酸碱缓冲溶液演示文稿

酸碱缓冲溶液演示文稿当前1页，总共42页。1酸碱缓冲溶液定义

→

Buffersolution，一种能对溶液的酸度起稳定作用的溶液。若往缓冲溶液中加入少量酸或少量碱，或因溶液中发生的化学反应产生了少量的酸或碱，或将溶液稍加稀释，溶液的酸度基本不变。→缓冲溶液通常由浓度较大的弱酸及其共轭碱所组成。pH范围一般为2～12。例如，HAc-Ac-，NH4Cl-NH3等。→强酸（pH<2）或强碱（pH>12）溶液也是缓冲溶液，可以抵抗少量外加酸或碱的作用，但不具有抗稀释作用。当前2页，总共42页。2缓冲溶液pH值的计算（例21，22，23）→近似式：

（当pH≤6时）

（当pH≥8时）→最简式：当Ca，Cb≥20[H+]或Ca，Cb≥20[OH-]时

当前3页，总共42页。当前4页，总共42页。例3.今由某弱酸HB及其盐配制缓冲溶液，其中HB的浓度为0.25mol/L。于此100ml缓冲溶液中加入200mgNaOH(忽略溶液体积的变化），所得溶液的PH为5.60。问原来所配制的缓冲溶液的PH为多少？HB+NaOH=NaB+H2O原来：0.250.05X(0.2/40)现在：025－0.05X+0.05X=0.35mol/L因此：PH＝5.45当前5页，总共42页。3缓冲指数（bufferindex）→定义：表示相关酸碱组分分布线的斜率，具有加和性。→强酸控制溶液pH时，→强碱控制溶液pH时，→弱酸控制溶液pH（pH=pKa±1）时，

当Ca/Cb=1：1时，pKa=pH时，β有极值。当前6页，总共42页。当前7页，总共42页。4缓冲容量（buffercapacity）→某缓冲溶液因外加强酸或强碱的量为ΔC而发生pH的变化，变化的幅度为ΔpH，β为ΔpH区间缓冲溶液所具有的平均缓冲指数。

α=ΔC=βΔpH=（δ2A--δ1A-）CHA

其中，δ2A-和δ1A-分别为pH2和pH1的分布系数，CHA为分析浓度。→缓冲容量的大小与缓冲物质的总浓度以及组成此缓冲溶液的Ca/Cb有关。总浓度愈大（一般为0。01～1mol/L之间）；Ca/Cb应在1/10～10/1范围内，浓度愈接近1：1，缓冲容量愈大。当前8页，总共42页。5缓冲溶液选择的原则（附录表2-1）

