医学医学基础化学—缓冲溶液.pptx

《医学医学基础化学—缓冲溶液.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《医学医学基础化学—缓冲溶液.pptx（67页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、2023/4/14主要内容u缓冲溶液的概念和缓冲作用原理第三章 缓冲溶液（Buffer Solution）u缓冲溶液的pH值u缓冲容量u缓冲溶液配制u缓冲溶液在医学上的应用第1页/共67页2023/4/14【内容提要】一、缓冲溶液的缓冲作用和组成一、缓冲溶液的缓冲作用和组成二、缓冲类型二、缓冲类型第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理第2页/共67页2023/4/14实验1 1：25 oC 时，纯水的pH=7.00,在1L纯水溶液中加入0.01 mol的强酸(HCl)或0.01mol强碱(NaOH)，溶液的pH发生了显著变化，改变了5个pH单位。结论：纯水易受外加少量强酸或强碱的影响，pH发生显著变化

2、。*纯水不具有抵抗外加少量强酸或强碱而使溶液的pH保持基本不变的能力。*第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理第3页/共67页2023/4/14实验实验2 2：在在1 1L L含含HAcHAc和和NaAcNaAc均均为为0.10.1molmolL L-1-1溶溶液液中中加加入入0.010.01molmol的的强强酸酸(HCl)HCl)，溶溶液液的的pHpH由由4.754.75下下降降到到4.664.66，仅改变了，仅改变了0.090.09个个pHpH单位；单位；若若改改加加入入0.010.01molmol强强碱碱(NaOH)NaOH)，溶溶液液的的pHpH由由4.754.75上升到上升到4.844.8

3、4，也仅改变了，也仅改变了0.090.09个个pHpH单位；单位；此此混混合合溶溶液液pHpH改改变变很很小小。如如用用水水稍稍加加稀稀释释时时，亦有类似现象，即亦有类似现象，即HAc-NaAcHAc-NaAc溶液溶液pHpH保持基本不变。保持基本不变。结论：结论：HAc-NaAcHAc-NaAc混合溶液具有抵抗外加少量强酸、混合溶液具有抵抗外加少量强酸、强碱或稍加稀释而保持溶液的强碱或稍加稀释而保持溶液的pHpH基本不变的能力。基本不变的能力。第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理第4页/共67页2023/4/141、缓冲溶液的概念（Concept of Buffer Solution)能抵抗少量强

4、酸、强碱和水的稀释而保持体系的PH值基本不变的溶液称缓冲溶液（Buffer Solution）。缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用叫做缓冲作用（Buffer action）.第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理第5页/共67页2023/4/14第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理 较浓的强酸、强碱也具有缓冲作用*，但实际上很少作为缓冲溶液使用。通常我们所说的缓冲溶液，一般是由足够浓度的共轭酸碱对的两种物质组成。第6页/共67页2023/4/14第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理 2、缓冲作用原理 缓冲物质是由一种共轭酸（质子给予体）和相应的共轭碱（质子接受体）组成的混合物，在溶液中存在着如下的质子转移平衡：

5、A +H2O B +H+例：HAc H+Ac-NaAc =Na+Ac-largelittlelarge第7页/共67页2023/4/14（1）加入少量强酸（Adding a small amount of acid）当向混合溶液中加入强酸时，溶液中的H3O+浓度增加，但Ac-能接受H3O+的质子，转变成HAc，使平衡向左移动。由于加入的强酸量比较少，大量的Ac-仅少部分与H3O+反应，达到新的平衡时，Ac-的离子略有降低，HAc 分子的浓度略有升高，而 H+浓度几乎没有升高，所以溶液的pH 值基本保持不变。Ac-叫做抗酸成分。第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理第8页/共67页2023/4/14（2

6、）加入少量强碱（Adding a small amount of base）当向混合溶液中加入强碱时，溶液中的OH-浓度增加，OH-与H3O+反应生成H2O，从而使H3O+减少，使平衡向右移动，促使HAc离解生成H3O+。与OH-反应所消耗的H3O+由 HAc离解生成H3O+来补充，达到新的平衡时，HAc 的浓度略有降低，Ac-离子的浓度略有升高，而 H3O+浓度几乎没有降低，所以溶液的pH 值基本保持不变。HAc 叫做抗碱成分。第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理第9页/共67页2023/4/14（3）稀释（Dilution）当缓冲溶液稀释时，H3O+离子的浓度改变不大，其原因是稀释了共轭酸和共轭

