第六章-緩沖溶液

第六章緩沖溶液第一節(jié)同離子效應(yīng)第二節(jié)緩沖溶液思考與練習(xí)第一節(jié)同離子效應(yīng)舉例：HAc

H++Ac－

NaAc==Na++Ac－

第一節(jié)同離子效應(yīng)定義：在弱電解質(zhì)溶液中，當(dāng)加入一種與弱電解質(zhì)具有相同離子的強(qiáng)電解質(zhì)時(shí)，使弱電解質(zhì)的電離度降低的現(xiàn)象。幾點(diǎn)說(shuō)明：1．使電離平衡向左移動(dòng)；2．結(jié)果總是α↓；3．Ki不變；第一節(jié)同離子效應(yīng)應(yīng)用：1．控制溶液[H+]（pH）；2．控制溶液中某種離子的濃度如控制H2S中的[S2-]

不同pH時(shí)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的緩沖溶液；第二節(jié)緩沖溶液一、緩沖溶液的概念二、緩沖溶液的組成三、緩沖作用的原理四、緩沖溶液pH的計(jì)算五、緩沖溶液的配制六、緩沖溶液在醫(yī)藥上的意義一、緩沖溶液的概念實(shí)驗(yàn)一：取試管二支，各加入蒸餾水10ml，在第一支試管中滴入甲基橙指示劑2滴，則溶液呈黃色，再滴入0.5mol/L鹽酸溶液1滴，溶液立即呈紅色；在第二支試管中滴入酚酞指示劑2滴，則溶液呈無(wú)色，再滴入0.5mol/L氫氧化鈉溶液1滴，溶液立即呈紅色。實(shí)驗(yàn)二：取試管二支，各加入氯化鈉溶液10ml，重復(fù)實(shí)驗(yàn)一內(nèi)容，溶液顏色的變化與實(shí)驗(yàn)一相同。一、緩沖溶液的概念實(shí)驗(yàn)三：取試管三支，各加入0.5mol/L醋酸和0.5mol/L醋酸鈉的混和溶液10m1，再各加入甲基橙指示劑2滴、搖勻，三支試管溶液均呈橙色。

第一支試管留作對(duì)照，在第二支試管中逐滴加入0.5mo1/L鹽酸共約10滴左右，搖勻，與第一支試管溶液的顏色進(jìn)行比較在第三支試管中逐滴加入0.5mo1/L氫氧化鈉溶液共約10滴左右，搖勻，與第一支試管溶液的顏色進(jìn)行比較觀察到這三支試管中溶液的顏色沒(méi)有什么大的差別，即溶液的pH沒(méi)有發(fā)生顯著變化。一、緩沖溶液的概念實(shí)驗(yàn)證明：在水中或氯化鈉溶液中，當(dāng)加入少量的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿時(shí)，水或氯化鈉溶液的pH會(huì)發(fā)生很大的變化。由醋酸和醋酸鈉組成的混和溶液具有抵抗酸和堿的能力，加入少量的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿時(shí)，溶液的pH基本不變。一、緩沖溶液的概念緩沖作用(bufferaction)：能抵抗外來(lái)少量酸或堿而保持溶液的pH幾乎不變的作用。緩沖溶液(buffersolution)：具有緩沖作用的溶液。緩沖對(duì)或緩沖系：具有緩沖作用的兩種物質(zhì)。二、緩沖溶液的組成1．弱酸及其對(duì)應(yīng)的鹽；

HAc-NaAc、H2CO3

－NaHCO3、

H2CO3

－KHCO3、H3PO4－NaH2PO4、

H3PO4

－KH2PO4、有機(jī)酸－有機(jī)酸鹽等。2．弱減及其對(duì)應(yīng)的鹽；

NH3·H2O－NH4Cl3．多元弱酸的酸式鹽及其次級(jí)鹽

NaHCO3－Na2CO3、

KHCO3

－K2CO3、

NaH2PO4

－Na2HPO4

一個(gè)共軛酸堿體系三、緩沖作用的原理1．弱酸及其對(duì)應(yīng)鹽的緩沖作用原理（HAc—NaAc）抗酸成分：Ac-（主要來(lái)自NaAc）抗堿成分：HAc抗堿作用：HAc+OH-Ac-+H2O抗酸作用：Ac-+H+

HAc三、緩沖作用的原理2．弱堿及其對(duì)應(yīng)鹽的緩沖作用原理：(NH3·H2O-NH4Cl)抗酸成分：NH3

抗堿成分：NH4+（主要來(lái)自NH4Cl）抗堿作用：NH4++OH-NH3·H2O抗酸作用：NH3+H+NH4+三、緩沖作用的原理3．多元酸的酸式鹽及其對(duì)應(yīng)的次級(jí)鹽的緩沖作用原理NaHCO3-Na2CO3

抗酸成分：CO32-（Na2CO3）

抗堿成分：HCO3-（NaHCO3）抗堿：HCO3-+OH-CO32-+H2O抗酸：CO32-+H+HCO3-三、緩沖作用的原理3．多元酸的酸式鹽及其對(duì)應(yīng)的次級(jí)鹽的緩沖作用原理NaH2PO4-Na2HPO4抗酸成分：HPO42-（Na2HPO4）抗堿成分：H2PO4-

