第8单元 同离子效应和缓冲溶液 引 言 在正常人体内进行新陈代谢的过程中，会不断产生二氧化碳、磷酸、乳酸、乙酰乙酸等酸类物质，也使血液的酸性增强；也会产生一些碱类物质，如氨。 另一方面，我们吃的蔬菜和果类都含有较多的碱性盐类，如乳酸、柠檬酸的钾盐和钠盐等，它们在体内被吸收后也会增加血液的碱性，而正常人体血液的pH始终保持在一恒定范围内，本单元将讨论有关这方面的知识。

第8单元 同离子效应和缓冲溶液 第一节 同离子效应 第二节 缓冲溶液

第一节 同离子效应 观察与思考 问题 1.氨水为什么使酚酞显红色？ 2.影响红色深浅的主要因素是什么？ 3.为什么氨水中加入固体氯化铵后红色变浅？

第一节 同离子效应 分析 1.氨水中滴加酚酞溶液显红色，是由于氨水能电离出OH–。 2.[OH–]越大，溶液红色越深。 3.由于氯化铵是强电解质，能完全电离出NH4+,溶液中[NH4+]增大，使氨水电离平衡向左移动，从而降低了氨水的电离度，使溶液中[OH –]减小。

第一节 同离子效应 定义 在弱电解质溶液中加入与该弱电解质具有相同离子的强电解质，使弱电解质电离度降低的现象称为同离子效应。

第一节 同离子效应 问题 在乙酸溶液中加入乙酸钠能否发生同离子效应？ 分析 乙酸是弱电解质，在溶液中部分电离。 乙酸钠是强电解质，能完全电离，乙酸钠电离的[CH3COO–] 使乙酸电离度降低，溶液中[H +]减小。 结论 在乙酸溶液中加入乙酸钠能发生同离子效应。

第二节 缓冲溶液 一、缓冲溶液的概念 定义 能对抗外来少量强酸、强碱或适当稀释，而保持溶液的pH几乎不变的作用称为缓冲作用。具有缓冲作用的溶液称为缓冲溶液。

第二节 缓冲溶液 一、缓冲溶液的概念 动画——纯水和缓冲溶液的pH 实验验证

第二节 缓冲溶液 一、缓冲溶液的概念 实验结果表明： 纯水不是缓冲溶液，没有抗酸抗碱能力。 加1滴NaOH后的pH ≈ 加1滴HCl后的pH ≈ HAc 和NaAc 混合液 2 ml 蒸馏水 2 ml pH的变化值 加酸或加碱后pH pH 加入试剂 试管号 7 2 5 12 几乎不变 1 3 4 实验结果表明： 纯水不是缓冲溶液，没有抗酸抗碱能力。 CH3COOH—CH3COONa混合溶液是缓冲溶液，有抗酸抗碱能力。

第二节 缓冲溶液 一、缓冲溶液的概念 问题 1．缓冲溶液的组成是怎样的？ 2．缓冲溶液为什么能对抗外来少量强酸、强碱或适当稀释，而保持溶液的pH几乎不变的？

第二节 缓冲溶液 二、缓冲溶液的组成 缓冲溶液中同时含有足量的抗酸成分和抗碱成分。 通常把这两种成分称为缓冲对或缓冲系。 其中的抗酸成分组成上少一个H+； 其中的抗碱成分组成上多一个H+。

第二节 缓冲溶液 二、缓冲溶液的组成 缓冲对有三种类型： 类型一 弱酸及其对应的盐 类型二 弱碱及其对应的盐 类型三 多元弱酸的酸式盐及其对应的次级盐

第二节 缓冲溶液 二、缓冲溶液的组成 类型一 弱酸及其对应的盐 弱酸（抗碱成分） 对应的盐（抗酸成分） CH3COOH CH3COONa 弱酸（抗碱成分） 对应的盐（抗酸成分） CH3COOH CH3COONa H2CO3 NaHCO3 H3PO4 KH2PO4

第二节 缓冲溶液 二、缓冲溶液的组成 类型二 弱碱及其对应的盐 弱碱（抗酸成分） 对应的盐（抗碱成分） NH3·H2O NH4Cl

第二节 缓冲溶液 二、缓冲溶液的组成 类型三 多元弱酸的酸式盐及其对应的次级盐 多元弱酸的酸式盐 对应的次级盐 （抗碱成分） （抗酸成分） 多元弱酸的酸式盐 对应的次级盐 （抗碱成分） （抗酸成分） NaHCO3 Na2CO3 NaH2PO4 Na2HPO4

