基础化学（第3版）课件：第四章 缓冲溶液

1、第四章第四章 缓冲溶液缓冲溶液 1. 缓冲溶液及缓冲机制缓冲溶液及缓冲机制 2. 缓冲溶液的缓冲溶液的pH 3. 缓冲容量和缓冲范围缓冲容量和缓冲范围 4. 缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制 第一节第一节 缓冲溶液及缓冲机制缓冲溶液及缓冲机制 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液3 1. 缓冲溶液缓冲溶液 2. 缓冲作用缓冲作用 3. 缓冲溶液组成：共轭酸碱对缓冲溶液组成：共轭酸碱对 （1）弱酸）弱酸+共轭碱共轭碱 （2）弱酸）弱酸+少量强碱少量强碱 （3）弱碱）弱碱+少量强酸少量强酸 在缓冲溶液中共轭酸碱对也称作缓冲对或缓冲系。在缓冲溶液中共轭酸碱对也称作缓冲对或缓

2、冲系。 一、缓冲溶液的缓冲作用和组成一、缓冲溶液的缓冲作用和组成 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液4 对于缓冲溶液对于缓冲溶液 溶液中存在着下述平衡溶液中存在着下述平衡 HAc（ 大大量量） +H2O Ac- + H3O+ NaAc Ac-（ 大大量量） +Na+ HAc（ 大大量量） +H2O Ac- （ 大大量量） + H3O+ 抗抗碱碱组组分分 抗抗酸酸组组分分 二、缓冲机制二、缓冲机制 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液5 当在该溶液中加入少量强酸时，共轭碱当在该溶液中加入少量强酸时，共轭碱Ac- 与与H3O+ 结合，生

3、成结合，生成HAc，溶液中的，溶液中的H3O+ 浓度没有明显升高，浓度没有明显升高， 仅是仅是HAc略有增加。可见，缓冲系中的共轭碱发挥抵抗略有增加。可见，缓冲系中的共轭碱发挥抵抗 外来强酸的作用，故称为缓冲溶液的抗酸成分。外来强酸的作用，故称为缓冲溶液的抗酸成分。 HAc（ 大大量量） +H2O Ac- （ 大大量量） + H3O+ 抗抗酸酸组组分分增增加加 抗抗碱碱组组分分减减少少 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液6 当溶液中加入少量强碱时，当溶液中加入少量强碱时，H3O+与与OH-反应，溶液反应，溶液 中的中的H3O+浓度减少，浓度减少，HAc的质子传递

4、平衡右移，的质子传递平衡右移，HAc 进一步解离，结果只是进一步解离，结果只是Ac-有少量增加，其中缓冲系中有少量增加，其中缓冲系中 的共轭酸发挥了抵抗外来强碱的作用，故称为缓冲溶液的共轭酸发挥了抵抗外来强碱的作用，故称为缓冲溶液 的抗碱成分。的抗碱成分。 当溶液稀释时，由于共轭酸碱的浓度之比没有变化，当溶液稀释时，由于共轭酸碱的浓度之比没有变化， 缓冲溶液的缓冲溶液的pH值基本保持不变。值基本保持不变。 HAc（ 大大量量） +H2O Ac- （ 大大量量） + H3O+ 抗抗酸酸组组分分减减少少 抗抗碱碱组组分分增增加加 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液7

5、 无论是在缓冲溶液加入少量酸、少量碱还是稍加稀无论是在缓冲溶液加入少量酸、少量碱还是稍加稀 释，下列平衡释，下列平衡 仍然存在仍然存在 H3O+离子浓度基本不变，溶液的离子浓度基本不变，溶液的pH也基本不变。也基本不变。 总之，由于缓冲溶液中同时含有较大量的抗碱成分总之，由于缓冲溶液中同时含有较大量的抗碱成分 和抗酸成分，它们通过弱酸质子传递平衡的移动，消耗和抗酸成分，它们通过弱酸质子传递平衡的移动，消耗 抗碱成分和抗酸成分抵抗外来的少量强酸、强碱，使溶抗碱成分和抗酸成分抵抗外来的少量强酸、强碱，使溶 液液H3O+或或OH-浓度没有明显的变化。浓度没有明显的变化。 HAc（ 大大量量） +H2

