缓冲溶液 (3)精品课件

1、缓冲溶液第1页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二南华大学化学化工学院 基础化学教学课件课件制作 王晓娟 供临床医学、护理学、麻醉医学、医学影像学、预防医学等专业用第2页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二缓 冲 溶 液第三章第3页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二第一节 缓冲溶液及缓冲机制第三节 缓冲容量和缓冲范围第二节 缓冲溶液pH的计算*第四节 缓冲溶液的配制*第五节 血液中的缓冲系第4页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二缓冲溶液及缓冲机制第一节第5页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期

2、二实验一具有抗酸作用H2O0.01molpH7.00pH2.00HClpH-5HAc+NaAc(0.1molL-1)pH4.75pH4.66HCl0.01molpH-0.09一、缓冲溶液的缓冲作用第6页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二实验二具有抗碱作用HAc+NaAc(0.1molL-1)pH4.75pH4.84NaOH0.01molpH0.09H2O0.01molpH7.00pH12.00NaOHpH51L第7页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二纯水(1L) 0.1molL-1HAc 0.1molL-1NaAc(1L)pH=7.00pH= 4.7

3、5加入0.01mol pH= 2.00 pH= 4.66 pH=12.00 pH= 4.84加入0.01molHClNaOHpH= -5.00pH= -0.09pH= 5.00pH= 0.09加入1L纯水pH=7.00pH= 4.75第8页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二缓冲作用在加入少量的强酸、强碱或稍加稀释后仍能保持其pH值基本不变的作用。缓冲溶液具有缓冲作用的溶液。注意：较浓的强酸和强碱(如HCl和NaOH) 也具有缓冲作用，但不是缓冲溶液第9页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二组成条件： HB与B- 为共轭酸碱对 二者有足够的浓度例：(1)

4、 0.1 molL-1 HAc(2) 0.1 molL-1 NaAc(3) 0.1molL-1 HAc+ 0.1molL-1 NaAcHBB-缓冲溶液(缓冲系)由 HB B- 组成二、缓冲溶液的组成第10页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二 组成特点： 弱酸 + 共轭碱 HAcNaAc H2CO3NaHCO3 两性物质 +共轭碱 NaHCO3Na2CO3 NaH2PO4Na2HPO4 弱碱 + 共轭酸 NH3NH4Cl 均含共轭酸碱对缓冲溶液的类型第11页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二常见缓冲系（共轭酸碱对） 缓冲系 pKa H3PO4 NaH2

5、PO4 HAc NaAc H2CO3 NaHCO3 NaH2PO4 Na2HPO4 NH4Cl NH3CH3NH3+Cl CH3NH2 Na2HPO4 Na3PO42.124.756.377.219.2510.712.67共轭弱酸共轭弱碱第12页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二 HAcNaAc的缓冲机制HAc + H2O H3O+ + Ac-NaAc Na+ + Ac-pHH+基本不变三、缓冲作用机制抗酸成分第13页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二 HAcNaAc的缓冲机制HAc + H2O H3O+ + Ac-NaAc Na+ + Ac-pHO

6、H -基本不变+ H2O抗碱成分第14页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二第二节缓冲溶液的pH值第15页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二 缓冲公式H3O+ KaHBB-lg-lgpH pKa + lg HB B-平衡浓度HB + H2O H3O+ + B-第16页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二pH pKa + lg HB B-（1）pH pKa + lg 共轭酸共轭碱此式为计算缓冲溶液pH的Henderson-Hasselbalch方程式，又称缓冲公式。第17页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二同离子

7、效应：H3O+很小 即：HB离解很少cHBHB，cB-B-HB + H2O H3O+ + B-MB M+ + B- （2）pH pKa + lg CHBCB-第18页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二 （3）pH pKa + lg nHBnB- （2）pH pKa + lgCHBCB-同一溶液中：VHB=VB-VB-VHB第19页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二小结：缓冲溶液是一定浓度的共轭酸和共轭碱的混合液(2) Ka为共轭酸的酸常数(3)HBB-cHBcB-nHB缓冲比或或称为nB-（4）缓冲溶液的pH主要取决于溶液的pKa第20页，共52页，