→缓冲溶液对测量过程应没有干扰。

→所需控制的pH应在缓冲溶液的缓冲范围之内。如果缓冲溶液是由弱酸及其共轭碱组成的，pKa值应尽量与所需控制的pH一致，即pKapH。

→缓冲溶液应有足够的缓冲容量，以满足实际工作的需要。

→缓冲物质应廉价易得，避免污染。当前9页，总共42页。有效缓冲范围1）HF-F-，pKa=3.17缓冲体系2.17~4.172）HAc-Ac-，pKa=4.763.76~5.763）H2PO4-—HPO42-，pKa2=7.216.21~8.214）Na2B4O7，pKa=9.188.18~10.185）NH3-NH4+，pKa=9.258.25~10.25当前10页，总共42页。3.5酸碱指示剂3.5.1酸碱指示剂的作用原理及变色范围3.5.2影响指示剂变色范围的各种因素3.5.3混合指示剂当前11页，总共42页。3.5.1酸碱指示剂的作用原理及变色范围甲基橙酚酞酸碱指示剂一般是有机弱酸或有机弱碱，其共轭酸碱形式具有明显不同的颜色。COHOHCOO-HOOH-H+pKa=9.1CCOO-OO-当前12页，总共42页。3.5.1酸碱指示剂的作用原理及变色范围作用原理indicator作用于人眼的颜色由确定，而又由确定，因此可由颜色的变化判断[H+]的变化，确定滴定的终点。碱色酸色当前13页，总共42页。指示剂颜色pKapT变色范围酸色过度碱色甲基橙红橙黄3.44.03.1~4.4甲基红红橙黄5.25.24.4~6.2酚酞无色粉红红9.18.0~9.6指示剂变色范围理论变色点：pKa滴定指数：pT理论变色范围pKa1甲基橙指示剂的变色范围示意图HInIn当前14页，总共42页。用量的影响双色指示剂例如甲基橙但酸碱指示剂本身具有酸碱性质，也会与滴定剂作用，用量过大会引起较大的误差，尤其是对微量滴定而言。3.5.2影响指示剂变色范围的各种因素指示剂的用量温度的影响——对Ka的影响离子强度的影响——Ka与Kac的差别增大溶剂的影响当前15页，总共42页。单色指示剂例如酚酞设指示剂的总浓度为c,碱型引起传感器（如人的眼睛）响应的最小浓度为a，这是一个固定的值，那么：CH+pH终点提前当前16页，总共42页。3.5.3混合指示剂作用原理分类颜色互补两种指示剂混合指示剂与染料混合例：溴甲酚绿——甲基红pH02468甲基红溴甲酚绿溴甲酚绿—甲基红当前17页，总共42页。3.6酸碱滴定3.6.1酸碱滴定曲线与指示剂的选择3.6.2酸碱滴定中CO2的影响当前18页，总共42页。3.6.1酸碱滴定曲线与指示剂的选择滴定能否准确进行滴定过程中pH的变化规律怎样选择合适的指示剂实验方案设计应考虑的问题当前19页，总共42页。强酸强碱滴定滴定反应设滴定至某一点，溶液中剩余的强酸浓度为amol.L-1,或过量的强碱浓度为bmol.L-1。例：用0.1000mol.L-1NaOH滴定20.00mL0.1000mol.L-1HCl。滴定阶段PBE[H+]计算式滴定前[H+]=[OH-]+a[H+]=a化学计量点前[H+]=[OH-]+a[H+]=a化学计量点[H+]=[OH-]pH=7.00化学计量点后[OH-]=[H+]+b

[OH-]=b当前20页，总共42页。甲基橙甲基红酚酞C(mol.L-1)

同浓度强碱滴定强酸化学计量点1.00.100.0100.0010滴定突跃-0.1%+0.1%酸缓冲区突跃区碱缓冲区V(NaOH)中和%pH0.000.001.0018.0090.002.3019.8099.003.3019.9899.904.3020.00100.07.0020.02100.19.70C(mol.L-1)滴定突跃1.0003.30~10.700.10004.30~9.700.010005.30~8.70当前21页，总共42页。强酸滴定强碱用0.1000mol.L-1HCl滴定20.00mL0.1000mol.L-1NaOH。当前22页，总共42页。强碱滴定弱酸例：用0.1000mol.L-1NaOH滴定20.00mL初始浓度Ca°

为0.1000mol.L-1

的弱酸HA。滴定反应设滴定过程中，溶液中剩余的弱酸浓度为Ca

mol.L-1,生成的共轭碱浓度为Cbmol.L-1，或过量的强碱浓度为bmol.L-1。滴定阶段体系PBE[H+]计算式滴定前HA[H+]=[OH-]+[A]计量点前HA-A-[H+]+Cb=[OH-]+[A]化学计量点A-[H+]+[HA]=[OH-]计量点后A-+OH-[H+]+b+[HA]=[OH-][OH-]=b说明当前23页，总共42页。说明强碱滴定弱酸的滴定反应常数总是小于强碱滴定强酸的滴定反应常数。滴定反应常数反映了滴定反应的完全程度。体现在滴定曲线上为滴定突跃的大小。当前24页，总共42页。强碱滴定弱酸HAcHCl突跃区碱缓冲区共轭缓冲区pKa化学计量点：8.72突跃突跃滴定突跃：7.76~9.70在弱碱性范围，Et=-0.1%，pH=pKa+3强碱滴定弱酸，只可用弱碱性范围变色的指示剂。当前25页，总共42页。酚酞强酸滴定弱碱滴定反应（3）强酸滴定弱碱，只可用在酸性介质变色的指示剂。（2）化学计量点落在酸性介质；pH<7甲基橙甲基红当前26页，总共42页。0.1000mol.L-1NaOH滴定同浓度、不同强度的酸pHEt%pHEt%HCl10-510-610-710-8可行性判断Ka