6、O Ac- （ 大大量量） + H3O+ 抗抗碱碱组组分分 抗抗酸酸组组分分 第二节第二节 缓冲溶液的缓冲溶液的pH值值 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液9 以以HB代表弱酸，代表弱酸，NaB代表其弱酸盐，两者组成缓代表其弱酸盐，两者组成缓 冲溶液。溶液中冲溶液。溶液中HB和和H2O建立质子传递平衡建立质子传递平衡 B HB OH a3 K HB+H2O H3O+B- NaB Na+ +B- HB B lgppH a K 一、缓冲溶液一、缓冲溶液pH值的计算公式值的计算公式 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液10 上式称为上式称

7、为HendersonHasselbalch方程式。方程式。 B-与与HB的比值称为缓冲比的比值称为缓冲比 B-与与HB之和称为缓冲溶液的总浓度之和称为缓冲溶液的总浓度 B HB B HB 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液11 HB的初始浓度为的初始浓度为c(HB)，NaB的初始浓度的初始浓度c(NaB)， 其已解离部分的浓度为其已解离部分的浓度为 ，则，则HB和和B-的平衡浓度的平衡浓度 分别为分别为 (HB)(HB)(HB)HBccc (NaB)(HB)(NaB)Bccc (HB) c 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液12

8、此公式适用于混合后的缓冲溶液的此公式适用于混合后的缓冲溶液的pH计算。计算。 酸碱混合前后均可。酸碱混合前后均可。 (HB) )(B lgppH a c c K (HB) )(B lgppH a n n K 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液13 如使用相同浓度的弱酸及其共轭碱来配制缓冲溶液，如使用相同浓度的弱酸及其共轭碱来配制缓冲溶液， 即即c(HB)c(NaB)，分别量取，分别量取V(B-)体积的体积的NaB和和V(HB) 体积的体积的HB混合，则混合，则 此式适用于混合前，且时此式适用于混合前，且时c(HB)c(NaB) 的情况。的情况。 (HB) )(B

9、 lgppH a V V K 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液14 （1）缓冲溶液的）缓冲溶液的pH值首先值首先 取决于取决于 缓冲系中弱酸的缓冲系中弱酸的 酸常数酸常数Ka值，而值，而Ka值又与温度有关，所以温度对缓冲溶值又与温度有关，所以温度对缓冲溶 液液pH值也是有影响的。值也是有影响的。 （2）同一缓冲系的缓冲溶液，）同一缓冲系的缓冲溶液，pKa值一定，其值一定，其pH值值 随着缓冲比的改变而改变。当缓冲比等于随着缓冲比的改变而改变。当缓冲比等于1时，时， 缓冲溶缓冲溶 液的液的pH值等于值等于pKa。 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章

10、 缓冲溶液缓冲溶液15 （3）缓冲溶液加水稀释时，）缓冲溶液加水稀释时，n(B-)与与n(HB)的比值不的比值不 变，则由公式计算的变，则由公式计算的pH值也不变。所以缓冲溶液具有抗值也不变。所以缓冲溶液具有抗 稀释的能力。但大量稀释的能力。但大量 稀释时，会引起溶液离子强度的改稀释时，会引起溶液离子强度的改 变，使变，使HB和和B-的活度因子受到不同程度的影响，缓冲溶的活度因子受到不同程度的影响，缓冲溶 液的液的pH值将会值将会 随之有极小的变化。随之有极小的变化。 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液16 【例【例3-1】 （1）计算）计算0. 200 mol

