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文档简介
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
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