第四章 緩沖溶液

第四章緩沖溶液LiaoningMedicalUniversity第一節(jié)緩沖溶液及緩沖機(jī)制實(shí)驗(yàn)

樣品1，0.10mol·L-1NaCl溶液樣品2，含HAc和NaAc均為0.10mol·L-1的混合溶液操作：滴加強(qiáng)酸HCl至c(HCl)=0.010mol·L-1觀察現(xiàn)象：pH的變化第一節(jié)緩沖溶液及緩沖機(jī)制0.10mol·L-1NaCl溶液pH＝7→2，改變了5個(gè)pH單位0.010mol·L-1HCl第一節(jié)緩沖溶液及緩沖機(jī)制0.10mol·L-1HAc—0.10mol·L-1NaAc溶液pH＝4.75→4.74，改變了0.01個(gè)pH單位0.010mol·L-1HCl第一節(jié)緩沖溶液及緩沖機(jī)制結(jié)論：

HAc—NaAc混合溶液具有抵抗外來少量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿而保持pH基本不變的能力第一節(jié)緩沖溶液及緩沖機(jī)制緩沖溶液及其作用機(jī)制和組成緩沖溶液（buffersolution）能夠抵抗外來少量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，或稍加稀釋時(shí)可保持其pH基本不變的溶液緩沖作用（bufferaction）緩沖溶液對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或稀釋的抵抗作用第一節(jié)緩沖溶液及緩沖機(jī)制以HAc—Ac-體系為例(大量)

(大量)當(dāng)加入少量強(qiáng)酸時(shí)，外來H+將質(zhì)子傳給Ac-

，質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡左移，溶液的pH保持基本不變當(dāng)加入少量強(qiáng)堿時(shí)，OH-

接受H3O+傳遞的質(zhì)子，質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡右移，補(bǔ)充消耗掉的H3O+離子，而溶液的pH保持基本不變第一節(jié)緩沖溶液及緩沖機(jī)制緩沖溶液的組成緩沖溶液堿性物質(zhì)酸性物質(zhì)抗酸成分抗堿成分緩沖系或緩沖對(duì)第一節(jié)緩沖溶液及緩沖機(jī)制共軛酸共軛堿HAcNH4ClH2PO4-NaAcNH3·H2OHPO42-抗酸成分緩沖系抗堿成分第一節(jié)緩沖溶液及緩沖機(jī)制緩沖溶液的組成:1．弱酸及其對(duì)應(yīng)的共軛堿例如，HAc-NaAc2．弱堿及其對(duì)應(yīng)的共軛酸例如：NH3-NH4Cl第二節(jié)緩沖溶液pH的計(jì)算緩沖溶液pH值的近似計(jì)算公式以HB代表弱酸，并與B-組成緩沖溶液HB

+

H2OH3O+

+

B-HB][][Blg

p

pH-a+=K共軛酸][共軛堿][lg

p

a+=K第二節(jié)緩沖溶液pH的計(jì)算Henderson—Hasselbalch方程式的應(yīng)用HB在溶液中只少部分解離，且因B-的同離子效應(yīng)，使HB幾乎完全以分子狀態(tài)存在解離平衡后的濃度初始濃度

練習(xí)

例10.30mol/LHAc10ml與0.10mol/LNaAc20ml混合成緩沖溶液。cA、cB分別為多少？

練習(xí)

例2將0.30mol·L-1吡啶(pKb=8.77)和0.10mol·L-1HCl溶液等體積混合，混合液是否為緩沖溶液？求混合溶液pH。解：吡啶和鹽酸反應(yīng)生成吡啶鹽酸鹽，混合溶液為弱堿及其對(duì)應(yīng)的共軛酸。為緩沖溶液?；旌先芤簽?.10mol·L吡啶和0.05mol·L吡啶鹽酸鹽緩沖溶液，pKa=14-8.77=5.23

練習(xí)

解：

練習(xí)