11、L-1NH3 和和0. 080 0 molL-1NH4Cl 等体积混合而制成的等体积混合而制成的1.00 L 缓冲溶液的缓冲溶液的 pH。pKa(NH4+)9.25。 （认为两溶液混合后体积为（认为两溶液混合后体积为 1.00 L） （2）若在上述缓冲溶液中加入）若在上述缓冲溶液中加入0.0100 mol 的的HCl 后，后， 此缓冲溶液的此缓冲溶液的pH 为多少？为多少？ （3）若在上述缓冲溶液中加入）若在上述缓冲溶液中加入0.0100 mol 的固体的固体 NaOH 后，此缓冲溶液的后，此缓冲溶液的pH 为多少？为多少？ 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液1

12、7 【解】（【解】（1）此混合溶液的缓冲系为）此混合溶液的缓冲系为NH4+NH3， 此例题是非常典型的缓冲溶液此例题是非常典型的缓冲溶液pH 计算。两溶液等体积计算。两溶液等体积 混合，浓度减半。所以混合，浓度减半。所以c(NH3) = 0.100 molL-1 ，c(NH4+) = 0. 040 0 molL-1。根据。根据Henderson-Hasselbalch方程式，方程式， 此时缓冲溶液的此时缓冲溶液的pH为为 9.65 L0.040mol L0.100mol lg9.25 )(NH )(NH lg)(NHppH 1 1 4 3 4a c c K 2021年年7月月5日星期一日星期一

13、第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液18 （2） 加入加入HCl，外加的，外加的H+ + NH3 = NH4+，加入的，加入的 HCl 的量等于的量等于NH4+增加的量，也等于增加的量，也等于NH3 减少的量。所减少的量。所 以以 代入代入pH计算方程。计算方程。 1 1 3 L0.090mol L0.0100)mol(0.100)(NH c 1 1 4 L0.0500mol L0.0100)mol(0.0400)c(NH 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液19 9.51 L0.0500mol L0.090mol lg9.25 )(NH )(NH lg)(NHppH

14、1 1 4 3 4a c c K 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液20 （3） 加入固体加入固体NaOH 的量等于的量等于NH3 增加的量，也增加的量，也 等于等于NH4+减少的量。所以减少的量。所以 代入代入pH计算方程。计算方程。 1 1 3 L0.110mol L0.0100)mol(0.100)(NH c 1 1 4 L0.0300mol L0.0100)mol(0.0400)c(NH 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液21 9.81 L0.0300mol L0.110mol lg9.25 )(NH )(NH lg)(N

15、HppH 1 1 4 3 4a c c K 第三节第三节 缓冲容量和缓冲范围缓冲容量和缓冲范围 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液23 缓冲容量缓冲容量(buffer capacity)：单位体积缓冲溶液的：单位体积缓冲溶液的 pH值改变值改变1（即（即 pH=1）时，所需加入一元强酸或一元）时，所需加入一元强酸或一元 强碱的物质的量。强碱的物质的量。 的单位为的单位为molL-1pH-1。 dpH d a(b) V n 一、缓冲容量一、缓冲容量 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液24 可导出缓冲容量与缓冲溶液的总浓度可导出缓冲容

16、量与缓冲溶液的总浓度c总 总=HB+B- 及及B-、HB的关系的关系 总总 cV n HBB 2.303 dpH d a(b) 总总 c cc )(B(HB) 2.303 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液25 B HB 2.303 HBBHBB HBB c c cccc cc totall B HB1 2.303 BB 11 HBHB c c c cc cc 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液26 缓冲溶液的总浓度和缓冲比是影响缓冲容量的两个缓冲溶液的总浓度和缓冲比是影响缓冲容量的两个 重要因素。重要因素。 总浓度一定时，缓冲比

17、为总浓度一定时，缓冲比为 1时缓冲容量最大。时缓冲容量最大。 总总 总总 总总总总 c c cc 0.576 )2()2( 2.303 max 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液27 （1） 0.05 molL-1 HCl （2） 0.1 molL-1 HAc +NaOH （3） 0.2molL-1 HAc +NaOH （4） 0.05 molL-1 KH2PO4 +NaOH （5） 0.05 molL-1 H3BO3 +NaOH （6） 0.02molL-1 NaOH 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液28 【例【例3-2】今有

