基础化学实验：缓冲溶液的配制与性质

1、缓冲溶液的配制与性质缓冲溶液的配制与性质 基础化学实验三基础化学实验三 2021年年7月月5日星期一日星期一基础化学实验基础化学实验2 1. 掌握缓冲溶液的配掌握缓冲溶液的配制制方法方法 。 2. 掌握掌握缓冲缓冲溶液的性质和缓冲容量的测定方法。溶液的性质和缓冲容量的测定方法。 一、实验目的一、实验目的 2021年年7月月5日星期一日星期一基础化学实验基础化学实验3 缓冲溶液具有抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释缓冲溶液具有抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释 保持保持pH基本不变的能力。由共轭酸碱对组成的缓冲溶液基本不变的能力。由共轭酸碱对组成的缓冲溶液 的的pH的计算公式的计算公式Henders

2、on-Hassabach方程：方程： 配制缓冲溶液时，如果使用相同浓度的弱酸和其共配制缓冲溶液时，如果使用相同浓度的弱酸和其共 轭碱，则可以用体积比代替浓度比：轭碱，则可以用体积比代替浓度比： 二、实验原理二、实验原理 a B pHp+ lg HB c K c a B pHp+ lg HB V K V 2021年年7月月5日星期一日星期一基础化学实验基础化学实验4 配制配制20mL pH=4.60的的HAc-Ac-缓冲溶液，需要相同缓冲溶液，需要相同 浓度的浓度的HAc和和Ac-储备液的体积为：储备液的体积为： 解得解得 Ac 4.604.75 + lg 20.0Ac V V Ac8.29mL

3、 V HAc11.71mLV 2021年年7月月5日星期一日星期一基础化学实验基础化学实验5 配制配制60mL pH=7.40的的H2PO4- HPO42-缓冲溶液，需缓冲溶液，需 要相同浓度的要相同浓度的H2PO4-和和HPO42-储备液的体积为：储备液的体积为： 解得解得 2 4 2 4 HPO 7.406.86 + lg 60.0HPO V V 2 4 HPO46.57mLV 24 H PO13.43mLV 2021年年7月月5日星期一日星期一基础化学实验基础化学实验6 根据缓冲溶液的定义，缓冲溶液的缓冲容量为：根据缓冲溶液的定义，缓冲溶液的缓冲容量为： a or ba or ba or

4、 ba or b d pHpHpH nncV VVV 1 a or ba or b 1.0molL0.25mLcV 21 pHpHpH 1 21 1.0molL0.25mL pHpHV 2021年年7月月5日星期一日星期一基础化学实验基础化学实验7 根据缓冲溶液的定义，缓冲溶液的缓冲容量为：根据缓冲溶液的定义，缓冲溶液的缓冲容量为： 根据此公式，计算一下实验中各磷酸缓冲溶液的缓冲容根据此公式，计算一下实验中各磷酸缓冲溶液的缓冲容 量，与实测所得结果进行比较。量，与实测所得结果进行比较。 a or b ab totall d 2.303 pH n cc cV 2021年年7月月5日星期一日星期一

5、基础化学实验基础化学实验8 1. 仪器：酸式滴定管仪器：酸式滴定管(25mL)；刻度吸管；刻度吸管(10mL); PHS-2C酸度计。酸度计。 2. 器材：烧杯器材：烧杯(50mL，200mL)；洗耳球。；洗耳球。 3. 试剂试剂： NaOH （2.0molL-1） ; HAc （0.1molL-1 ; 2.0molL-1 ）; NaAc （0.1molL-1）; NaH2PO4 （0.2molL-1 ; 2.0molL-1 ）; Na2HPO4 （ 0.2molL-1） 。 三、仪器、器材与试剂三、仪器、器材与试剂 2021年年7月月5日星期一日星期一基础化学实验基础化学实验9 1. pHS

6、-3C型酸度计使用方法型酸度计使用方法 （1）仪器面板）仪器面板 仪器外观仪器外观 四、实验步骤四、实验步骤 1 0 测量 参比 F0.25A/250V 开关 电源 电极 电极 pHS-3C酸酸度度计计背背面面 温温度度 斜斜率率 定定位位 确确定定 pHS-3C酸酸度度计计操操作作面面板板 pH mV 显示窗口显示窗口 复合电极复合电极 2021年年7月月5日星期一日星期一基础化学实验基础化学实验10 （2）复合电极）复合电极 补加电极溶液；补加电极溶液； 自来水冲洗电极；自来水冲洗电极； 蒸馏水润洗；蒸馏水润洗； 试液润洗；试液润洗； 滤纸吸干；滤纸吸干； 放入待测试液中。放入待测试液中。