8、2022年，5月20日，20点26分，星期二例:已知H3PO4的pKa1、pKa2、pKa3 HPO42-H3PO4 H2PO4- HPO42- PO43-H2PO4- HPO42-H3PO4-H2PO4-H2PO4- HPO42- PO43-Ka1Ka2Ka3pH = pKa1 + lgH2PO4-H3PO4HPO42-pH = pKa2+ lgH2PO4-pH = pKa3 + lgPO43-HPO42-第21页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二例：在1L混合液中，含有0.10molL-1HAc和0.10molL-1NaAc (HAc:pKa=4.75)(1) 计算混

9、合液的pH值解: pH pKa + lg CHBCB- pH pKa + lg CHAcCAc-= 4.75第22页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二(2) 在此混合液中加入0.01molHCl, 溶液的pH值=?解:NaAc + HCl HAc + NaCl0.090.11 pH pKa + lg CHAcCAc-4.66 pKa + lg 0.090.11第23页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二(3) 在此混合液中加入0.01molNaOH, 溶液的pH值=?解:HAc + NaOH NaAc + H2O0.090.11 pH pKa + lg

10、 CHAcCAc-4.84 pKa + lg 0.110.09第24页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二例：在1L混合液中，含有0.10molL-1HAc和0.10molL-1NaAc (HAc:pKa=4.75)(3) 此混合液稀释一倍,溶液的pH值=?解:HAc= Ac-= 0.05molL-1 pH pKa + lg CHAcCAc-4.75 pKa + lg 0.050.05第25页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二例：将0.10 molL-1的 NaH2PO4 溶液 10.0 ml 和 0.20 molL-1的Na2HPO4 溶液 1.0

11、ml 混合，计算该混合液的 pH 值。解： H2PO4- H+ + HPO42-第26页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二例：将 0.10 molL-1 盐酸 100 ml 与 400 ml 0.10 molL-1 氨水相混合，求混合后溶液的 pH 值（已知NH3 的 K b = 1.76 10-5）。解：NH3 + H+ NH4+第27页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二缓冲溶液pH的校正pH=pKa+lg = pKa+lg pH=pKa+ lg +lg 要较精确计算缓冲溶液pH，必须考虑溶液中离子强度的影响，用共轭酸碱的活度来代替它们的平衡浓度，

12、则缓冲溶液pH计算公式可改写为：式中 lg 为校正因数第28页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二缓冲容量和缓冲范围第三节第29页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二缓冲容量 单位体积的缓冲溶液pH改变1时,所需加入一元强酸或一元强碱的量( mol)定义： =dnB(b)VdpH单位： molL-1pH-1 def第30页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二1、 与缓冲比的关系A点： HB 而B- 0B点： B- 而HB 0O点：B-=1HBpHOAB缓冲溶液：HBB-总浓度一定时,缓冲容量随缓冲比的变化而规律变化影响缓冲容量的因素第

13、31页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二pKaOABAO：B-HB1pHpKa红线BO：B-HB1pHpKa绿线O点：B-HB=1pH = pKaO点：pH = pKa最大第32页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二pKaOABpKa1pKa+1当110B-HB110时缓冲溶液具缓冲作用pH = pKa1缓冲范围 该缓冲系可以配制从pH=pKa1到pH=pKa1的缓冲溶液第33页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二例：缓冲范围缓冲对pKaHAcNaAc4.75H2PO4-HPO42-7.21NH4+NH39.253.755.756.