第二节 缓冲溶液 二、缓冲溶液的组成 化学上把组成上仅差1个H+的一对物质称为共轭酸碱对，组成上多1个H+的是共轭酸，组成上少1个H+的是共轭碱。 通常缓冲溶液都是由一对共轭酸碱组成的，其中的共轭酸充当抗碱成分，共轭碱充当抗酸成分。

第二节 缓冲溶液 二、缓冲溶液的组成 将缓冲对的两个成分直接混和，可以获得缓冲溶液。 —— CH3COOH溶液和CH3COONa溶液混合。 通过适当的酸碱反应也能获得缓冲溶液。 —— CH3COOH溶液和适量NaOH溶液混合，反应生成的CH3COONa和反应过剩的 CH3COOH 可以组成缓冲溶液。

第二节 缓冲溶液 二、缓冲溶液的组成 1 L 0.20 mol/L CH3COOH与1 L 0.10 mol/L NaOH 混合，混合液是否为缓冲溶液？ 解： 1mol 1mol 1mol 1mol 现有CH3COOH 的物质的量0.20 ×1 = 0.2 mol NaOH 的物质的量0.10 mol/L ×1 L = 0.1 mol 所以CH3COOH 过量，还剩 0.2 mol － 0.1 mol = 0.1 mol，生成的CH3COONa的物质的量也为0.1 mol，因此该混合液是CH3COOH— CH3COONa的缓冲溶液。

第二节 缓冲溶液 三、缓冲溶液的作用原理 问题 缓冲溶液为什么具有缓冲作用？ 请以CH3COOH—CH3COONa为例说明缓冲溶液的作用原理。 分析一 对CH3COOH—CH3COONa缓冲系，共轭酸碱对存在如下平衡： 由于同离子效应, CH3COOH电离度减小，溶液中具有足够大浓度的CH3COOH和CH3COO_。

第二节 缓冲溶液 三、缓冲溶液的作用原理 分析二 当加入少量强酸时，溶液中大量存在的CH3COO_ （共轭碱）就与H+结合生成CH3COOH（共轭酸），平衡向左移动。 达到新的平衡时，[CH3COOH]略有增加，溶液中[H+]几乎没有增加，溶液的pH几乎没有减小。 抗酸成分：CH3COO_（共轭碱） 抗酸离子反应方程式：

第二节 缓冲溶液 三、缓冲溶液的作用原理 分析三 当加入少量强碱（OH_）时，溶液中大量存在的CH3COOH电离产生的H+与外来少量的OH_结合生成H2O，由于[H+]减小，平衡向右移动，补充了消耗掉的H+ 。 达到新的平衡时，溶液中[H+]几乎没有减小，故溶液的pH几乎没有增加。 抗碱成分：CH3COOH（共轭酸） 抗碱离子反应方程式：

第二节 缓冲溶液 三、缓冲溶液的作用原理 汇总（缓冲溶液的作用原理） 1.由于同离子效应，溶液中存在大量的CH3COOH和 CH3COO_ 。 2.向此溶液中加少量强酸，溶液中大量存在的CH3COO_ 与H+结合生成CH3COOH，平衡向左移动，再次平衡时，[H+]几乎不变，pH几乎不变。

第二节 缓冲溶液 三、缓冲溶液的作用原理 汇总（缓冲溶液的作用原理） 3.向此溶液中加少量强碱，CH3COOH电离产生的H+与外来少量的OH_结合生成H2O，由于[H+]减小，平衡向右移动，补充了消耗掉的H+ ，再次平衡时，[H+]几乎不变，pH几乎不变。

第二节 缓冲溶液 三、缓冲溶液的作用原理 加少量水稀释时，缓冲溶液的pH也能基本不变。

第二节 缓冲溶液 三、缓冲溶液的作用原理 问题 请以NH3·H2O—NH4Cl缓冲对为例说明缓冲溶液的作用原理。 2.向此溶液中加少量强酸，NH3·H2O电离产生的OH_与外来少量的H+ 结合生成H2O，平衡向右移动，补充了消耗掉的OH_ ，再次平衡时， [OH_]几乎不变，[H+]也几乎不变，pH几乎不变。