7、碱相同的倍数。第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理3、缓冲系类型（Composition and Type of buffer solution）对于其它类型的缓冲溶液与HAc NaAc 所组成的缓冲溶液类似。由一种共轭酸和相应的共轭碱组成的缓冲溶液，在溶液中都存在着如下的质子转移平衡：A +H2O B +HO3+第10页/共67页2023/4/14 抗酸时，消耗共轭碱，平衡向左移动，同时产生共轭酸；抗碱时，消耗共轭酸，平衡向右移动，同时产生共轭碱。因此，溶液的pH 值保持基本不变。像这种弱酸及其共轭碱组成的混合液，只要具有足够的浓度，就具有缓冲作用。A 称为抗碱成分，B 称为抗酸成分，这两种成分合

8、称缓冲系（buffer system）或缓冲对（buffer pair）。第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理第11页/共67页2023/4/143、缓冲系类型（Composition and Type of buffer solution）（1）弱酸及其它的共轭碱（盐）组成的缓冲系 Weak acid and its conjugate base(salt)HAc-NaAc,H2CO3-NaHCO3 Z=0,A0-B-（2）弱减及其它的共轭酸（盐）组成的缓冲系 Weak base and its conjugate base(salt)NH3H2O-NH4Cl，ph-+NH3-phNH2 Z=+1

9、,A+-B0（3）多元酸的酸式盐及其它的次级盐组成的缓冲系 Polyprotic acid salt and its conjugate NaHCO3-Na2CO3；NaH2PO4-Na2HPO4Z=-1,A-B2 第一节 缓冲溶液及缓冲作用原理第12页/共67页2023/4/14【内容提要】一、缓冲溶液pH的计算公式二、缓冲溶液pH的计算第二节 缓冲溶液的pH(The pH of Buffer Solution)The pH of Buffer Solution)第13页/共67页2023/4/143.2 缓冲溶液的pH 值The pH of Buffer Solution1 1、缓冲溶液、

10、缓冲溶液pH pH 值的计算公式值的计算公式 （亨德森（亨德森-哈塞尔巴赫方程式）哈塞尔巴赫方程式）（Henderson Hasselbalch equation）HA(aq)H+(aq)+A-(aq)H+A-K a=-HA HA H+=Ka-A-HA -log H+=-log Ka-log-A-第14页/共67页2023/4/143.2 缓冲溶液的pH 值The pH of Buffer Solution HA A-pH=p K a-log-=p K a+log-A-HA base pH=p K a+log-acid 这就是亨德森这就是亨德森-哈塞尔巴赫方程式哈塞尔巴赫方程式 （Hender

11、son-Hasselbalch equation）第15页/共67页2023/4/14缓冲溶液的pH 值The pH of Buffer SolutionHA的浓度为c(HA)(或称起始浓度,配制浓度)，NaA的浓度为c(NaA)；HA解离部分的浓度为c(HA)。则：HA 平 =c(HA)-c(HA)A-平 =c(NaA)+c(HA)HA 平c(HA)，A-平c(NaA)c(A-)*又可表示为：A pH=p K a+log-HA c(A)pH p K a+log-c(HA)c（共轭碱）pH p K a+log-c（共轭酸）第16页/共67页2023/4/143.2 缓冲溶液的pH 值The p

12、H of Buffer Solution对于具体的缓冲系：（1）HAc NaAc缓冲系 HA 共轭酸 H+=Ka-=Ka -A-共轭碱 （2）NH 4Cl NH 3缓冲系 NH 3 共轭碱 OH-=Kb-=Kb -NH 4+共轭酸 第17页/共67页2023/4/143.2 缓冲溶液的pH 值The pH of Buffer Solution 由上面公式可知:(1)缓冲溶液的pH值取决于共轭酸的Ka 和缓冲溶液的缓冲比值（buffer ratio，r a）即共轭酸/共轭碱。（The pH of a buffer solution depends on the Ka of conjugate a

13、cid and the ratio of conjugate acid and conjugate base.The ratio is called buffer ratio）（2）同一缓冲系，当温度和 Ka 一定时，其pH值取决于缓冲比。只要改变缓冲比，可在一定范围内配制不同pH值的缓冲溶液。（For certain buffer solution,at a given temperature,Ka is a constant.pH depends on the buffer ratio.We can design different buffer solutions by changing

14、 the buffer ratio）（3）当缓冲比等于1，即共轭酸=共轭碱 时，缓冲溶液的pH值等于组成缓冲溶液的弱酸的pka。（When buffer ratio=1,A-=HA,pH=pKa）第18页/共67页2023/4/143.2 缓冲溶液的pH 值The pH of Buffer Solution（4）加入少量水稀释，若只考虑体积变化，缓冲比不变。实际上溶液稀释时可改变溶液的离子强度和弱酸的电离度，缓冲比随之改变，必然引起pH值的改变。若稀释后的体积改变不大时，pH值的改变是很小的。（When buffer solution is diluted,the buffer ratio i