14、218.218.2510.25第34页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二pH135791113bdeb线：0.1molL-1HAc + NaOHHAcNaAc缓冲系pKa4.75d线: 0.01molL-1 KH2PO4+ NaOHH2PO4-HPO42-7.21e线：0.1molL-1NH3 + HClNH4+NH39.25第35页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二= 2.303HBB/C总HB 共轭酸的平衡浓度B 共轭碱的平衡浓度C总 = HB B 2、 与总浓度的关系总浓度越大，越大= 2.303(HB /C总)(B /C总) C总缓冲比一定时

15、,为常数第36页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二pH135791113bcb线：0.1 molL-1HAc + NaOHc 线：0.2 molL-1HAc + NaOH第37页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二pH135791113afa线：HClf线：NaOH具缓冲容量，但不是缓冲溶液第38页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二缓冲比为1时，缓冲容量最大极大=2.303C总=0.576C总= 2.303(HB /C总)(B /C总) C总HB /C总=HBHB B=11B-HB=12同样：B /C总=12第39页，共52页，2

16、022年，5月20日，20点26分，星期二小结： 影响缓冲容量的因素1. 缓冲比一定时，c总越大，缓冲能力越强。2. c总一定时，缓冲比= 1，缓冲能力最强。3. 缓冲范围： pKa 1 pH pKa 1第40页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二 缓 冲 溶 液 的 配制第四节第41页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二一、缓冲溶液的配制方法选择合适的 缓冲系：选择缓冲溶液的pH最接近pKa的缓冲系根据pH = pKa1和缓冲容量原理 总浓度不能太小或太大 (0.050.2molL-1) 计算 n B- 和 n HB 校正稳定、无毒第42页，共52页，

17、2022年，5月20日，20点26分，星期二例：要配制pH=7.00的缓冲 溶液应选择哪一种缓冲系? H2CO3NaHCO3NaH2PONa2HPO4缓冲系pKa6.377.21可选用TrisHClTris8.08第43页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二例：如何配制1L总浓度为0.2 molL-1, pH= 7.00的缓冲溶液。解：查表可选用NaH2PO4Na2HPO4： pKa2 = 7.21nHPO42-pH = pKa2 + lgnH2PO4-已知7.00 = 7.21nHPO42- nH2PO4-= 0.2二元一次 方程nHPO42-nH2PO4-= 0.086

18、2 mol= 0.114 mol(Na2HPO4 12.24克)(NaH2PO413.68克) 称量二者混合溶解稀释至1000ml第44页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二缓冲溶液的配制方式:(1) 共轭酸 + 共轭碱如：HAc + NaAc(4) 特殊两性物质如：邻苯二甲酸氢钾(2) 弱酸 + 强碱 如：HAc +NaOH(过量)(3) 弱碱 + 强酸 如：NH3 + HCl(过量)COOHCOOKCOOH一元弱酸COOK一元弱碱共轭(1:1)pH = 4.00第45页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二血液中的缓冲系第五节第46页，共52页，202

19、2年，5月20日，20点26分，星期二一、 血液的主要缓冲体系是H2CO3-HCO3-H+ 增加（发高烧、气喘）， 平衡向左加快肺部二氧化碳的排出量延长肾内HCO3-的停留时间OH-增加（肺气肿、糖尿病), 平衡向右降低肺部二氧化碳的排出量加快肾内HCO3-的排泄量H2O +CO2 H2CO3 H+ + HCO3-肺肾第47页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二血浆pH值的计算 pKa = 6.10CO2溶解 = 1.210-3 molL-1 HCO3- = 2.410-2 molL-1 虽然缓冲比已经超过理论范围，但人体是一个开放系统第48页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二细胞内主要缓冲体系是H2PO4- - HPO42-H2PO4- H+ + HPO42-肾肾H+ 增加, 平衡向左, 肾将多余的H2PO4-从尿中排出；OH-增加, 平衡向右, 肾将多余的HPO42-从尿中排出。第49页，共52页，2022年，5月20日，20点26分，星期二小结 溶液pH值的计算H3O+=KaC最简式一元弱酸H3O+=Ka