第六章-缓冲溶液

第六章缓冲溶液第一节同离子效应第二节缓冲溶液思考与练习第一节同离子效应举例：HAc

H++Ac－

NaAc==Na++Ac－

第一节同离子效应定义：在弱电解质溶液中，当加入一种与弱电解质具有相同离子的强电解质时，使弱电解质的电离度降低的现象。几点说明：1．使电离平衡向左移动；2．结果总是α↓；3．Ki不变；第一节同离子效应应用：1．控制溶液[H+]（pH）；2．控制溶液中某种离子的浓度如控制H2S中的[S2-]

不同pH时0.1mol/LH2S溶液中的[S2－]

pH

1

4

7

9[S2－]1×10-18

1×10-12

1×10-6

1×10-2

(mol/L)

3．配置一定pH的缓冲溶液；第二节缓冲溶液一、缓冲溶液的概念二、缓冲溶液的组成三、缓冲作用的原理四、缓冲溶液pH的计算五、缓冲溶液的配制六、缓冲溶液在医药上的意义一、缓冲溶液的概念实验一：取试管二支，各加入蒸馏水10ml，在第一支试管中滴入甲基橙指示剂2滴，则溶液呈黄色，再滴入0.5mol/L盐酸溶液1滴，溶液立即呈红色；在第二支试管中滴入酚酞指示剂2滴，则溶液呈无色，再滴入0.5mol/L氢氧化钠溶液1滴，溶液立即呈红色。实验二：取试管二支，各加入氯化钠溶液10ml，重复实验一内容，溶液颜色的变化与实验一相同。一、缓冲溶液的概念实验三：取试管三支，各加入0.5mol/L醋酸和0.5mol/L醋酸钠的混和溶液10m1，再各加入甲基橙指示剂2滴、摇匀，三支试管溶液均呈橙色。

第一支试管留作对照，在第二支试管中逐滴加入0.5mo1/L盐酸共约10滴左右，摇匀，与第一支试管溶液的颜色进行比较在第三支试管中逐滴加入0.5mo1/L氢氧化钠溶液共约10滴左右，摇匀，与第一支试管溶液的颜色进行比较观察到这三支试管中溶液的颜色没有什么大的差别，即溶液的pH没有发生显著变化。一、缓冲溶液的概念实验证明：在水中或氯化钠溶液中，当加入少量的强酸或强碱时，水或氯化钠溶液的pH会发生很大的变化。由醋酸和醋酸钠组成的混和溶液具有抵抗酸和碱的能力，加入少量的强酸或强碱时，溶液的pH基本不变。一、缓冲溶液的概念缓冲作用(bufferaction)：能抵抗外来少量酸或碱而保持溶液的pH几乎不变的作用。缓冲溶液(buffersolution)：具有缓冲作用的溶液。缓冲对或缓冲系：具有缓冲作用的两种物质。二、缓冲溶液的组成1．弱酸及其对应的盐；

HAc-NaAc、H2CO3

－NaHCO3、

H2CO3

－KHCO3、H3PO4－NaH2PO4、

H3PO4

－KH2PO4、有机酸－有机酸盐等。2．弱减及其对应的盐；

NH3·H2O－NH4Cl3．多元弱酸的酸式盐及其次级盐

NaHCO3－Na2CO3、

KHCO3

－K2CO3、

NaH2PO4

－Na2HPO4

一个共轭酸碱体系三、缓冲作用的原理1．弱酸及其对应盐的缓冲作用原理（HAc—NaAc）抗酸成分：Ac-（主要来自NaAc）抗碱成分：HAc抗碱作用：HAc+OH-Ac-+H2O抗酸作用：Ac-+H+

HAc三、缓冲作用的原理2．弱碱及其对应盐的缓冲作用原理：(NH3·H2O-NH4Cl)抗酸成分：NH3

抗碱成分：NH4+（主要来自NH4Cl）抗碱作用：NH4++OH-NH3·H2O抗酸作用：NH3+H+NH4+三、缓冲作用的原理3．多元酸的酸式盐及其对应的次级盐的缓冲作用原理NaHCO3-Na2CO3

抗酸成分：CO32-（Na2CO3）

抗碱成分：HCO3-（NaHCO3）抗碱：HCO3-+OH-CO32-+H2O抗酸：CO32-+H+HCO3-三、缓冲作用的原理3．多元酸的酸式盐及其对应的次级盐的缓冲作用原理NaH2PO4-Na2HPO4抗酸成分：HPO42-（Na2HPO4）抗碱成分：H2PO4-

（NaH2PO4）抗酸：HPO42-+H+H2PO4-

抗碱：H2PO4-+OH-HPO42-+H2O

四、缓冲溶液pH的计算1、弱酸及其对应的盐组成的缓冲溶液实际工作中，配制时以等浓度的酸、盐溶液以不同体积混合，则公式可转变为：

推导公式：HAH++A-HA:[酸]MA=M++A-MA:[盐]，

四、缓冲溶液pH的计算温度对缓冲溶液pH的影响：T↑,Kw↑,pKw↓,从而使pH↓25℃时，2、弱碱及其对应盐组成的缓冲溶液四、缓冲溶液pH的计算［例１］若在50ml0.1mol/LHAc和NaAc缓冲溶液中，加入1mol/LHCl0.05mL，计算pH如何改变？已知K(HAc)=1.76×10－5。解：（1）在加HC1之前，缓冲溶液pH的计算：[HAc]=[NaAc]=0.1mol/L