例3求pH=3.90，總濃度為0.40mol·LHCOOH(甲酸)-HCOONa(甲酸鈉）緩沖溶液中，甲酸和甲酸鈉的物質(zhì)的量濃度（甲酸pKa=3.75）解：設(shè)c(甲酸納）=xmol·L，

c(甲酸）=0.40-xmol·L

練習(xí)

例4向100ml某緩沖溶液中加入0.20gNaOH固體，所得溶液pH=5.60，已知原緩沖溶液共軛酸HBpKa=5.30;c(HB)=0.25mol·L，求原緩沖溶液的pH。

練習(xí)

解：第二節(jié)緩沖溶液pH的計(jì)算由于c=n/V，所以練習(xí)解:(1)例51LHAc-NaAc緩沖溶液中含有0.10molHAc和0.20molNaAc(pKa=4.75)(1)計(jì)算該溶液的pH值?練習(xí)(2)加入10ml0.10mol/LHCl后:

nAC-=100×0.20-10×0.10=19mmol

nHAC=100×0.10+10×0.10=11mmol例51LHAc-NaAc緩沖溶液中含有0.10molHAc和0.20molNaAc(pKa=4.75)(2)向100ml該緩沖溶液中加入10ml0.10mol/LHCl后,溶液的pH值?練習(xí)(3)nAC-=100×0.2+10×0.1=21mol

nHAC=100×0.10-10×0.10=9mmol例51LHAc-NaAc緩沖溶液中含有0.10molHAc和0.20molNaAc(pKa=4.75)(3)向100ml該緩沖溶液中加入10ml0.10mol/LNaOH后,溶液的pH值?練習(xí)(4)加入100ml水后:

nAC-=0.20molnHAC=0.10mol例51LHAc-NaAc緩沖溶液中含有0.10molHAc和0.20molNaAc(pKa=4.75)(4)向100ml該緩沖溶液中加入100ml水后,溶液的pH值?練習(xí)NH3-NH4Cl緩沖溶液練習(xí)NaHCO3-Na2CO3緩沖溶液練習(xí)例6計(jì)算將c(NH3)=0.20mol/L的氨水20ml與10ml0.40mol/L的NH4Cl混合所得緩沖溶液的pH值。解:查表pKb(NH3)=4.75練習(xí)例7將10.0g

Na2CO3和10.0g

NaHCO3

溶于水制備250ml緩沖溶液，求溶液的pH。解:查表pKa2(NaHCO3)=10.33第二節(jié)緩沖溶液pH的計(jì)算根據(jù)n=cV，若取儲(chǔ)備液c(B-)=c(HB)練習(xí)例8將0.10mol/L的HAc溶液與0.10mol/L的NaAc溶液以1:4體積混合,求緩沖溶液的pH值?第二節(jié)緩沖溶液pH的計(jì)算Henderson—Hasselbalch方程式的意義緩沖溶液的pH首先取決pKa

pKa值一定，其pH值隨著緩沖比[B-]/[HB]的改變而改變。當(dāng)緩沖比等于1時(shí)，pH等于pKa

適當(dāng)稀釋緩沖溶液，緩沖比不變，

pH值亦不變，但加入大量的水稀釋后，使pH值略有升高第二節(jié)緩沖溶液pH的計(jì)算因稀釋而引起緩沖溶液pH值的變化用稀釋值表示，當(dāng)緩沖溶液的濃度為c時(shí)，加入等體積純水稀釋，稀釋后與稀釋前的pH值之差定義為稀釋值，符號(hào)為ΔpH1/2

