
它显示出来的不同的颜色
就与指示剂的酸性形式
和碱性形式的相对比例
直接相关
下面我们从一个实验当中
来了解甲基橙的变化
随pH值变化的规律
同学们请看
这是甲基橙在pH值
从1到14变化的过程当中
它的显色变化的不同的规律
我们可以发现
从pH值为1的
强酸性的溶液
一直到pH值等于14的
强碱性溶液
在这个过程当中
甲基橙在不同
pH值的溶液当中的
颜色变化
是有规律可寻的
在pH值小于4的时候
颜色呈红色
从4开始逐渐变为橙色
而这样的过程呢
恰恰就与我们的
甲基橙的指示剂
在酸碱溶液当中
它们的碱性形式
和酸性形式的比例的不同
直接相关
也就是在pH值小于4的情况下
在酸性形式的这样一种
结构当中
它的这样一个颜色呢
是偏红的
而在碱性溶液当中呢
它的颜色却是偏黄的
从刚才的实验当中
同学们就不难注意到
当溶液的pH值
发生变化的时候
会引起酸碱指示剂的
解离平衡的移动
当酸和碱的形式
发生相对数量变化的时候
这时候溶液的颜色
就会发生改变
同时
和我们的典型缓冲对一样
酸碱指示剂的缓冲对
也有它的显色变化范围
这个范围也是
在它相应的酸的
标准解离平衡常数的
负的对数值±1的
变化范围内
这是我们酸碱指示剂的
特定的变色范围
超出这个范围
酸碱指示剂它的变色
将不再有效
这一点
同学们在酚酞的变化规律
和甲基橙的变化规律当中
都可以找到
相应的实验依据
那么
我们如何通过选择
不同的缓冲体系
来配制我们的
相应的缓冲溶液呢
那么首先
我们要选择与我们所要
控制的pH值
相近似的
弱酸或弱碱的缓冲对
这当中一般来讲
我们要使它的
标准解离平衡常数的
负的对数值
对于弱酸来讲
要接近我们选择的pH值
如果对于弱碱来讲呢
这时候
我们就需要把pOH值
通过相应温度下的
它的中性点转化成
相应的pH值
来选择我们的缓冲对
同时
调节我们在弱酸及其盐
组成的体系当中的
酸和盐的比例
以及选择相应的盐和
相应的弱碱之间的
浓度的比例
来获得我们所期望的
这样一个pH值的缓冲范围
我们来看一个具体的例子
如果我们要配制
pH值为7.2的
这样的缓冲溶液
应该怎么样
去选择缓冲体系呢
如果我们通过查表
可以确定H3PO4它的
解离平衡常数的
这样一个负的对数值
大约为
一级解离平衡常数的
负的对数值为2.1
二级呢 为7.2
三级呢 为12.4
根据缓冲对的
pH值的选择规则
我们这里就不难发现
H3PO4的二级解离平衡常数
比较接近于
我们理想的pH值调控的
负的对数值的范围
那么我们就有理由选择
在这样的条件下
以NaH2PO4
和Na2HPO4
所构成的缓冲对
作为我们配制pH值
等于7.2的缓冲溶液的
缓冲对的选择体系
有了这样的依据
同学们就可以很方便的
为我们找到相应的pH值
它周围变化
±1范围内的
缓冲对的选择原则
一般来讲
人体中的血液的pH值啊
大约在7.36到7.44
这样一个范围
当然
不同的资料报道呢
这个数值会稍有偏差
但总的一个原则是
人体的血液的pH值
在正常的范围内
应该是呈弱碱性的
那么
在这样的一个
血液体系当中
是什么样的缓冲对
在发挥作用呢
那么从我们刚才
介绍的这样一个
典型缓冲体系的
pH值的缓冲范围当中
我们不难发现
这当中
它的标准解离平衡常数
负的对数值是我们选择
pH值变化规律的
一个中心点
通过对照表中的
不同的缓冲对
它们的标准解离平衡常数的
对数值的相反数
我们会发现
实际上这里的H2CO3
和NaHCO3的缓冲对
它的这样一个
标准解离平衡常数
对数值的相反数呢
是6.38
如果±1的范围
来考量的话
它恰恰落在
我们刚才讨论的
这样一个pH值的
范围之内
同时呢
还有一个缓冲对
也就是NaH2PO4
和Na2HPO4
所构成的缓冲对
它的标准解离平衡常数
负的对数值是7.21
显然
这个缓冲对
它的缓冲范围呢
也在我们血液的
正常的pH值弱碱性的范围
因此
在我们的血液当中
人们就发现了
pH值维持在弱碱性的条件
是由这两对缓冲对
按照一定的比例组成的
复合的缓冲溶液体系
所以才保证了我们身体
在有固定的
缓冲作用的情况下
能够保持稳定的pH值
从而保证了
我们身体的健康
至于说
通过什么样的方式
才能够维持住
这样的一个
pH值的范围
不要有大的变化
也是保持我们的血液
在弱碱性的环境下
维持我们的健康呢
通过上一节
我们跟大家布置的
有关小论文的讨论
可能有的同学已经找到了
相应的答案
比如说
要多注意休息
和运动之间的比例关系
同时
还要在食物当中
有意地添加含有碱性组分的
蔬菜、水果
和我们相应的副食
这样呢
就可以使我们的身体呢
处在一个弱碱性的
血液循环的
健康环境当中
有关这样的问题
相信同学们
通过小论文的讨论啊
还会找到更多有趣的答案
那么接下来我们看
如果我们要配制的
缓冲溶液的pH值呢
要达到8.0
那么这时候
我们在选择NaH2PO4
和Na2HPO4
这样的缓冲体系
可以吗
那么同学们还是回到
这样一个表当中
我们发现
对于这个缓冲对来讲
它的pH值中心点
也就是我们的
标准解离平衡常数的
负的对数值是7.21
如果±1的话
这时候它的缓冲范围呢
是6.21到8.21
因此利用这个缓冲对
去配制
pH值等于8.0的缓冲溶液
是完全可行的
但是
如果pH值为9.0呢
那么接下来我们看
在同样的条件下
针对这个缓冲对
显然
它的pK⊖的
这样一个
±1的范围
已经达不到
pH值等于9.0的
这样一个碱性的范围
因此
由NaH2PO4和Na2HPO4
所组成的这样的缓冲对
是不可以用来配制
pH值等于9的
缓冲溶液的
这样就为我们
正确的去选择pH值
和缓冲对之间的关系呢
建立了非常形象和实用的
理论和实验模型
同学们在课后呢
还可以通过练习
和参考书上的例题呢
加以训练和熟练
那么接下来
怎么样去配制9.0呢
我们就要依据刚才的规则
在它的附近再寻找
新的缓冲对的体系
比如说
像NH3·H2O和NH4Cl
所组成的这样的一个
缓冲对呢
它的标准解离平衡常数的
负的对数值的中心点呢
是在9.75
如果我们依照缓冲溶液的
缓冲范围的±1
这样一个变化规律
那么显然pH值等于9.0的
这样一个缓冲溶液
是可以通过NH3·H2O
和NH4Cl的配制来获得的
这也就为我们找到了
解决不同pH值缓冲溶液
配比的过程当中
寻找缓冲对的原则
建立的这样一个问题
接下来我们再看一个
有关缓冲效应和缓冲溶液
相关的变化规律的问题
比如说
我们要在100mL
0.15mol·L-1的
NH3·H2O溶液当中
加入100mL
0.05mol·L-1的HCl溶液
强酸的加入
所形成的这样一个
溶液体系当中
是不是具有缓冲效应呢
那么这时候溶液的pH值
又是多少呢
那么接下来
我们依然回到
最初怎么样解决
弱酸及其盐
还有弱碱及其盐的H&H方程
对于缓冲溶液体系当中的
pH值影响规律的变化
来讨论相关问题的结果
首先查表
我们知道了
NH3·H2O它的Kb⊖值呢
是1.8×10-5
因此对于NH3·H2O
它的解离平衡来讲
我们可以通过它解离以后
所产生的
有效的NH4+的数量
来讨论
我们在整个平衡体系当中的
相关的pH值的变化规律
那么通过计算
我们会发现
这时候NH4+的浓度呢
在平衡时会达到
0.025mol·L-1
剩余的NH3的量呢