第二节 缓冲溶液 三、缓冲溶液的作用原理 问题 请以NH3·H2O—NH4Cl缓冲对为例说明缓冲溶液的作用原理。 3.向此溶液中加少量强碱，溶液中大量存在的 NH4 +与外来少量的OH_结合生成NH3·H2O ，平衡向左移动，再次平衡时， [OH_]几乎不变，[H+]也几乎不变，pH几乎不变。

第二节 缓冲溶液 四、缓冲溶液的pH计算 每一种缓冲溶液都有一定的pH。根据共轭酸碱对间质子的传递平衡关系式，可以推知缓冲溶液pH的近似计算公式为： 公式 公式表明，缓冲溶液的pH决定于共轭酸的电离常数Ka及平衡时共轭碱与共轭酸浓度的比值，该比值称为缓冲比。

第二节 缓冲溶液 四、缓冲溶液的pH计算 若nA 表示缓冲溶液中共轭酸的物质的量 nB 表示缓冲溶液中共轭碱的物质的量 则有公式：

第二节 缓冲溶液 四、缓冲溶液的pH计算 以下是缓冲溶液pH的近似计算公式：

第二节 缓冲溶液 四、缓冲溶液的pH计算 例1 已知25℃时CH3COOH的pKa =4.75，计算25℃时0.10 mol/L CH3COOH与0.10 mol/L CH3COONa等体积混合后缓冲溶液的pH。 解：等体积混合后 [CH3COOH] = 0.05 mol/L [CH3COONa] = 0.05 mol/L 答：略

第二节 缓冲溶液 五、缓冲溶液的缓冲能力 缓冲溶液的缓冲作用是有一定限度的。若超过这个限度，缓冲溶液就会失去缓冲能力。 影响缓冲溶液缓冲能力的主要因素有： (一) 缓冲溶液共轭酸碱的总浓度 (二) 缓冲比

第二节 缓冲溶液 五、缓冲溶液的缓冲能力 (一) 共轭酸碱的总浓度对缓冲能力的影响 当缓冲比 一定时，总浓度越大，则溶液中抗酸、抗碱成分越多，缓冲能力越大。 (二) 缓冲比对缓冲能力的影响 当缓冲溶液总浓度一定时，缓冲比等于1，缓冲能力最大，此时pH=pKa。 [共轭碱]与[共轭酸]相差越大，则缓冲溶液的缓冲能力就越小。

第二节 缓冲溶液 五、缓冲溶液的缓冲能力 注意 实验表明，缓冲比在10：1到1：10之间，即溶液的pH在pKa-1到pKa+1之间时，溶液具有较大的缓冲能力。因此人们将缓冲作用的有效pH范围pH= pKa±l称为缓冲溶液的缓冲范围。

第二节 缓冲溶液 六、缓冲溶液的配制 配制一定pH的缓冲溶液，可按以下原则和步骤进行： 选择缓冲系 (1) 选择适当的缓冲对 所配制的缓冲溶液的pH应在所选缓冲对的缓冲范围内，且尽量使pH接近共轭酸的pKa，以保证缓冲溶液具有较大的缓冲能力。

第二节 缓冲溶液 六、缓冲溶液的配制 配制一定pH的缓冲溶液，可按以下原则和步骤进行： 选择缓冲系 选择缓冲系 确定总浓度 (2) 选择适当的总浓度 为了使缓冲溶液有较大的缓冲能力，一般所需共轭酸碱的总浓度在0.05~0.5 mol/L之间。

第二节 缓冲溶液 六、缓冲溶液的配制 配制一定pH的缓冲溶液，可按以下原则和步骤进行： 选择缓冲系 选择缓冲系 确定总浓度 确定总浓度 计算用量 (3) 计算出所需共轭酸碱的用量 缓冲对选定之后，利用缓冲溶液的pH计算公式计算出所需共轭酸碱的用量。为了计算方便，常采用相同浓度的共轭酸和共轭碱。