18、总浓度为】今有总浓度为0.10 molL-1的的NaH2PO4 Na2HPO4缓冲溶液，缓冲溶液，pKa(H2PO4-)7.21，试求其，试求其pH值值 为为7.40时的缓冲容量。时的缓冲容量。 【解【解】 PONaH HPONa )PO(NaHppH 42 42 42a K PONaH HPONa lg7.217.40 42 42 1.5 PONaH HPONa 42 42 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液29 已知已知NaH2PO4+Na2HPO40.10molL-1，故得，故得 NaH2PO4 0.040 molL-1 ; Na2HPO40.06molL

19、-1; 所以所以 2.3030.0400.06 / 0.100.055 1.5 PONaH HPONa 42 42 1 4242 L10mol0PONaHHPONa 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液30 注意：注意： 1. 加入加入0.055molL-1强酸（碱），溶液的强酸（碱），溶液的pH并不改并不改 变变1； 2. 加入酸或碱改变的加入酸或碱改变的pH一般并不相同；一般并不相同； 3. 加入酸（或碱）的量不同加入酸（或碱）的量不同pH也不相同。也不相同。 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液31 当缓冲溶液的总浓度一定时，缓

20、冲比愈接近当缓冲溶液的总浓度一定时，缓冲比愈接近1，缓冲，缓冲 容量愈大；缓冲比愈远离容量愈大；缓冲比愈远离1时，缓冲容量愈小。时，缓冲容量愈小。 当缓冲比大于当缓冲比大于10 1(即即pHpKa+1)或小于或小于1 10 (即即pH pKa-1)时，可认为缓冲溶液已基本失去缓冲能力。时，可认为缓冲溶液已基本失去缓冲能力。 缓冲比在下列区间所对应的范围称为缓冲溶液的缓缓冲比在下列区间所对应的范围称为缓冲溶液的缓 冲范围冲范围(buffer effective range)。 pKa-1pHpKa+1 1 10 HB B 10 1 - 二、二、 缓冲范围缓冲范围 2021年年7月月5日星期一日星

21、期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液32 即即 pH=pKa1 不同缓冲系，因各自弱酸的不同缓冲系，因各自弱酸的pKa值不同，所以缓冲值不同，所以缓冲 范围也各不相同。范围也各不相同。 第四节第四节 缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液34 1. 选择合适的缓冲系：使所需配制的缓冲溶液的选择合适的缓冲系：使所需配制的缓冲溶液的 pH值在所选缓冲系的缓冲范围值在所选缓冲系的缓冲范围(pKa1)之内，并之内，并 尽量接近弱酸的尽量接近弱酸的pKa值，这样所配制的缓冲溶液值，这样所配制的缓冲溶液 可有较大的缓冲容量。可有较大的缓冲容量。 2.

22、 选择合适的总浓度，一般选用总浓度在选择合适的总浓度，一般选用总浓度在0.05 0.2molL-1范围内。范围内。 3. 计算所需缓冲系的量。计算所需缓冲系的量。 4. 校正。校正。 一、缓冲溶液的配制方法一、缓冲溶液的配制方法 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液35 【例【例3-3】如何配制】如何配制500 mL pH值为值为5.00的缓冲溶液的缓冲溶液? 若要求溶液中若要求溶液中HAc浓度为浓度为0 050 mol L-1，需要加入，需要加入 NaAc 3H2O多少质量？多少质量？ 现有现有6 0mol L-1HAc，计算需要多少体积？请写出你，计算需要多少

23、体积？请写出你 设计配制此缓冲溶液的操作步骤，并计算此缓冲溶液的设计配制此缓冲溶液的操作步骤，并计算此缓冲溶液的 渗透浓度。渗透浓度。 若需若需300 mmol L-1的等渗溶液需要加入多少质量的的等渗溶液需要加入多少质量的 NaCl (s)? 已知已知25时时pKa(HAc)= 4.75。 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液36 【解】将数据代入【解】将数据代入HendersonHasselbalch方程式方程式 c (NaAc) = 0.089 mol L-1 n(NaAc) = 0.089 mol L-10.5 L = 0.044 mol (HAc) )(