7、 c. 检查补加电极检查补加电极 溶液，测试时，溶液，测试时， 取下胶塞。测试取下胶塞。测试 完毕，重新盖好。完毕，重新盖好。 a. 使用前浸泡使用前浸泡24小小 时时 b. 使用后自来水冲使用后自来水冲 洗干净，蒸馏水润洗干净，蒸馏水润 洗，滤纸吸干，保洗，滤纸吸干，保 护帽内加护帽内加KCl溶液溶液, 盖好。盖好。 2021年年7月月5日星期一日星期一基础化学实验基础化学实验11 （3） 开机前的准备开机前的准备 将多功能电极架将多功能电极架“1”插入多功能电极架插座中插入多功能电极架插座中, 并固定好。并固定好。 将处理后的将处理后的pH复合电极安装在电极架上。与酸复合电极安装在电极架上

8、。与酸 度计接好。度计接好。 2 1 2021年年7月月5日星期一日星期一基础化学实验基础化学实验12 （4）仪器操作流程）仪器操作流程 连接电极导线连接电极导线，连接电源线，并打开仪器开关。，连接电源线，并打开仪器开关。 预热约预热约30min。 1 0 测量 参比 F0.25A/250V 开关 电源 电极 电极 pHS-3C酸酸度度计计背背面面 2. 电源线接入电源线接入 3. 电源开关电源开关 1. 电极线接入电极线接入 2021年年7月月5日星期一日星期一基础化学实验基础化学实验13 仪器首先显示仪器首先显示“pHS-3C”字样，稍等，会显示上字样，稍等，会显示上 次标定后的次标定后的

9、斜率斜率以及以及E0值。值。 然后进入测量状态，显示当前的然后进入测量状态，显示当前的电位值电位值或者或者pH值值。 此时，在显示屏上方显示的是电位值或此时，在显示屏上方显示的是电位值或pH值，下方显示值，下方显示 的是当前的温度值。的是当前的温度值。 或或 -1000mV 28.0 Temp 温温度度 pHS-3C 100.0 s= 0.0mV E0= 7.40 28.0 Temp 温温度度 pH 2021年年7月月5日星期一日星期一基础化学实验基础化学实验14 在测量状态下，按在测量状态下，按“pH / mV”键可以切换显示电键可以切换显示电 位以及位以及pH值。本实验切换到值。本实验切换

10、到“pH”模式。模式。 或或 温温度度 斜斜率率 定定位位 确确定定 pH mV 反复按此键切换测试反复按此键切换测试pH或或mV值值 -1000mV 28.0 Temp 温温度度 7.40 28.0 Temp 温温度度 pH 2021年年7月月5日星期一日星期一基础化学实验基础化学实验15 （3）标定步骤）标定步骤 电极用自来水冲洗、蒸馏水润洗、滤纸吸干；电极用自来水冲洗、蒸馏水润洗、滤纸吸干； 将电极插入标准缓冲溶液（将电极插入标准缓冲溶液（pH6.86）中；）中； 用温度计测出被测溶液的温度，按用温度计测出被测溶液的温度，按“温度温度”键，键， 使温度显示为被测溶液的温度；使温度显示为被

11、测溶液的温度； 温温度度 斜斜率率 定定位位 确确定定 pH mV 设定温度为被测溶液的温度设定温度为被测溶液的温度 2021年年7月月5日星期一日星期一基础化学实验基础化学实验16 用温度计测出被测溶液的温度，然后按用温度计测出被测溶液的温度，然后按“温度温度 ”或或 “温度温度 ”键，使温度显示为被测溶液的温度，按键，使温度显示为被测溶液的温度，按“确认确认” 键，即完成当前温度的设置（按键，即完成当前温度的设置（按“pH/mV”键放弃设键放弃设 置）置）,返回测量状态。返回测量状态。 温温度度 斜斜率率 定定位位 确确定定 pH mV a. 按此键设定温度按此键设定温度b. 按此键确定设

12、置按此键确定设置 2021年年7月月5日星期一日星期一基础化学实验基础化学实验17 按按“定位定位”键，仪器显示键，仪器显示“Std YES”字样，按字样，按 “确认确认”键，进入标定状态，仪器自动识别并显示当前键，进入标定状态，仪器自动识别并显示当前 温度下的标准温度下的标准pH值；值； 按按“确认确认”键，完成一点标定（斜率为键，完成一点标定（斜率为100%）；）； 温温度度 斜斜率率 定定位位 确确定定 pH mV 1. 按下按下“定位定位”，仪器，仪器 显示显示“Std YES” 3. 仪器自动别当前温度仪器自动别当前温度 下的下的pH 2. 按下按下“确定确定” 4. 读数稳定后读数

