分析化学10缓冲溶液、指示剂

1、2022-2-191主要内容：缓冲溶液的概念、组成及缓冲作用机制缓冲溶液的概念、组成及缓冲作用机制缓冲溶液缓冲溶液pH值的计算值的计算缓冲容量及其影响因素缓冲容量及其影响因素缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制2022-2-192少量少量NaOH2022-2-193少量少量NaOH1LHAc-NaAc混合溶液混合溶液+酚酞酚酞没有变色没有变色现象现象2022-2-1941、缓冲溶液、缓冲溶液-当加入少量的强酸、当加入少量的强酸、强碱或稍加稀释时，能保持其强碱或稍加稀释时，能保持其pH值基值基本不变的溶液。本不变的溶液。缓冲作用缓冲作用-缓冲溶液对强酸、强碱缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用。或稀释的

2、抵抗作用。2、组成：、组成：共轭酸共轭酸共轭碱共轭碱HAcNaAc抗抗酸酸成分成分缓冲对（缓冲系）缓冲对（缓冲系）抗抗碱碱成分成分H2PO4-HPO42-NH4ClNH3H2O2022-2-1953、缓冲溶液的缓冲作用机制、缓冲溶液的缓冲作用机制以以HAc-NaAc缓冲溶液为例（缓冲溶液为例（）HAc + H2OH3O+ + Ac- NaAc Na+ + Ac- 少量少量H+平衡向左移动平衡向左移动2022-2-196以以HAc-NaAc缓冲溶液为例（缓冲溶液为例（）：）：HAc + H2OH3O+ + Ac- NaAc Na+ + Ac- 少量少量OH-平衡向右移动平衡向右移动2022-2-

3、197缓冲作用的机制：缓冲作用的机制： 在缓冲溶液中，由于浓度较大的在缓冲溶液中，由于浓度较大的弱酸及其共轭碱间质子转移平衡的存弱酸及其共轭碱间质子转移平衡的存在，抗酸时消耗共轭碱；抗碱时消耗在，抗酸时消耗共轭碱；抗碱时消耗弱酸。因此，能使缓冲溶液的弱酸。因此，能使缓冲溶液的pH值基值基本保持不变。本保持不变。2022-2-198缓冲溶液缓冲溶液pH值的计算公式的推导：值的计算公式的推导：HB + H2O H3+O + B- - NaBNa+ + B- - Ka =H+B- -HBH+=KaB- -HB平衡时2022-2-199pH = pKa + lgB- -HB(1)pH = pKa +

4、lgc(B- -)c(HB)(2)根据上面的公式，您认为缓冲溶液的根据上面的公式，您认为缓冲溶液的pH值与什么因素有关？值与什么因素有关？H+=KaB- -HB2022-2-1910缓冲溶液pH值的决定因素：1、缓冲溶液的、缓冲溶液的pH值首先取决于弱酸的值首先取决于弱酸的离解常数离解常数Ka值。值。2、其次取决于缓冲对浓度的比例、其次取决于缓冲对浓度的比例-缓冲比缓冲比， 当当pKa一定时，一定时，pH值随着缓值随着缓冲比的改变而改变。缓冲比为冲比的改变而改变。缓冲比为1时，时，pH = pKa2022-2-1911例：某溶液中含有例：某溶液中含有0.10mol/L的的HAc和和0.15mo

5、l/L的的NaAc，计算该缓冲溶液的，计算该缓冲溶液的pH值值解：解：92. 410. 015. 0lg)108 . 1lg(lgpKapH5HAcAccc2022-2-1912三、缓冲容量三、缓冲容量 缓冲容量的定义：在数值上等于使单缓冲容量的定义：在数值上等于使单位体积（位体积（1L或或1ml）缓冲溶液的）缓冲溶液的pH值改值改变一个单位时，所需加一元强酸或一元变一个单位时，所需加一元强酸或一元强碱的物质的量（强碱的物质的量（mol或或mmol）。）。2022-2-1913缓冲体系缓冲体系 HAc - NaAcHCl缓冲体系缓冲体系 HAc - NaAcNaAc减少减少NaAc近于耗尽近于

6、耗尽缓冲体系缓冲体系 HAc - NaAcHCl2022-2-1914n缓冲溶液的缓冲容量是有限的；缓冲溶液的缓冲容量是有限的；n同一缓冲体系，总浓度一定，缓冲比同一缓冲体系，总浓度一定，缓冲比等于等于1，缓冲容量最大。缓冲溶液的，缓冲容量最大。缓冲溶液的缓冲范围：缓冲范围： （n同一缓冲体系，缓冲比一定，总浓度同一缓冲体系，缓冲比一定，总浓度愈大，缓冲容量愈大。愈大，缓冲容量愈大。n不同缓冲体系，总浓度相同，缓冲容不同缓冲体系，总浓度相同，缓冲容量也相同。量也相同。影响缓冲容量的因素：影响缓冲容量的因素：缓冲溶液的总浓度和缓冲比缓冲溶液的总浓度和缓冲比2022-2-1915 1、选择适当的缓