（NaH2PO4）抗酸：HPO42-+H+H2PO4-

抗堿：H2PO4-+OH-HPO42-+H2O

四、緩沖溶液pH的計(jì)算1、弱酸及其對(duì)應(yīng)的鹽組成的緩沖溶液實(shí)際工作中，配制時(shí)以等濃度的酸、鹽溶液以不同體積混合，則公式可轉(zhuǎn)變?yōu)椋?/p>

推導(dǎo)公式：HAH++A-HA:[酸]MA=M++A-MA:[鹽]，

四、緩沖溶液pH的計(jì)算溫度對(duì)緩沖溶液pH的影響：T↑,Kw↑,pKw↓,從而使pH↓25℃時(shí)，2、弱堿及其對(duì)應(yīng)鹽組成的緩沖溶液四、緩沖溶液pH的計(jì)算［例１］若在50ml0.1mol/LHAc和NaAc緩沖溶液中，加入1mol/LHCl0.05mL，計(jì)算pH如何改變？已知K(HAc)=1.76×10－5。解：（1）在加HC1之前，緩沖溶液pH的計(jì)算：[HAc]=[NaAc]=0.1mol/L

四、緩沖溶液pH的計(jì)算（2）在加入HCI溶液后緩沖溶液pH的計(jì)算：由于加入HCl，它所電離出來(lái)的H+與緩沖溶液中的Ac－結(jié)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、緩沖溶液pH的計(jì)算［例2］若在50mL0.1mol/LHAc和0.1mol/LNaAc緩沖溶液中，加入0.05mL1mol/LNaOH溶液，計(jì)算pH如何改變？由于加入NaOH溶液，它所電離出來(lái)的OH－與緩沖溶液中的H+結(jié)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、緩沖溶液pH的計(jì)算［例3］在25℃時(shí)取0.08mol/LHAc溶液與0.2mol/LNaAc溶液以等體積混和，計(jì)算該緩沖溶液的pH。已知：HAc的K(HAc)=1.76X10－5

解：混和后，溶液中：四、緩沖溶液pH的計(jì)算［例4］求在90ml含NH3·H2O和NH4Cl各為0.1mo1/L的緩沖溶液的pH。己知：NH3·H2O的Kb=1.76×10－5解：［例5］在上述緩沖溶液中若分別加入10mL0.01mol/LHCI和0.01mol/LNaOH溶液，求溶液的pH各為多少？（設(shè)溶液混和時(shí)體積有加和性）解：加入10mLHCI或NaOH溶液的總體積為：90mL+10mL=100mL四、緩沖溶液pH的計(jì)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、緩沖溶液pH的計(jì)算（2）加入10mL0.01mol/LNaOH后，五、緩沖溶液的配制1．選擇緩沖對(duì)：pKa≈pH,或pH≈14-pKb2．按所要求的pH，根據(jù)pH計(jì)算公式計(jì)算出[鹽]/[酸]（或[堿]/[鹽]）；若Cs=Ca(或Cs=Cb)時(shí),可求出體積比Vs/Va(或Vb/Vs)；3．考慮適宜的緩沖范圍（緩沖容量）：一般選擇濃度范圍為：0.05mol/L-0.5mol/L;4．用pH計(jì)（儀器）校正；表5一2幾種常用緩沖溶液中弱酸的pKa

緩沖溶液的組成作為弱酸的pKa

緩沖范圍

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、緩沖溶液的配制五、緩沖溶液的配制［例1］如何配制pH=5.0，具有中等緩沖能力的緩沖溶液1000mL？解：（1）選擇HAc一NaAc緩沖對(duì)（2）根據(jù)要求具有中等緩沖能力，并考慮計(jì)算和配制方便，選用0.1mo1/L的HAc和0.1mol/LNaAc來(lái)配制；

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

V(NaAc)=1000mL－359mL=641mL將兩者按此體積混和即得pH=5.0的緩沖溶液。

，

五、緩沖溶液的配制在配制一定pH的弱酸及弱酸強(qiáng)堿鹽的緩沖溶液時(shí)，也常在一定量的弱酸溶液中，加入一定量的強(qiáng)堿，中和部分弱酸（即生成弱酸強(qiáng)堿鹽），以得到要求配制的緩沖溶液。例如:在HAc溶液中加入適量NaOH溶液也可得到緩沖溶液。［例2］現(xiàn)欲配制pH=5.10的緩沖溶液，試計(jì)算在50mL的0.1mol/LHAc溶液中加入0.1mol/LNaOH溶液若干毫升？五、緩沖溶液的配制解：

設(shè)需加的NaOH溶液X毫升，則加入NaOH的物質(zhì)的量為0.1Xmmol；V為配成的緩沖溶液的總體積,則

，

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的緩沖溶液。。

HAc+OH-

Ac-+H2O測(cè)量體液的pH時(shí)，需用一定pH的緩沖溶液作比較來(lái)加以測(cè)定；微生物的培養(yǎng)，組織切片和細(xì)菌的染色都需要一定pH的緩沖溶液；研究生物體內(nèi)的催化劑——酶的催化作用，也需要在一定pH的緩沖溶液中進(jìn)行；許多藥物也常需要在一定pH的介質(zhì)中才能穩(wěn)定。人體的血液或其它體液中的化學(xué)反應(yīng)，都必須在一定的pH條件下進(jìn)行，所以要依靠存在于體液中的各種緩沖對(duì)來(lái)使它們的pH保持恒定。六、緩沖溶液在醫(yī)藥上的意義

。例如血液的