那么这时候我们通过
初始的浓度与达到平衡时
已经反应掉的浓度之差
可以计算出
达到平衡时
NH3·H2O当中剩余的NH3的量
大约是0.050mol·L-1
那么这时候
溶液当中就含有了
NH3和NH4+所组成的
共轭酸碱对
显然
这样的共轭酸碱对存在呢
必然会产生相应的
缓冲作用
所以
加入一定量的强酸以后呢
这时候构成的体系
显然是一个
具有缓冲效应的
缓冲溶液体系
那么
在这样一个
缓冲溶液体系当中
它的pH值到底是多少呢
我们依据H&H方程当中
在室温条件下
pH与pOH之间的关系
代入我们弱碱及其盐组成的
这样的一个缓冲体系当中
pOH值的变化与
我们的弱碱
它的标准解离平衡常数的
对数的相反数之间的关系
我们就会找到
这样一种
数学表达的途径
代入相应的值呢
我们就可以非常容易的算出
对于这样一个缓冲对
组成的缓冲溶液体系
它的pH值达到9.56
这与我们刚才
在比较典型缓冲溶液
它的缓冲对体系当中
由NH3·H2O和NH4Cl所组成的
这样一个缓冲对
它的pH值的变化范围
是完全相符的
所以通过
这样一个例题的解析
使同学们更加具体的了解了
在缓冲对的形成过程当中
pH值的变化
与相应的缓冲对当中
弱碱及其盐
弱酸及盐的
浓度变化之间的比例关系
也为同学们
正确的配制缓冲溶液
和理解缓冲效应呢
提供了典型的实验基础
有关缓冲溶液的话题呢
我们这一节
就跟大家介绍到这
-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
--Video
-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
--Video
-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
--Video
-4.1 离子键理论—离子键价键构型
--Video
-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
--Video
-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
--Video
-4.2 共价键理论—现代价键理论
--Video
-4.2 共价键理论—共价键的性质
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（一）
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
--Video
-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
--Video
-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）I
--Video
-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）II
--Video
-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
--Video
-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
--Video
-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
--Video
-4.6 分子间作用力-分子的极性
--Video
-4.6 分子间作用力-分子间作用力
--Video
-4.7 氢键
--Video
-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
--Video
-5.1 配合物的基本特征-配合物的命名规则
--Video
-5.2 配合物的化学键理论-配位学说
--Video
-5.2 配合物的化学键理论-配合物价键理论
--Video
-5.2 配合物的化学键理论-晶体场理论
--Video
-5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象
--Video
-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（一）
--Video
-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（二）
--Video
-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)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
--Video
-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)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
--Video
-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
--Video
-6.2 化学平衡-化学平衡的规则
--Video
-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）
--Video
-7.1 自发过程与自发反应（二）
--Video
-7.2 熵与热力学第二定律—熵
--Video
-7.2 熵与热力学第二定律—熵与Entropy
--Video
-7.2 熵与热力学第二定律—热力学第二定律
--Video
-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
--Video
-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
--Video
-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（一）
--Video
-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（二）
--Video
-7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算
--Video
-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
--Video
-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
--Video
-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）
--Video
-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）
--Video
-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）