24、Ac lg(HAc)ppH a c c K -1 L0.050mol )(Ac lg4.755.00 c 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液37 n (NaAc 3H2O) = n (NaAc ) m (NaAc 3H2O) = n (NaAc ) M(NaAc 3H2O) = 0.044 mol136.1g mol-1 = 6.1 g 需要需要6 0 mol L-1 HAc 的体积的体积: V(HAc) = 0.050 mol L-10.5 L6.0 mol L-1 = 4.1mL 缓冲溶液的渗透浓度缓冲溶液的渗透浓度: cos = (0.089mol L-1

25、2 + 0.050mol L-1)1000 = 228 mmol L-1 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液38 若需要渗透浓度为若需要渗透浓度为300 mmol L -1的缓冲溶液则需要的缓冲溶液则需要 加加NaCl: -1 1 (0.300-0.228) mol L (NaCl) 2 0.5L 58.5g mol 1.05g m 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液39 【例【例3-4】 用用2.00 molL-1 NaOH中和中和2.00 molL-1 丙酸丙酸(C2H5COOH)的方法，如何配制的方法，如何配制1000 ml

26、 总浓度总浓度 为为0.100 molL-1pH 5.00 的缓冲的缓冲 溶液。溶液。 已知已知25时时 pKa(C2H5COOH) = 4.86。 【解【解】 C2H5COOH + NaOH C2H5COONa + H2O 设需设需2.00 molL-1 C2H5COOH溶液为溶液为x mL，则有，则有 0.100 molL-11000 ml2.00 molL-1x mL x50 mL 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液40 c (C2H5COOH)+c (C2H5COONa)0.100 molL-1 c (C2H5COOH)0.100 molL-1 c (C

27、2H5COONa) 巳知巳知C2H5COOH的的pKa4.86，所以，所以 c (C2H5COONa)0.058 0 molL-1 COONa)H(CLmol0.100 COONa)H(C 4.865.00 52 1 52 c c 1.38 COONa)H(CLmol0.100 COONa)H(C 52 1 52 c c 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液41 由此可得丙酸钠在缓冲溶液中的物质的量为由此可得丙酸钠在缓冲溶液中的物质的量为 n(C2H5COONa)0.058 0 molL-11 000 mL 由上述中和反应知，生成由上述中和反应知，生成1mol的的

28、C2H5COONa需要需要 1mol的的NaOH。即。即 n(C2H5COONa)=n(NaOH) 设需设需2.00molL-1NaOH的体积为的体积为y mL，则有，则有 0.058 0 molL-11000 mL2.00 molL-1y mL y29.0 mL 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液42 按计算结果，量取按计算结果，量取2.00 molL-1 丙酸溶液丙酸溶液50 mL 和和 2.00 molL-1NaOH 溶液溶液29.0 mL相混合，并用水稀释至相混合，并用水稀释至 l 000 mL，即得总浓度为，即得总浓度为0.100 molL-1 pH

29、为为5.00 的丙酸的丙酸 缓冲溶液。缓冲溶液。 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液43 【例【例3-5】如何配制】如何配制1L pH = 7.40的缓冲溶液？的缓冲溶液？ 【解【解】 （1）为使缓冲容量尽可能大，应该选择）为使缓冲容量尽可能大，应该选择 弱酸的弱酸的pKa接近接近7.40的缓冲系，查附录中表（的缓冲系，查附录中表（25），）， pKa (H2PO4-) = 7.21 ， pKa (Tris HCl) = 8.08 等等，所以等等，所以 可以选择可以选择NaH2PO4-Na2HPO4或或Tris-TrisHCl缓冲对。缓冲对。 本本 题选择题选择

