分析化學酸堿第四節(jié)緩沖溶液

第三章酸堿平衡與酸堿滴定法第一節(jié)電解質(zhì)溶液的離解平衡第二節(jié)

酸堿理論概述第三節(jié)酸堿平衡中有關(guān)濃度的計算第四節(jié)緩沖溶液第五節(jié)酸堿指示劑第六節(jié)酸堿滴定的基本原理第七節(jié)終點誤差第八節(jié)酸堿滴定法的應用第四節(jié)緩沖溶液一緩沖溶液及其作用二緩沖溶液pH值的計算三緩沖容量與緩沖范圍四緩沖溶液的選擇和配制一、緩沖溶液及其作用例1

50mL純水，pH=7.00

加入0.05mL1.0mol/LHCl:加入0.05mL1.0mol/LNaOH:第四節(jié)緩沖溶液例2

50mL0.10mol/LHAc和0.10mol/LNaAc混合溶液。加入0.05mL1.0mol/LHCl:加入0.05mL1.0mol/LNaOH:pH=pKa+lg[Ac-]/[HAc]=4.74+lg0.10/0.10=4.74第四節(jié)緩沖溶液1.緩沖溶液的概念普通緩沖溶液—由共軛酸堿對或酸式鹽溶液組成，用于控制溶液酸堿度。如HAc和NaAc混合溶液、NH3與NH4Cl混合溶液都可組成緩沖溶液。特點—在一定的范圍內(nèi)能夠保證當溶液發(fā)生酸或堿少量變化及溶液被稀釋或濃縮時，pH值只發(fā)生很小的改變。定義—具有保持溶液pH值相對穩(wěn)定能力的溶液叫做緩沖溶液。注意：pH<2和pH>12本身屬于強酸和強堿緩沖溶液，但其不具有抗稀釋作用.2.緩沖溶液的組成第四節(jié)緩沖溶液⑴一般緩沖溶液的主要作用就是控制溶液的pH值。3.緩沖溶液的重要作用⑵

標準緩沖溶液是測定溶液pH值時作為參照標準。標準緩沖溶液—它是由規(guī)定濃度的某些逐級離解常數(shù)相差較小的單一兩性物質(zhì)或不同型體的兩性物質(zhì)所組成。校正pH計用的標準緩沖溶液，如酒石酸氫鉀、鄰苯二甲酸氫鉀、KH2PO4—Na2HPO4，硼砂的溶液也具有緩沖作用。第四節(jié)緩沖溶液7.89

緩沖溶液的主要作用就是控制溶液的pH值，因為許多化學反應特別是生物化學過程，都只在一個特定的pH范圍內(nèi)才能進行。如人體血液的pH值必須保持在7.35~7.45之間。當pH＜7.35時，新陳代謝所產(chǎn)生的CO2就不能有效地從細胞中進入血液中；pH＞7.7時，肺中的CO2就不能有效地與O2交換而排出體外。如果血液中的pH值超過7.0~7.8這一范圍，生命就不能繼續(xù)維持。由于血液中存在著許多緩沖劑，如H2CO3-HCO3－、H2PO4－－HPO42－、蛋白質(zhì)、血紅蛋白和含氧血紅蛋白等，這些緩沖系統(tǒng)可使血液的pH值穩(wěn)定在7.40左右。緩沖溶液的重要作用第四節(jié)緩沖溶液

在植物體內(nèi)，含有各種有機酸，如酒石酸、檸檬酸、草酸等。這些酸及其鹽溶液的緩沖作用使植物體內(nèi)的pH值保持穩(wěn)定。一般農(nóng)作物在pH＜4或pH＞7.5的土壤中不能正常生長。但土壤中存在著H2CO3-HCO3－等緩沖系統(tǒng)，能使土壤的pH值保持在植物生長所需的范圍之內(nèi)。6第四節(jié)緩沖溶液二、緩沖溶液pH值的計算設(shè)緩沖溶液HA—NaA,濃度分別為ca、cbMBE:[Na+]=cb‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥①