四、缓冲溶液pH的计算（2）在加入HCI溶液后缓冲溶液pH的计算：由于加入HCl，它所电离出来的H+与缓冲溶液中的Ac－结合生成了HAc分子，溶液中的[Ac－]降低，［HAc］增加。即：[HAc]=0.1+0.001=0.101（mol／L）[Ac－]=0.1-0.001=0.099（mol／L）

四、缓冲溶液pH的计算［例2］若在50mL0.1mol/LHAc和0.1mol/LNaAc缓冲溶液中，加入0.05mL1mol/LNaOH溶液，计算pH如何改变？由于加入NaOH溶液，它所电离出来的OH－与缓冲溶液中的H+结合生成了水，溶液中［HAc］降低，［Ac－］增加。即：［HAc］=0.1-0.001=0.099（mol／L）［Ac－］=0.1+0.001=0.101（mol／L）

pH=4.75+lg=4.75＋0.01=4.76四、缓冲溶液pH的计算［例3］在25℃时取0.08mol/LHAc溶液与0.2mol/LNaAc溶液以等体积混和，计算该缓冲溶液的pH。已知：HAc的K(HAc)=1.76X10－5

解：混和后，溶液中：四、缓冲溶液pH的计算［例4］求在90ml含NH3·H2O和NH4Cl各为0.1mo1/L的缓冲溶液的pH。己知：NH3·H2O的Kb=1.76×10－5解：［例5］在上述缓冲溶液中若分别加入10mL0.01mol/LHCI和0.01mol/LNaOH溶液，求溶液的pH各为多少？（设溶液混和时体积有加和性）解：加入10mLHCI或NaOH溶液的总体积为：90mL+10mL=100mL四、缓冲溶液pH的计算（1）加入10mL0.01mol/LHCI后，cb=0.1×

+0.01×=0.091(mo1/L）cs=0.1×－0.01×=0.089(mo1/L)=14—4.75+0.01=9.26pH=14－4.75+lg四、缓冲溶液pH的计算（2）加入10mL0.01mol/LNaOH后，五、缓冲溶液的配制1．选择缓冲对：pKa≈pH,或pH≈14-pKb2．按所要求的pH，根据pH计算公式计算出[盐]/[酸]（或[碱]/[盐]）；若Cs=Ca(或Cs=Cb)时,可求出体积比Vs/Va(或Vb/Vs)；3．考虑适宜的缓冲范围（缓冲容量）：一般选择浓度范围为：0.05mol/L-0.5mol/L;4．用pH计（仪器）校正；表5一2几种常用缓冲溶液中弱酸的pKa

缓冲溶液的组成作为弱酸的pKa

缓冲范围

HAc－NaAc

4.753.7～5.6

KH2PO4－Na2HPO47.25.8～8.0

NaHCO3－Na2CO310.3（pKa2）9.2～11.0

NH3·H2O—NH4Cl9.25（14-pKb）8.4～10.3五、缓冲溶液的配制五、缓冲溶液的配制［例1］如何配制pH=5.0，具有中等缓冲能力的缓冲溶液1000mL？解：（1）选择HAc一NaAc缓冲对（2）根据要求具有中等缓冲能力，并考虑计算和配制方便，选用0.1mo1/L的HAc和0.1mol/LNaAc来配制；

即VNaAc=1.78VHAc∵V(总)=V(NaAc)+V(HAc)=1000mL∴1.78V(HAc)+V(HAc)=1000mL可求得V(HAc)=359mL，

V(NaAc)=1000mL－359mL=641mL将两者按此体积混和即得pH=5.0的缓冲溶液。

，

五、缓冲溶液的配制在配制一定pH的弱酸及弱酸强碱盐的缓冲溶液时，也常在一定量的弱酸溶液中，加入一定量的强碱，中和部分弱酸（即生成弱酸强碱盐），以得到要求配制的缓冲溶液。例如:在HAc溶液中加入适量NaOH溶液也可得到缓冲溶液。［例2］现欲配制pH=5.10的缓冲溶液，试计算在50mL的0.1mol/LHAc溶液中加入0.1mol/LNaOH溶液若干毫升？五、缓冲溶液的配制解：

设需加的NaOH溶液X毫升，则加入NaOH的物质的量为0.1Xmmol；V为配成的缓冲溶液的总体积,则

，

解方程得x=34.6答：在50mL0.1mol/LHAc溶液中加入34.6mL0.1mol/LNaOH溶液，即可得到pH=5.10的缓冲溶液。。

HAc+OH-

Ac-+H2O测量体液的pH时，需用一定pH的缓冲溶液作比较来加以测定；微生物的培养，组织切片和细菌的染色都需要一定pH的缓冲溶液；研究生物体内的催化剂——酶的催化作用，也需要在一定pH的缓冲溶液中进行；许多药物也常需要在一定pH的介质中才能稳定。人体的血液或其它体液中的化学反应，都必须在一定的pH条件下进行，所以要依靠存在于体液中的各种缓冲对来使它们的pH保持恒定。六、缓冲溶液在医药上的意义

。例如血液的