第二节 缓冲溶液 六、缓冲溶液的配制 配制一定pH的缓冲溶液，可按以下原则和步骤进行： 选择缓冲系 选择缓冲系 确定总浓度 确定总浓度 计算用量 配制溶液 (4) 配制缓冲溶液 将所需量的共轭酸碱溶液混和，必要时可以用pH计进行校正。

第二节 缓冲溶液 六、缓冲溶液的配制 例3 如何配制500ml pH=5.0，具有中等缓冲能力的缓冲溶液? 解：根据 CH3COOH 的 pKa=4.75 接近 5.0 ，故选用 CH3COOH—CH3COONa 缓冲对。 根据具有中等缓冲能力的要求及计算方便，可选用 0.1 mol/L CH3COOH 溶液和 0.1 mol/L CH3COONa 溶液。 设需要0.1 mol/L CH3COONa溶液的体积为V ，则CH3COOH溶液的体积为(500 ml-V) 。

第二节 缓冲溶液 六、缓冲溶液的配制 例3 如何配制500ml pH=5.0，具有中等缓冲能力的缓冲溶液? 得： V = 320 ml 500ml－ V = 180 ml 答：量取 0.1 mol/L CH3COOH 溶液 180 ml和0.1 mol/L CH3COONa溶液320 ml，混合即可。

第二节 缓冲溶液 七、缓冲溶液在医学上的意义 缓冲溶液在医学上有广泛的用途。如血液的冷藏，微生物的培养，组织切片和细菌染色，酶活性的测定，都需要一定pH的缓冲溶液。 缓冲溶液对于人的正常生命活动也很重要。正常人体血液和其他体液都维持在一定pH范围内，机体在新陈代谢过程中会不断产生酸性代谢产物（如二氧化碳、乳酸等）和碱性代谢产物（如氨等），同时还有相当数量的酸性和碱性食物进入体内，所以要依靠存在于体液中的各种缓冲对来使体液的pH保持恒定。

第二节 缓冲溶液 七、缓冲溶液在医学上的意义 血液的pH之所以能够保持在7.35~7.45之间，其中一个重要原因就是血液中存在一系列的缓冲对。 血液中的缓冲对主要有： 碳酸氢盐缓冲对: MHCO3／H2CO3 磷酸氢盐缓冲对: M2HPO4／MH2PO4 蛋白质盐缓冲对: M—蛋白质／H—蛋白质 其中M代表Na+或K+。

第二节 缓冲溶液 七、缓冲溶液在医学上的意义 在这些缓冲对中， H2CO3—— HCO3– 缓冲对起着决定性作用，它存在着如下平衡： 抗酸时， HCO3–与H + 结合成H2CO3，H2CO3随血液流到肺部并以CO2形式排出体外，而损失的 HCO3– 离子则由肾脏的调节得到补充。 抗碱时，H2CO3电离产生的H+与OH_结合成H2O，上述电离平衡向右移动以补充消耗掉的H+。减小的H2CO3可通过降低肺部CO2的呼出量来调节，增多的HCO3–由肾脏排出体外。

第二节 缓冲溶液 七、缓冲溶液在医学上的意义 如果人的代谢发生障碍，体内蓄积过多的酸或碱，就会出现酸中毒或碱中毒，严重时将危及生命。 临床上常用乳酸钠或碳酸氢钠纠正酸中毒，用氯化铵纠正碱中毒。

练习与实践 一、名词解释 1. 同离子效应　 2．缓冲溶液　 3．缓冲范围

练习与实践 二、单项选择题 1. 在NH3·H2O溶液中加入下列试剂产生同离子效应的是（ ） A．浓NH3·H2O B．CH3COOH C．NH4C1 D．HCl 2．不具有抗酸抗碱能力的是( ) 　　A．HCl—NaCl B．CH3COOH—CH3COONa 　　C．NH3·H2O—NH4C1 D．NaH2PO4—Na2HPO4

练习与实践 二、单项选择题 3．下列溶液中缓冲能力最大的是（ ） 3．下列溶液中缓冲能力最大的是（ ） 　　A．混合液中含： 0.15 mol/L CH3COOH—0.05 mol/LCH3COONa 　　B．混合液中含： 0.05 mol/L CH3COOH—0.15 mol/LCH3COONa 　　C．混合液中含： 0.05 mol/L CH3COOH—0.05 mol/LCH3COONa 　　D．混合液中含： 0.10 mol/L CH3COOH—0.10 mol/LCH3COONa