ΔpH1/2＞0，表明緩沖溶液的pH值隨稀釋而增加；ΔpH1/2＜0，則表明緩沖溶液的pH值隨稀釋而減少第三節(jié)緩沖容量和緩沖范圍一、緩沖容量當(dāng)加入過量的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿，緩沖溶液的pH將發(fā)生較大變化，失去緩沖能力。用緩沖容量β作為衡量緩沖能力大小的尺度。定義為β越大，說明緩沖溶液的緩沖能力越強(qiáng)第三節(jié)緩沖容量和緩沖范圍V為緩沖溶液的體積（不是加入酸堿后總體積）△n為加入的一元強(qiáng)酸△na或一元強(qiáng)堿△nb△pH為緩沖溶液pH的改變量β為正值，單位為濃度單位練習(xí)例90.1mol/LHAc和0.1mol/LNaAc各20ml混合,向此緩沖溶液中加入2ml0.01mol/LHCl。求此緩沖溶液的??(pKa

=4.75)練習(xí)例10分別向下列兩種溶液中加入0.001molHCl。求??[設(shè)V不變,pKa

=4.75](1)1升(0.1mol/LHAc—0.1mol/LNaAc)的緩沖液。(2)1升(0.01mol/LHAc—0.01mol/LNaAc)緩沖液.

練習(xí)練習(xí)練習(xí)例11在500ml0.20mol/L的丙酸溶液中，加入1.8克NaOH，求溶液的pH值。若在此溶液中再加入1.0ml2.0mol/LNaOH溶液,求溶液的ΔpH及??(pKa

=4.87)解:生成丙酸鈉n丙酸鈉=nNaOH=1.8/40=0.045mol剩余丙酸n丙酸=0.20×0.50-0.045=0.055mol練習(xí)練習(xí)第三節(jié)緩沖容量和緩沖范圍二、影響緩沖容量的因素﹡緩沖比的影響當(dāng)緩沖比一定時(shí)，c總越大，β越大﹡總濃度c總＝[HB]+[B-]的影響當(dāng)c總一定時(shí)，緩沖比越接近1，β越大；緩沖比等于1時(shí)，有最大βmax

第三節(jié)緩沖容量和緩沖范圍三、緩沖范圍pH=pKa±1變化范圍稱為緩沖范圍第四節(jié)緩沖容量的配制一、配制方法1．選擇合適的緩沖系1)pH在pKa±1緩沖范圍內(nèi)并盡量接近弱酸pKa2)緩沖系的物質(zhì)必須對(duì)主反應(yīng)無干擾2．配制的緩沖溶液的總濃度要適當(dāng)一般總濃度0.05mol·L-1～0.2mol·L-13．計(jì)算所需緩沖系的量根據(jù)Henderson-Hasselbalch方程計(jì)算。4．校正練習(xí)例12怎樣配制100mlpH為10.0的緩沖溶液?解：選緩沖對(duì)NaHCO3－Na2CO3pKa2=10.25設(shè)濃度均為0.1mol/L，取NaHCO3的體積為VA，則Na2CO3的體積VB=100－VA練習(xí)練習(xí)例13

欲配制pH=9.25的緩沖溶液，求需在500ml,0.10mol/LNH3水中加入NH4Cl的質(zhì)量。已知pKb(NH3)=4.75解：設(shè)需加入x克NH4Cl

則：nA(NH4Cl)=x/53.5mol

nB(NH3)=0.5×0.10=0.050mol練習(xí)練習(xí)例14配制1LpH=10的NH3-NH4Cl緩沖溶液,已用去350mL15mol·L-1氨水，問需氯化銨多少克？已知Kb(NH3)=1.8×10-5

，M(NH4Cl)=53.5gmol-1解

m(NH4Cl)=50g第五節(jié)血液中的緩沖系

體液中存在多種生理緩沖系，使體液的pH保持基本穩(wěn)定血漿中H2CO3-HCO3-

、H2PO4--HPO42-

、HnP-Hn-1P-紅細(xì)胞中H2b-Hb-(血紅蛋白)、H2bO2-HbO2-(氧合血紅蛋白)H2CO3-HCO3-、H2PO4--HPO42-第五節(jié)血液中的緩沖系碳酸緩沖系怎樣維持血液的正常pH范圍第五節(jié)血液中的緩沖系碳酸緩沖系怎樣維持血液的正常pH范圍練習(xí)1.在500ml含有0.20mol/LHAc和