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缓冲溶液通常是由弱酸及其共轭碱或弱碱及其共轭酸组成的。例如,HAc-Ac,HC()()HHC()〇-,NH卜NH3以及H2P()r-HP〇T等都可以配制成缓冲溶液。由于缓冲溶液能抵抗外来少a强酸、强碱或稀释而保持其pH基本不变.在工业、农业、生物、医药以及化学等领域都有重要的应用.w此缓冲溶液的组成、缓冲能力、缓冲溶液PH的计算以及缓冲溶液的配制等是大学无机及分析化学1教材中必须讨论的内容.也是学生学习时的难点。若以HA表示弱酸,其共轭碱以表示.此在缓冲溶液中.A为缓冲溶液的抗酸部分.HA为缓冲溶液的抗碱部分。
在无机化学教学中,在讲完缓冲溶液的基本概念和原理后.为了拓展学生的思维.向学生提出一个问题:由某一弱酸HA和另一个弱酸HB的共轭碱B能否构成缓冲溶液?尽管学生已学完缓冲溶液的相关概念和原理,但对这一问题的分析仍然感到闲惑。通过查阅文献我们发现未见有对这一问题的分析讨论。因此本文从大一本科生的角度•在掌握了酸碱平衡、溶液pH的汁算及缓冲溶液等相关概念的基础上,从无机化学教材中选取几个酸电离常数比较接近的常见的一元弱酸HA和HB,对其组成的HA-B溶液的缓冲能力进行讨论,目的是提供一个分析问题的思路,以期为大学无机化学的教和学提供一定的参考。
1HA-IT溶液pll的计算
假设HA为一元弱酸,B为一元弱碱.则HA和B组成的溶液中主要存在以下几种平衡:HA+H2()=H:J)+AB+H2()=HB+()HH;()-f()H=2H,()总的平衡为:HA+B=A+HB假设HA和B的起始浓度分別为q和HA和HB的酸电离常数分别为K丨u和KH„•平衡时溶液中的A_浓度为,贝IJ:上述.r和pH的汁算,可以分为以下4种情况:(1)当KHA=Klm时,若r丨=(.:>,解(1)式,得.r=^■,将其代人(3)式,得:pH=pK|1A此时.HA-B溶液的pH与HA和B的起始浓度无关。(2)当KVi.\sKh丨i时.若(■丨,解(1)式,得.r=_i^•将其代人(3)式.得:pH=pKii.\+lg—ri该式就是大学无机化学和分析化学教材中弱酸及其共轭碱构成的缓冲溶液pH的计算公式。当对该溶液加少量水稀释时.由于/〇不变.溶液的pH也不变。(3)当K丨丨丨出时.若t■丨=〇•解(1)式,得:溶液的pH与HA和B的起始浓度无关。HA-B-与HB-A…溶液的pH相同。
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