[HA]+[A-]=ca+cb‥‥‥‥‥‥②CBE:[Na+]+[H+]=[A-]+[OH-]‥‥‥‥

③

cb+[H+]=[A-]+[OH-]

[A-]=cb+[H+]-[OH-]‥‥‥‥‥‥④[HA]=ca

-

[H+]+[OH-]‥‥‥‥‥⑤第四節(jié)緩沖溶液1.一般緩沖溶液pH的計算‥‥‥‥‥⑥精確式簡化：當溶液pH＜6時，忽略[OH-]‥‥‥‥‥‥⑦近似式當溶液pH＞8，忽略[H+]‥‥‥‥‥‥⑧近似式對⑦當ca＞10[H+]cb＞10[H+]對⑧當ca＞10

[OH-]cb＞10[OH-]或‥‥‥⑨最簡式很重要！第四節(jié)緩沖溶液例3:計算0.10mol/LNH4Cl和0.20mol/LNH3緩沖溶液的pH?！遚a＞10[OH-]cb＞10[OH-]

∴用最簡式計算是合理的。

第四節(jié)緩沖溶液例4：在化學反應中，常用pH＝10的氨性緩沖溶液。其配制方法是:稱取70gNH4Cl固體試劑，加適量水溶解后，加入570mL濃氨水(密度為0.90g/mL，質(zhì)量分數(shù)28%)，加水稀至1000mL。計算該溶液的pH值。配成溶液的體積為1L，則：第四節(jié)緩沖溶液解：反應后溶液中剩余酸的量為：100mL×0.45mool/L-50mL×0.30mol/L=30mmol

產(chǎn)生的酸根量為：50mL×0.30mol/L=15mmol由于共軛酸堿共存，所以該溶液為一緩沖體系，溶液的pH值為：例5：將50mL0.30mol/LNaOH與100mL0.45mol/LHAc混合，假設(shè)混合后總體積為混合前體積之和，計算所得溶液的pH值。已知：第四節(jié)緩沖溶液1.緩沖溶液的概念普通緩沖溶液—由共軛酸堿對或酸式鹽溶液組成，用于控制溶液酸堿度。如HAc和NaAc混合溶液、NH3與NH4Cl混合溶液都可組成緩沖溶液。特點—在一定的范圍內(nèi)能夠保證當溶液發(fā)生酸或堿少量變化及溶液被稀釋或濃縮時，pH值只發(fā)生很小的改變。定義—具有保持溶液pH值相對穩(wěn)定能力的溶液叫做緩沖溶液。2.緩沖溶液的組成及作用溫故而知新一、緩沖溶液及其作用標準緩沖溶液—它是由規(guī)定濃度的某些逐級離解常數(shù)相差較小的單一兩性物質(zhì)或不同型體的兩性物質(zhì)所組成。校正pH計用的標準緩沖溶液，10.9二、緩沖溶液pH值的計算1.一般緩沖溶液pH的計算或溫故而知新10.9例6：考慮離子強度，計算0.05mol/L鄰苯二甲酸氫鉀（KHP）溶液的pH值.已知KHPKa1=1.110-3

