无机及分析化学课件第三节缓冲溶液

1、 一一 缓冲溶液及其作用缓冲溶液及其作用 二二 缓冲溶液缓冲溶液pH值值的计算的计算 三三 缓冲容量与缓冲范围缓冲容量与缓冲范围 四四 缓冲溶液的选择和配制缓冲溶液的选择和配制6.4 缓冲溶液缓冲溶液一一 缓冲溶液及其作用缓冲溶液及其作用例例1 1 50mL纯水，纯水， pH=7.00 加入加入0.05mL1.0mol/L HCl:00. 3pHmol/L10500 . 105. 0H3加入加入0.05mL1.0mol/L NaOH:00.11pOH14pH00. 3pOHmol/L10500 . 105. 0OH3例例2 50mL0.10mol/LHAc和和0.10mol/LNaAc混合溶液

2、。混合溶液。加入加入0.05mL1.0mol/L HCl:0.05500.051.0500.10Ac0.05500.051.0500.10HAc73. 41.00.05500.11.00.05500.1lg4.74HAcAclgppHaK加入加入0.05mL1.0mol/L NaOH:0.05500.051.0500.10Ac0.05500.051.0500.10HAc4.751.00.05500.11.00.05500.1lg4.74HAcAclgppHaKpH = pKa + lgAc-/HAc= 4.74 + lg0.10/0.10= 4.741.1.缓冲溶液的概念缓冲溶液的概念普通缓冲

3、溶液普通缓冲溶液由共轭酸碱对或酸式盐溶液组成，由共轭酸碱对或酸式盐溶液组成，用于控制溶用于控制溶液酸碱度。如液酸碱度。如HAc和和NaAc混合溶液、混合溶液、NH3与与NH4Cl混合溶液都混合溶液都可组成缓冲溶液。可组成缓冲溶液。特点特点 在一定的范围内能够保证当溶液发生酸或碱少量变在一定的范围内能够保证当溶液发生酸或碱少量变化及溶液被稀释或浓缩时，化及溶液被稀释或浓缩时，pH值只发生很小的改变。值只发生很小的改变。定义定义 具有保持溶液具有保持溶液pH值相对稳定能力的溶液叫做缓冲溶液。值相对稳定能力的溶液叫做缓冲溶液。注意：注意：pH12本身属于强酸本身属于强酸和强碱缓冲溶液，但其不具有抗稀

4、释和强碱缓冲溶液，但其不具有抗稀释作用作用2.2.缓冲溶液的组成缓冲溶液的组成标准缓冲溶液标准缓冲溶液它是由规定浓度的某些逐级离解常数相差较小它是由规定浓度的某些逐级离解常数相差较小的单一两性物质或不同型体的两性物质所组成。的单一两性物质或不同型体的两性物质所组成。校正校正pH计用计用的标准缓冲溶液，如酒石酸氢钾、邻苯二甲酸氢钾、的标准缓冲溶液，如酒石酸氢钾、邻苯二甲酸氢钾、 KH2PO4-Na2HPO4，硼砂硼砂的溶液也具有缓冲作用。的溶液也具有缓冲作用。、一般缓冲溶液的主要作用就是控制溶液的、一般缓冲溶液的主要作用就是控制溶液的pH值。值。3. 3. 缓冲溶液的重要作用缓冲溶液的重要作用、

5、标准缓冲溶液是测定溶液标准缓冲溶液是测定溶液pH值时作为参照标准。值时作为参照标准。HAH_+A1、普通缓冲溶液普通缓冲溶液pH值值的计算的计算二二 、缓冲溶液、缓冲溶液pH值值的计算的计算设设缓冲溶液缓冲溶液HANaA , 浓度分别为浓度分别为ca 、cbMBE: Na+ = cb (1) HA + A- =ca + cb(2)CBE: Na+ + H+ = A- +OH- .(3) cb + H+ = A- +OH- A- = cb + H+ - OH- .(4)HA =ca - H+ + OH- .(5)OHHOHHAHAHbaaaccKK.(6)精确式精确式简化：当简化：当溶液溶液pH

6、6时，忽略时，忽略OH-HHHbaaccK.(7)近似式近似式当当溶液溶液pH8，忽略忽略H+OHOHHbaaccK.(8)近似式近似式对对 当当ca 20 H+ cb 20 H+ 对对 当当ca 20 OH- cb 20 OH- abalgppHccK abaHKcc或(9)最简式最简式例例3 :计算计算 0.10mol/LNH4Cl和和0.20mol/LNH3缓冲溶缓冲溶 液的液的pH。10bwa45b3106 . 5NH:,108 . 1NH:KKKK的则的已知解56.910.020.0lg26.9lgppH43NHNHaccKca 20 OH- cb 20 OH- 用最简式计算是合理的

7、。用最简式计算是合理的。 5b3108 . 1NHK的例例4：在化学反应中，常用：在化学反应中，常用pH10的氨性缓冲溶液。其配制的氨性缓冲溶液。其配制方法是方法是:称取称取70 g NH4Cl固体试剂，加适量水溶解后，加入固体试剂，加适量水溶解后，加入570mL浓氨水浓氨水(密度为密度为0.90g/mL，质量分数，质量分数28%)，加水稀至，加水稀至1000mL。计算该溶液的计算该溶液的pH值。值。g/mol49.53,g/mol03.17,108 . 1:ClNHNH5b43MMK已知氨水的解 配成溶液的体积为配成溶液的体积为1L， 则：则： 1mol/L311Lg/mol553g070C