30、Tris-Tris HCl缓冲对。缓冲对。 （2）确定总浓度，根据要求具备中等缓冲能力，）确定总浓度，根据要求具备中等缓冲能力， 并考虑计算方便，可以选用的并考虑计算方便，可以选用的Tris 和和Tris HCl的的浓度相浓度相 同，均为同，均为0.10molL-1。 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液44 OH CH2 CCH2HO CH2 OH NH2 OH CH2 CCH2HO CH2 OH NH3+Cl- Tris TrisHCl 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液45 HCl)(Tris (Tris) lgppH a V

31、 V K (Tris)000 1 (Tris) lg8.087.40 V V 0.68 (Tris)0001 (Tris) lg V V 0.208 (Tris)000 1 (Tris) V V 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液46 则则 V (Tris)172mL， V (TrisHCl) = 1 000 mL-172 mL828 mL 将将172 mL 0.10 molL-1 Tris溶液溶液 828 mL 0.10molL-1 Tris HCl溶液混合就可配制溶液混合就可配制1L pH为为7.40的缓冲溶液。的缓冲溶液。 如有必要，最后可用如有必要，最后

32、可用pH计正。计正。 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液47 二、标准缓冲溶液二、标准缓冲溶液 溶溶 液液浓度浓度(mol L-1)pH(25)pH(30)pH(35) 酒石酸氢钾酒石酸氢钾 (KHC4H4O6) 饱和饱和3.563.553.55 邻苯二甲酸氢钾邻苯二甲酸氢钾 (KHC8H4O4) 0.054.014.014.02 磷酸盐磷酸盐 KH2PO4-Na2HPO4 0.025-0.0256.866.856.84 硼砂硼砂 (Na2B4O710H2O) 0.019.189.149.10 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液4

33、8 1. 是由于化合物溶于水解离出大量的两性离子致。是由于化合物溶于水解离出大量的两性离子致。 如酒石酸氢钾溶于水完全解离生成如酒石酸氢钾溶于水完全解离生成HC4H4O6-和和K+， 而而HC4H4O6-是两性离子。是两性离子。HC4H4O6-在溶液中同时存在在溶液中同时存在 接受质子和给出质子的平衡。接受质子和给出质子的平衡。 HC4H4O6-+H+ H2C4H4O6 HC4H4O6- C4H4O62- +H+ 形成两个缓冲系形成两个缓冲系 H2C4H4O6HC4H4O6- pKa1= 2.98 HC4H4O6-C4H4O62- pKa2 =4.30 它们的缓冲范围重叠，增强了缓冲能力。它们

34、的缓冲范围重叠，增强了缓冲能力。 单一化合物能配制成缓冲溶液的原因单一化合物能配制成缓冲溶液的原因 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液49 2.96-1 pKa1=2.96 2.96+1 4.30-1 pKa2=4.30 4.30+1 pH pKa2缓缓冲冲系系 pKa1缓缓冲冲系系 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液50 2. 化合物溶液的组成成分就相当于一对缓冲对化合物溶液的组成成分就相当于一对缓冲对 如硼砂溶液中，如硼砂溶液中，1mo1的硼砂相当于的硼砂相当于2mo1的偏硼酸的偏硼酸 (HBO2)和和2mo1的偏硼酸钠的偏硼

35、酸钠(NaBO2)。 Na2B4O7+H2O=2NaBO2+2HBO2 显然，在硼砂溶液中存有同浓度的显然，在硼砂溶液中存有同浓度的HBO2（弱酸）和（弱酸）和BO2- （共轭碱）成分。（共轭碱）成分。 第五节第五节 血液中的缓冲系血液中的缓冲系 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液52 血浆中主要的缓冲对：血浆中主要的缓冲对： 1. NaHCO3 H2CO3 2. 蛋白质钠盐蛋白质蛋白质钠盐蛋白质 3. Na2HPO4NaH2PO4 碳酸缓冲系在血液中浓度最高，缓冲能力最大，碳酸缓冲系在血液中浓度最高，缓冲能力最大， 在维持血液正常在维持血液正常pH值中发挥的作