Ka2=3.910-6但25℃，標準值pH=4.01，差別的原因是沒考慮離子強度2.標準緩沖溶液pH的計算第四節(jié)緩沖溶液選學標準緩沖溶液用于校正pH計，要求pH值準確。由精確實驗測得，理論計算時需校對離子強度。2.標準緩沖溶液pH的計算第四節(jié)緩沖溶液思路：列出[H+]計算式由Kao、求出Ka代入[H+]計算式第四節(jié)緩沖溶液pH=4.01與標準值一致平均a°=500步驟：列出[H+]計算式由Kao、求出Ka代入[H+]計算式第四節(jié)緩沖溶液例7：考慮離子強度計算0.025mol/LKH2PO4—0.025mol/LNa2HPO4溶液的pH值，并與標準值（pH=6.86）比較。pH=7.20與pH=6.86差別大（因?qū)崪y值是活度值）常法：考慮離子強度：第四節(jié)緩沖溶液二者差別大pH=6.86與標準值一致第四節(jié)緩沖溶液1.緩沖溶液的緩沖容量任何緩沖溶液的緩沖能力都是有限的，緩沖容量：衡量緩沖溶液緩沖能力大小的尺度稱為緩沖容量，用表示。定義：是使1升溶液pH增加（或減?。┮粋€單位時所需要加入的強堿（強酸）的物質(zhì)量。

三、緩沖容量與緩沖范圍第四節(jié)緩沖溶液db—加入的強堿的量（mol）da—加入的強酸的量（mol）對于HA-A緩沖體系(P135)對此式求導，并令其等于零，緩沖容量有極大值。得：即：即緩沖溶液組分比為1:1,δHA=δA-=0.5時，β有極大值。第四節(jié)緩沖溶液緩沖容量的大小與下列因素有關(guān)：(2)與兩種組分濃度比有關(guān)。兩種組分濃度比越遠離1，緩沖容量就越小。至某一定程度時就失去緩沖作用。(1)與緩沖溶液的總濃度有關(guān)，總濃度越大，緩沖容量也越大。第四節(jié)緩沖溶液結(jié)論緩沖組分的濃度：0.01～1mol/L

？2.緩沖溶液的緩沖范圍

任何一種緩沖體系，其緩沖作用都有一定的范圍。緩沖作用的有效pH范圍，稱為緩沖范圍.

緩沖溶液的緩沖范圍一般為：第四節(jié)緩沖溶液即共軛酸堿對的濃度比值變化范圍為下列比值時：緩沖溶液的緩沖能力，即緩沖容量是可以保證的。其緩沖范圍是：pH＝8.26～10.26。其緩沖范圍是：pH＝3.74～5.74。其緩沖范圍是：pH＝4.13～6.13很重要哦！第四節(jié)緩沖溶液①緩沖溶液的有效pH范圍必須包括所需控制的溶液的pH值。

1.緩沖溶液選擇原則四、緩沖溶液的選擇和配制②從控制反應的角度看，所選擇的緩沖系統(tǒng)不應與反應物或生成物發(fā)生反應，或產(chǎn)生副作用。③緩沖溶液應有足夠的緩沖容量。第四節(jié)緩沖溶液2.常用的緩沖溶液及標準pH溶液2.常用的緩沖溶液及標準pH溶液第四節(jié)緩沖溶液3.緩沖溶液的配制

解：因為要求溶液中HAc濃度為0.20mol/L，所以需要2.0mol/L的HAc溶液的量為：例6：欲配制1.0LpH=5.00，HAc濃度為0.20mol/L的緩沖溶液，需要NaAc·3H2O晶體多少克？需要2.0mol/L的HAc溶液多少毫升？已知:⑴查閱有關(guān)書籍或化學手冊，可查到一些廣泛使用的緩沖溶液的配制方法。⑵根據(jù)要求，通過計算來配制。第四節(jié)緩沖溶液

因為NaAc·3H2O的摩爾質(zhì)量為136.1g/mol，所以需要NaAc·3H2O的質(zhì)量為：0.36mol×136.1g/mol=49g

配制方法：

將49克NaAc·3H2O晶體加少量水溶解，然后再加入100mL2.0mol/LHAc，用水稀釋至1000mL即得到pH=5.00的緩沖溶液。第四節(jié)緩沖溶液例7:欲配制100mLpH=4.5的HAc-NaAc緩沖溶液，需要0.5mol/L的HAc溶液和0.5mol/L的NaAc溶液各多少毫升？已知:

解：設(shè)需要0.5mol/L的