8、lNH4.cmol/L43.81Lg/mol03.17%28g/mL90.0mL5703NHc0710311438269ppH43NHNHa.lg.lgccK 解：反应后溶液中剩余酸的量为：解：反应后溶液中剩余酸的量为： 100mL0.45mool/L-50mL0.30mol/L=30mmol 产生的酸根量为：产生的酸根量为： 50mL0.30mol/L=15mmol 由于共轭酸碱共存，所以该溶液为一缓冲体系，溶由于共轭酸碱共存，所以该溶液为一缓冲体系，溶液的液的pH值为：值为：例例5 5：将：将50mL 0.30mol/L NaOH与与100mL 0.45 mol/L HAc混合，假设混合后

9、总体积为混合前体积混合，假设混合后总体积为混合前体积之和，计算所得溶液的之和，计算所得溶液的pH值。值。已知：已知：5HAc1081 .K4.4430mmol15mmollog4.74logppHHAAannK1.1.缓冲溶液的缓冲容量缓冲溶液的缓冲容量 任何缓冲溶液的缓冲能力都是有限的，任何缓冲溶液的缓冲能力都是有限的，缓冲容量：衡量缓冲溶液缓冲缓冲容量：衡量缓冲溶液缓冲能力能力大小的尺度称为缓冲容量，大小的尺度称为缓冲容量，是指是指1 L缓冲溶液的缓冲溶液的pH改变一个单位时所需外加的酸或碱的物质改变一个单位时所需外加的酸或碱的物质的量。的量。 缓冲容量的大小缓冲容量的大小与下列因素有关：

10、与下列因素有关： (2)(2)、与两种组分浓度比有关。、与两种组分浓度比有关。 缓冲容量最大；1时,:为1(共轭碱)(酸)cc两种组分浓度比越远离两种组分浓度比越远离1 1，缓冲容量就越小。至某一定程度时就，缓冲容量就越小。至某一定程度时就失去缓冲作用。失去缓冲作用。 (1)(1)、与缓冲溶液的总浓度有关，总浓度越大，缓冲容量也越大。与缓冲溶液的总浓度有关，总浓度越大，缓冲容量也越大。 三三 缓冲容量与缓冲范围缓冲容量与缓冲范围1ppHa K2. 2. 缓冲溶液的缓冲范围缓冲溶液的缓冲范围 任何一种缓冲体系，其缓冲作用都有一定的范围。任何一种缓冲体系，其缓冲作用都有一定的范围。缓冲作用的有效缓

11、冲作用的有效pH范围，称为缓冲范围。范围，称为缓冲范围。缓冲溶液的缓冲范围一般为：缓冲溶液的缓冲范围一般为：其缓冲范围是：其缓冲范围是：pH8.2610.26。 ).878(p HCl-bK六次甲基四胺)74. 4p(HAc NaAc-HAc:aK的例如).744p(NH ClNH-NH:b343K的又如其缓冲范围是：其缓冲范围是：pH3.745.74。其缓冲范围是：其缓冲范围是：pH4.136.13 缓冲溶液的有效缓冲溶液的有效pH范围必须包括所需控制的溶范围必须包括所需控制的溶 液的液的pH值。值。 1.1.缓冲溶液选择原则缓冲溶液选择原则四四 缓冲溶液的选择和配制缓冲溶液的选择和配制从控

12、制反应的角度看，所选择的缓冲系统不应与从控制反应的角度看，所选择的缓冲系统不应与反反 应物或生成物发生反应，或产生副作用。应物或生成物发生反应，或产生副作用。 缓冲溶液应有足够的缓冲容量。缓冲溶液应有足够的缓冲容量。2.2.常用的缓冲溶液及标准常用的缓冲溶液及标准pH溶液溶液3.3.缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制5HAc1081 .K 解：因为要求溶液中解：因为要求溶液中HAc浓度为浓度为0.20mol/L，所以所以需要需要2.0mol/L的的HAc溶液的量为：溶液的量为：100mL2.0mol/L1000mL0.20mol/L例例6 6：欲配制：欲配制1.0L pH=5.00，HAc浓度为浓度

13、为0.20mol/L的缓冲的缓冲溶液，需要溶液，需要NaAc3H2O晶体多少克？需要晶体多少克？需要2.0mol/L的的HAc溶液多少毫升？已知溶液多少毫升？已知: : 、查阅有关书籍或化学手册，可查到一些广泛使用、查阅有关书籍或化学手册，可查到一些广泛使用 的缓冲溶液的配制方法。的缓冲溶液的配制方法。、根据要求，通过计算来配制。、根据要求，通过计算来配制。 因为因为NaAc3H2O的摩尔质量为的摩尔质量为136.1g/mol，所以需所以需要要NaAc3H2O的质量为：的质量为：0.36mol136.1g/mol=49g 0.36mol-0.439log(0.20)4.745.00)log(5.001L0.20mol/Llog4.74logppHAHAaxxxnnK配制方法：配制方法：将将49克克NaAc3H2O晶体加少量水溶解，然晶体加少量水溶解，然后再加入后再加入100mL 2.0mol/L HAc，用水稀释至用水稀释至1000mL即即得到得到pH=5.00的缓冲溶液。的缓冲溶液。例例7 7: :欲配制欲配制100mL