KaEt%10-610-710-8pH-0.208.689.5610.25-0.108.939.7010.300.09.359.8510.350.19.7710.0010.400.210.0210.1410.44滴定突跃(0.1)0.840.300.10滴定突跃(0.2)1.340.580.19目测：pH=0.2~0.32pH0.6目测终点准确滴定的可行性判断：cKa

10-8当前27页，总共42页。例1：H3BO35.8×10－10HF6.8×10－4

苯甲酸6.2×10－5

苯酚1.1×10－10

NH4+5.6×10－10

HCN4.9×10－10

NH31.8×10－5(CH2)6N41.4×10－9NaAc5.6×10－10NaF1.5×10－11NaCN2.0×10－5例2：请解释一下利用Na2B4O7·10H2O

作为基准物标定盐酸的原理。当前28页，总共42页。极弱酸的滴定方法非水滴定强化滴定离子交换法络合强化法沉淀强化法氧化还原强化法例：NH4+pKa=9.25，为极弱酸酚酞指示剂当前29页，总共42页。例：例：H3BO3

Ka=9.24Ka~10-5例：离子交换法测定NH4Cl用NaOH滴定交换出来的强酸。当前30页，总共42页。多元酸（碱）滴定1、滴定的可行性判断（包括能否分步滴定的判断）；2、化学计量点pHsp的计算；3、指示剂的选择。当前31页，总共42页。滴定有两个化学计量点：pHsp1,pHsp2；滴定有两个突跃；突跃的大小与pK有关。Ka1,Ka210-2,10-910-2,10-710-2,10-5二元酸滴定的可行性判断用0.1000mol.L-1NaOH滴定同浓度、不同强度的二元酸。cKa110-8,cKa210-8,Ka1/Ka2

105分步滴定至HA-和A2-第一突跃小第二突跃大cKa1

10-8,cKa2<10-8,Ka1/Ka2

105可准确滴定至HA-第一突跃较大第二突跃较大第一突跃大第二突跃小cKa110-8,cKa210-8,Ka1/Ka2<105可准确滴定至A2-当前32页，总共42页。结论对二元酸滴定：判断能否准确滴定，根据：判断能否准确分步滴定，根据：当前33页，总共42页。化学计量点pHsp计算用0.1000mol.L-1NaOH滴定0.1000mol.L-1H3PO4,H3PO4pKa1=2.16，pKa2=7.21,pKa3=12.32

第一化学计量点体系：H2PO4-，为两性物质计算

pH=4.71第二化学计量点体系：HPO42-，为两性物质计算

pH=9.66当前34页，总共42页。计量点pH值计算第一化学计量点第二化学计量点当前35页，总共42页。指示剂的选择9.664.71甲基红百里酚酞用0.1000mol.L-1NaOH滴定0.1000mol.L-1H3PO4,当前36页，总共42页。NaOH滴定弱酸HA和HB，CHA,CHB,Ka,HA>K

a,HB混合酸的滴定(1)CHAKa,HA

10-8,

CHAKa,HA/CHB

K

a,HB105滴定至第一化学计量点，体系：A-—HB,为两性物质(2)CHAKa,HA

10-8,

CHBKa,HB

10-8,

CHAKa,HA/CHB

K

a,HB105滴定至第二化学计量点，体系：A-—B-,为混合碱当前37页，总共42页。(3)CHAKa,HA

10-8,

CHBKa,HB

10-8,

CHAKa,HA/CHB

K

a,HB1