15、s not changed,so pH of buffer solution is not changed）（5）p K a=-log K a H2PO4-HPO42-NH4+-NH3 第19页/共67页2023/4/143.2 缓冲溶液的pH 值The pH of Buffer Solution若缓冲溶液中弱酸及其共轭碱的浓度相同，若缓冲溶液中弱酸及其共轭碱的浓度相同，c c(A)=(A)=c c(B)(B)时，可改写为：时，可改写为：c（B）V（B）pH=p K a+log-c（A）V（A）V（B）pH=p K a+log-V（A）第20页/共67页2023/4/143.2 缓冲溶液的pH

16、 值The pH of Buffer Solution若缓冲溶液的体积以若缓冲溶液的体积以V V 表示，若以表示，若以n n A A 、n n B B 分别表分别表示的示的溶液中所含共轭酸和共轭碱的物质的量，溶液中所含共轭酸和共轭碱的物质的量，则则 n（B）n（B）c（A）=-c（HA）=-V V则：n（B）pH=p K a+log-n（A）n B pH=p K a+log-n A 亨德森亨德森-哈塞尔巴赫方程式哈塞尔巴赫方程式（Henderson-Hasselbalch equation）第21页/共67页2023/4/14 3.2 缓冲溶液的pH值The pH of Buffer Solu

17、tion2、缓冲溶液的pH值计算例4-1 计算1.0mol/L HAc和1.0mol/LNaAc缓冲系的pH 值。pKa H Ac=4.75 A-1.0 pH=p K a+log-=4.75+log-HA 1.0 =4.75第22页/共67页2023/4/143.2 缓冲溶液的pH值The pH of Buffer Solution 例4-2 计算0.10molL-1 NH3 20ml和0.20 molL-1 NH4Cl 15ml混合溶液的pH值。解：此混合溶液的缓冲系为NH4+-NH3，查表知：pKa(NH4+)=9.25，代入公 式得 =9.25-0.17=9.08第23页/共67页202

18、3/4/143.2 缓冲溶液的pH值The pH of Buffer Solution 例4-3在100 ml的 0.1mol/LHCl 溶液中 加入 400 ml 0.1mol/LNH3 溶液，该溶液的 pH是多少?(pkb=4.75)解：acid=NH4+=(1000.1)/500=10/500(mol/L)base=NH3=(400 0.1-100 0.1)/500 =30/500(mol/L)pK a(NH4+)=14-4.75=9.25 base 30/500 pH=p K a+log-=9.25+log-=9.73 acid 10/500第24页/共67页2023/4/143.2

19、缓冲溶液的pH 值The pH of Buffer Solution 例4-4 取0.10molL-1KH2PO410ml与0.20 molL-1 Na2HPO41.0ml混合,求其混合溶液的pH值。解：此混合溶液的缓冲系为H2PO4-HPO42-，查表知 H2PO4-的pKa2=7.21，代入公式得 =7.21-0.70=6.51第25页/共67页2023/4/143.2 缓冲溶液的pH 值The pH of Buffer Solution补 1 1：在烧杯中盛放20.00 20.00 mLmL 0.100.10molmolL L-1-1 NHNH3 3H H2 2O O 溶液,逐步滴入0.

20、10 0.10 molmolL L-1-1 HCl HCl 溶10.0010.00mL mL,求此混合溶液的pHpH值.(.(pKpKb b=4.75).=4.75).补 2:2:取50.00 50.00 mL mL 0.100.10molmolL L-1-1某一元弱酸溶液与 20.00 20.00mLmL 0.10 0.10 molmolL L-1-1 KOH KOH 溶液混合,将此液 稀释至100100mLmL测出此液的pHpH值为5.25,5.25,求此一 元弱酸的电离常数是多少?补 3:3:298298K K时,将150150mL0.2 mL0.2 molmolL L-1-1 NaAc

21、NaAc溶液与溶液与5050 mLmL 0.1 0.1 molmolL L-1-1 H H2 2S0S04 4混合,求混合溶液的pHpH值,若 混合溶液中含有1010-5-5 molmolL L-1-1 FeFe3+3+杂质,判断有无 沉淀产生?(?(pKa=4.75,Ksp=1.110pKa=4.75,Ksp=1.110-36-36 )第26页/共67页2023/4/14解题思路:加入HCl后,进行如下反应:NH3 H2O+HCl=NH4Cl+H2O 由此知,反应后:nNH3=20.000.100 10.000.100=1(mmol)nNH4+=nHCl=0.10010.00=1(mmol)

22、由 得,所以,pH=14.0 4.75=9.25补 1：第27页/共67页2023/4/14解题思路:反应:HA+KOH =KA+H2O 平衡后:HA=(500.10 200.10)/100=0.03(mol L-1)KA=(200.10)/100=0.02(mol L-1)由 得,所以,kHA=3.7510-6补 2:第28页/共67页2023/4/14补 3:解题思路:混合溶液中的反应:2NaAc+H2SO4 =Na2SO4+2HAc 由等物质的量规则知:NaAc=(1500.20 500.10)/200=0.03(mol L-1)HAc=(2500.10)/200=0.05(mol L-