36、用最重要。值中发挥的作用最重要。 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液53 碳酸在溶液中主要是以溶解状态的碳酸在溶液中主要是以溶解状态的 CO2 形式存在。形式存在。 在在CO2 HCO3-缓冲系中存在如下平衡缓冲系中存在如下平衡 CO2(g) + H2OH2CO3H+ + HCO3- Ka1(H2CO3) 肺肺肾肾 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液54 血液中血液中pKa1(H2CO3)=6.10的原因：的原因： 1. 体内温度为体内温度为37，而不是，而不是25 。 2. 血浆离子强度为血浆离子强度为0.16mol kg-1，

37、所以血浆中的碳酸，所以血浆中的碳酸 缓冲系缓冲系pH值的计算方程式为值的计算方程式为 (aq)CO HCO lg6.10 (aq)CO HCO lg)CO(HppH 2 3 2 3 32a1 K 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液55 正常人血浆中正常人血浆中HCO3-和和CO2(aq)浓度分别为浓度分别为0.024 molL-1和和0.0012molL-1，可得到血液的，可得到血液的 正常正常pH值为值为 407 1 20 lg6.10 L0.0012mol L0.024mol lg6.10pH 1 1 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶

38、液缓冲溶液56 正常人血浆的正常人血浆的pH值约为值约为7.357.45 pH7.45，碱中毒，碱中毒 pH7.35 , 酸中毒酸中毒 在体内，在体内，HCO3-是血浆中含量最多的抗酸成分，在是血浆中含量最多的抗酸成分，在 一定程度上可以代表血浆对体内所产生非挥发性酸的缓一定程度上可以代表血浆对体内所产生非挥发性酸的缓 冲能力，所以将血浆中的冲能力，所以将血浆中的HCO3-称为碱储。称为碱储。 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液57 人体内正常血浆中人体内正常血浆中HCO3- CO2(aq)缓冲系的缓冲比缓冲系的缓冲比 为为201? ，已超出前面讨论的体外缓冲溶

39、液有效缓冲比，已超出前面讨论的体外缓冲溶液有效缓冲比 (即即10 1? 1 10?)的范围，为什么还有很强的缓冲能力？的范围，为什么还有很强的缓冲能力？ 人体是一个人体是一个“敞开系统敞开系统”，既有物质的交换又有能，既有物质的交换又有能 量的交换量的交换 ，当机体内，当机体内 CO2(aq)或或HCO3-的浓度改变时，的浓度改变时， 可由肺呼吸作用和肾的生理功能获得补偿或调节，使得可由肺呼吸作用和肾的生理功能获得补偿或调节，使得 血液中的血液中的HCO3-和和CO2(aq)的浓度保持相对稳定。因此，的浓度保持相对稳定。因此， 血浆中的碳酸缓冲系总能保持相当强的缓冲能力，特别血浆中的碳酸缓冲系

40、总能保持相当强的缓冲能力，特别 是抗酸的能力。是抗酸的能力。 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液58 作作 业业 P62：12、13、14 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液59 总总 结结 1. 缓冲溶液与缓冲作用缓冲溶液与缓冲作用 2. 缓冲溶液组成与形成方式缓冲溶液组成与形成方式 3. 缓冲机制缓冲机制 4. 缓冲溶液缓冲溶液pH计算计算 (HB) )(B lgppH a c c K (HB) )(B lgppH a n n K (HB) )(B lgppH a V V K 2021年年7月月5日星期一日星期一第三章第三章 缓冲溶液缓冲溶液60 5. 缓冲容量缓冲容量 6. 影响缓冲容量的因素：缓冲比和总浓度影响缓冲容量的因素：缓冲比和总浓度 7. 配制缓冲溶液配制缓冲溶液 8. 血液中的主要缓冲系及血液中碳酸缓冲系的作用血液中的主要缓冲系及血液中碳酸缓冲系的作用 dpH d a(b) V n 总总 c cc )(B(HB) 2.303 2021年年7月