7、冲系:使缓冲溶液的pH值在所选缓冲系的缓冲范围之内，尽量接近弱酸的 pKa值 2、配制的缓冲溶液要有适当的总浓度:一般在0.05-0.20mol/L为宜。 3、选择好缓冲系之后，根据缓冲公式计算所需弱酸极其共轭碱的量2022-2-1916二、常用缓冲溶液二、常用缓冲溶液表表6-1常用缓冲溶液常用缓冲溶液2022-2-1917小结：小结：1、缓冲溶液与缓冲作用缓冲溶液由缓冲对（共轭酸碱对）组成，缓冲溶液具有抵御少量强酸、强碱或稍加稀释，以维持溶液pH值基本不变的能力2、缓冲溶液pH值的计算式：pH = pKa + lgB- -HB2022-2-19181下列说法是否正确：下列说法是否正确：a.将

8、缓冲溶液无限稀释，其将缓冲溶液无限稀释，其pH值基本不变。值基本不变。b.在缓冲溶液中加入强酸或强碱时，其在缓冲溶液中加入强酸或强碱时，其pH值基本值基本不变或变化不大。不变或变化不大。c.水是一种缓冲溶液。水是一种缓冲溶液。d.缓冲溶液的缓冲能力与组成缓冲溶液的弱酸缓冲溶液的缓冲能力与组成缓冲溶液的弱酸（或弱碱）及其盐的浓度有关。（或弱碱）及其盐的浓度有关。思考题思考题:2022-2-19192浓度相同的下列溶液中，哪一个的浓度相同的下列溶液中，哪一个的pH值值较大较大 （A）NaAc和和HAc（B）NaHCO3和和Na2CO33已知下列各酸及碱的已知下列各酸及碱的Ka及及Kb值，欲配制值，

9、欲配制pH值为值为3的缓冲溶液，应选哪一种弱酸？的缓冲溶液，应选哪一种弱酸？写出缓冲对符号写出缓冲对符号 HCOOH HAc NH3.H2OHCNKa 1.8 10-4 1.8 10-5 1.8 10-5(Kb) 4.9 10-10 pKa=3.74 pKa=4.74 pKb=4.74 pKa=4.742022-2-19204 判断下列溶液缓冲能力的强弱，并判断下列溶液缓冲能力的强弱，并按缓冲能力由强到弱顺序排列：按缓冲能力由强到弱顺序排列：A）10亳升亳升0.2 M HAc + 10毫升毫升0.2M NaAcB）10亳升亳升0.10M HAc + 10毫升毫升0.20M NaAcC）10亳升

10、亳升0.20M HAc + 10毫升毫升0.10M NaAcD）10亳升亳升0.10M HAc + 10毫升毫升0.10M NaAc A D B = C2022-2-1921一、定义：一类在特定的一类在特定的pH值范围内，随值范围内，随着溶液着溶液pH值的改变，能显现不同颜色的值的改变，能显现不同颜色的有机酸碱化合物。有机酸碱化合物。如如,弱有机酸指示剂：酚酞、石蕊等。弱有机酸指示剂：酚酞、石蕊等。 弱有机碱指示剂：甲基橙、甲基红等。弱有机碱指示剂：甲基橙、甲基红等。+ H+HInIn- -+ OH+InOHIn+ +2022-2-1922二、酸碱指示剂的变色原理及其变色范围：二、酸碱指示剂的

11、变色原理及其变色范围：KIn=H+In-HInH+=KInIn-HIn整理为pH = pKIn + lgIn-HIn浓度比决定浓度比决定溶液的颜色溶液的颜色+ H+酸色物质酸色物质HInIn- -碱色物质碱色物质指示剂指示剂 酸色酸色 碱色碱色酚酞酚酞 无色无色 紫红紫红甲基橙甲基橙 红色红色 黄色黄色比值比值10 呈现呈现 色色比值比值0.1 呈现呈现 色色比值比值=1 呈现呈现 色色酸酸碱碱混合混合2022-2-19231、变色原理变色原理：指示剂在溶液中显现的颜：指示剂在溶液中显现的颜色是随着溶液色是随着溶液pH值的变化而变化的。值的变化而变化的。理论变色点理论变色点2、变色范围变色范围：指示剂的理论变色范：指示剂的理论变色范围：围：pH=pKIn 1= pH- pKInIn-HInlg2022-2-1924常用的酸碱指示剂常用的酸碱指示剂 指示剂指示剂 酸式色酸式色 碱式色碱