练习与实践 二、单项选择题 4．血液的pH能保持恒定，其中起主要作用的缓冲对是（ ） A．HHb—KHb B．HHbO2—K HbO2 　　C．NaH2PO4— Na2HPO4 D．H2CO3—NaHCO3 5．欲配制与血浆pH相同的缓冲溶液，应选用下列哪一组缓冲对（ ） 　　A．HAC—NaAc（pKa=4.75） 　　B．NaH2PO4—Na2HPO4(pKa=7.20) C．NH3—NH4Cl（pKa =9.25） 　　D．H2CO3—NaHCO3（pKa=6.37）

练习与实践 二、单项选择题 6．人体血浆中最主要的抗碱成分是（ ） A． B． C． D．H2CO3 6．人体血浆中最主要的抗碱成分是（ ） A． B． C． D．H2CO3 7． 0.2 mol/L的HAc与0.1 mol/L NaOH溶液等体积混合后，溶液中的抗酸成分是( ) A．NaOH B． Ac- C．HAc D．OH-

练习与实践 二、单项选择题 8．在0.10 mol/L NH3·H2O溶液中要使电离度和pH都减小，应加入的物质是 ( ) A．NaOH B．NH4Cl C．H2O D．NH3 9．治疗碱中毒常用( ) A．碳酸氢钠 B．乳酸钠 C．氯化钠 D．氯化铵

练习与实践 三、填空题 1．缓冲溶液是由浓度较大的 和 组成。 1．缓冲溶液是由浓度较大的 和 组成。 2．在氨水里分别加入（1）盐酸（2）氯化铵（3）氢氧 化钠，电离平衡分别（1）向 移动， （2）向 移动，（3）向 移动；其中 产生同离子效应的是 。 3．血液中的缓冲系 有 、 、 。 其中缓冲能力最大的是 。酸中 毒是指 ，用 纠正。 4．影响缓冲溶液缓冲能力的主要因素有 、 。

练习与实践 三、填空题 5．填表 缓冲溶液 抗酸成分 抗碱成分 抗酸或抗碱离子反应方程式 CH3COOH—CH3COONa NH3·H2O— NH4Cl

练习与实践 四、判断题 1．在缓冲溶液中起抗酸作用的成份是共轭酸。（ ） 1．在缓冲溶液中起抗酸作用的成份是共轭酸。（ ） 2．缓冲溶液能对抗外来少量酸或碱或适当稀释后而溶液的pH不变。（ ） 3．0.5 mol/LHA(弱酸)和0.5 mol/LNaA等体积混合后可配成缓冲溶液。（ ） 4．由于溶液稀释，不影响缓冲比的比值，故缓冲溶液经无限稀释后，仍具有缓冲作用。（ ）

练习与实践 四、是非题 5 ．由于在水溶液中CH3COOH离解生成CH3COO- ，即在CH3COOH溶液中也存在缓冲系CH3COOH -CH3COO-，故纯CH3COOH溶液也具有缓冲能力。 6．将总浓度为0.2 mol/L的HAc—NaAc缓冲溶液稀释一倍，溶液中的[H+]将减少为原来的二分之一。（ ） 7．在HAc溶液中加入NaAc将产生同离子效应，使[H+]降低；而加入HCl也将产生同离子效应，使[Ac-]降低。（ ）

练习与实践 五、简答题 1．以H2CO3—NaHCO3缓冲对为例，说明它的缓冲作用原理。 　　2．下列各物质中哪些是共轭酸碱对？

练习与实践 六、计算题 1．配制pH=5.0的缓冲溶液400 ml，需取0.10 mol/L HAc和0.10 mol/L NaAc溶液各多少毫升?( 已知HAc的pKa＝4.75) 2．0.20 mol/LNH3和0.10 mol/L HCl溶液各100 ml相混合，已知NH3的pKb＝4.75，求混合溶液的pH。

练习与实践 七、实践题 动一动，想一想：在滴有一滴酚酞试液的1 mol/L氨水溶液中加入少量NH4Cl晶体，溶液的颜色会发生何变化，为什么？若把加入的NH4Cl晶体改成加入1 mol/L NaOH溶液，溶液的颜色又会发生何变化，为什么？

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