13、稳定后, 按下按下“确定确定”， 标定结束，进标定结束，进 入测试状态。入测试状态。 2021年年7月月5日星期一日星期一基础化学实验基础化学实验18 （4） 测量测量pH 值值 经标定过的仪器即可用来测定待测溶液，待测溶液经标定过的仪器即可用来测定待测溶液，待测溶液 与标定溶液温度相同与否，所采用的测定步骤也不相同。与标定溶液温度相同与否，所采用的测定步骤也不相同。 具体操作步骤如下：具体操作步骤如下： 待测溶液温度与定位溶液温度相同时，测定步骤待测溶液温度与定位溶液温度相同时，测定步骤 如下：如下： a. 用蒸馏水清洗电极，再用被测溶液清洗一次；用蒸馏水清洗电极，再用被测溶液清洗一次； b

14、. 把电极浸入被测溶液中，用玻璃棒搅拌溶液，稳把电极浸入被测溶液中，用玻璃棒搅拌溶液，稳 定后，在显示屏上读出溶液的定后，在显示屏上读出溶液的pH值。值。 2021年年7月月5日星期一日星期一基础化学实验基础化学实验19 待测溶液温度与定位溶液温度不相同时，测定步待测溶液温度与定位溶液温度不相同时，测定步 骤如下：骤如下： a. 用蒸馏水润洗电极，用滤纸吸干；用蒸馏水润洗电极，用滤纸吸干； b. 用温度计测出被测溶液的温度值；用温度计测出被测溶液的温度值； c. 按按“温度温度”键，使仪器显示为被测溶液温度值，键，使仪器显示为被测溶液温度值， 然后按然后按“确认确认”键；键； d. 把电极插入

15、被测溶液内，用玻璃棒搅拌溶液，稳把电极插入被测溶液内，用玻璃棒搅拌溶液，稳 定后，在显示屏上读出溶液的定后，在显示屏上读出溶液的pH值。值。 2021年年7月月5日星期一日星期一基础化学实验基础化学实验20 pHS-3C实验室实验室pH操作流程图操作流程图 开开机机 仪仪器器显显示示上上次次的的斜斜率率和和E0值值 设设置置温温度度 按按温温度度键键 测测量量 按按mV/pH键键 mV/pH测测量量 按按定定位位键键、斜斜率率键键 标标定定 2021年年7月月5日星期一日星期一基础化学实验基础化学实验21 2. 缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制 （1）配制）配制pH=4.60的缓冲溶液的缓冲溶液2

16、0mL。 根据计算用量，用酸式滴定管放出根据计算用量，用酸式滴定管放出0.1molL-1HAc溶溶 液，用刻度吸管吸取液，用刻度吸管吸取0.1molL-1NaAc溶液，置于溶液，置于50mL烧烧 杯内混匀。杯内混匀。 用酸度计测定其用酸度计测定其pH，并用，并用2.0molL-1NaOH溶液或溶液或 者者2.0molL-1 HAc溶液调节，使其溶液调节，使其pH为为4.60。 2021年年7月月5日星期一日星期一基础化学实验基础化学实验22 （2）配制）配制60mL pH=7.40的的NaH2PO4-Na2HPO4缓冲缓冲 溶液。溶液。 根据计算用量，用酸式滴定管放出根据计算用量，用酸式滴定管

17、放出0.2molL- 1NaH2PO4溶液和碱式滴定管放出 溶液和碱式滴定管放出0.2molL-1Na2HPO4溶溶 液，置于液，置于200mL烧杯内混匀。烧杯内混匀。 用酸度计测定其用酸度计测定其pH, 并用并用2.0molL-1NaOH或者或者 2.0molL-1 Na2HPO4溶液调节，使其溶液调节，使其pH为为7.40，保留备，保留备 用。用。 2021年年7月月5日星期一日星期一基础化学实验基础化学实验23 3. 缓冲溶液的性质缓冲溶液的性质 按照后面表按照后面表1的体积，将上述的体积，将上述60mL缓冲溶液用吸量缓冲溶液用吸量 管分为管分为3份，分别加入酸、碱及纯水，并测定其份，分

18、别加入酸、碱及纯水，并测定其pH。 用生理盐水作对比实验。用生理盐水作对比实验。 表表1中第中第3组实验后的溶液再分为组实验后的溶液再分为2份，作为第份，作为第6、7 组实验的溶液。组实验的溶液。 根据加入酸、碱或纯水前后根据加入酸、碱或纯水前后pH的改变值，计算缓冲的改变值，计算缓冲 溶液的缓冲容量并说明缓冲溶液具有哪些性质。溶液的缓冲容量并说明缓冲溶液具有哪些性质。 2021年年7月月5日星期一日星期一基础化学实验基础化学实验24 表表1. 酸、碱及稀释对缓冲溶液酸、碱及稀释对缓冲溶液pH的影响的影响 序号序号20mL溶液溶液 pH1 加入酸、碱或水的量加入酸、碱或水的量pH2 pH 10.2molL-1NaH2PO4Na2HPO4 7.400.25mL 1molL-1HCl 20.2molL-1NaH2PO4Na2HPO4 7.400.25mL 1molL-1N