--Video
-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）
--Video
-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
--Video
-8.1 化学反应速率-化学反应速率的表示方式
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（一）
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（二）
--Video
-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程
--Video
-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
--Video
-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
--Video
-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
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（一）
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（二）
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（一）
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（二）
--Video
-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
--Video
-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）
--Video
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（二）
--Video
-9.1 酸碱平衡—水的解离平衡
--Video
-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（一）
--Video
-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（二）
--Video
-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（三）
--Video
-9.1 酸碱平衡—同离子效应
--Video
-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（一）
--Video
-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（二）
--Video
-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（三）
--Video
-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
--Video
-9.2 配位平衡—配合物解离平衡的移动
--Video
-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积常数
--Video
-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（一）
--Video
-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（二）
--Video
-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
--Video
-10.2 原电池与电极电势—原电池
--Video
-10.2 原电池与电极电势—电极电势（一）
--Video
-10.2 原电池与电极电势—电极电势（二）
--Video
-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）
--Video
-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）
--Video
-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
--Video
-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
--Video
-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
--Video
-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
--Video
-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）
--Video
-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
--Video
-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
--Video
-无机元素化学-p区元素
--Video
-无机元素化学-过渡元素
--Video
-生命化学概论-生命有机化合物官能团
--Video
-生命化学概论-生命元素-碳
--Video
-生命化学概论-生命元素-氧
--Video
-生命化学概论-蛋白质
--Video
-生命化学概论-核酸
--Video
-生命化学概论-糖
--Video
-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
--Video
-生命化学概论-药物
--Video
-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
--Video
-纳米科学与化学-微观结构与仿生
--Video
-纳米科学与化学-纳米结构的观察
--Video
-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
--Video
-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
--Video
-化学与材料-正渗透与水处理技术
--Video
-化学与材料-相变材料（一）
--Video
-化学与材料-相变材料（二）
--Video
-化学与材料-范德华力与二维材料
--Video
-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