23、1)由 得,所以,pH=5.15 pOH=8.85 OH=1.40 10-9 mol L-1 又 Fe3+3OH-=Fe(OH)3 Q i=Fe3+OH-3=2.74 10-32 1.1 10-36 故有Fe(OH)3沉淀产生.第29页/共67页2023/4/14第三节 缓冲容量和缓冲范围【内容提要】一、缓冲容量二、影响缓冲容量的因素 三、缓冲容量与pH值的关系 第30页/共67页2023/4/143.3 缓冲溶液的缓冲容量Capacity of Buffer Solution（1 1）缓冲容量的概念）缓冲容量的概念（Concept of buffer Concept of buffer ca

24、pacitycapacity）缓冲容量缓冲容量()()在数值上等于单位体积在数值上等于单位体积（1 1L L或或1 1mlml）的缓冲溶液的的缓冲溶液的pHpH值改变一个单值改变一个单位所需外加一元强酸或者一元强碱的物质的位所需外加一元强酸或者一元强碱的物质的量（量（mol mol 或或mmolmmol）其数学表达式为：其数学表达式为：（The buffer capacity()is the amount-of-substance of strong acid or base per liter needed to produce a unitchange in pH.）第31页/共67页20

25、23/4/143.3 缓冲溶液的缓冲容量Capacity of Buffer SolutionCapacity of Buffer Solution b a =-=-|pH|pH|bb、aa分别为单位体积中加分别为单位体积中加入一元强碱、一元强酸的微小量，入一元强碱、一元强酸的微小量，pHpH值为加入强碱、强酸后溶值为加入强碱、强酸后溶液液pHpH值的改变量。值的改变量。第32页/共67页2023/4/143.3 缓冲溶液的缓冲容量Capacity of Buffer Solution 值越大，就相当于使单位体积缓冲溶液的pHpH值改变1 1个单位所需要加入强酸或强碱的量越多，缓冲能力越大。缓

26、冲容量只是在一定范围内的平均值，加入强酸或强碱的量越少，pHpH值的改变量越小，缓冲容量的计算值越准确：db da =-=-|dpH|dpH|缓冲容量单位是molmolL L-1 pHpH-1。第33页/共67页2023/4/143.3 缓冲溶液的缓冲容量Capacity of Buffer Solution 缓冲溶液pH值每发生一微小变化，都有相应的缓冲容量，换言之，缓冲容量是随着pH值的改变而改变的，这种变化关系如图：图3 1 缓冲容量与pH值的关系 a-HCl;b,c-HAc-NaAc;d-0.05mol/LKH2PO4-NaOH;e-0.05mol/LH3BO3-NaOH;f-NaOH

27、第34页/共67页2023/4/143.3 缓冲溶液的缓冲容量Capacity of Buffer Solution（2）影响缓冲容量的因素（Factors of Influencing Buffer capacity）缓冲容量的大小取决于缓冲溶液的总浓度和缓冲比。（2.1）缓冲溶液总浓度对缓冲溶液的影响 第35页/共67页2023/4/143.3 缓冲溶液的缓冲容量Capacity of Buffer Solution 当缓冲比一定时,缓冲溶液的总浓度越大,则缓冲容量就越大(如上图曲线b和c).此变化关系还可以用下表实例说明:Table 3-1:the relationship betwee

28、n capacity and concentration -Buffer Ac-(mol/L)HAc ratio c total (molL-1pH-1)-1 0.1 0.1 1:1 0.2 0.115 2 0.02 0.02 1:1 0.04 0.023 -第36页/共67页2023/4/143.3 缓冲溶液的缓冲容量Capacity of Buffer Solution (2.2)缓冲比对缓冲容量的影响:当缓冲溶液的总浓度一定时,缓冲容量是随着缓冲比的变化而变化的（见上图的曲线b b、c c、d d、e e）。当缓冲比等于1 1时，即溶液的pH=pK pH=pK a a时，缓冲容量最大，在

29、曲线上是极大值；而缓冲比远离1 1，即pH pH 远离pK pK a a时，缓冲容量变小，缓冲比偏离1 1越远，缓冲容量越小。此变化关系还可以用下表实例说明:第37页/共67页2023/4/14Table 3-2:the relationship between capacity and buffer ratio -Buffer Ac-(mol/L)HCl ratio c total (mol L-1pH-1)-1 0.095 0.005 19:1 0.1 0.0109 2 0.09 0.01 9:1 0.1 0.0207 3 0.05 0.05 1:1 0.1 0.0576 4 0.01 0

30、.09 1:9 0.1 0.0207 5 0.005 0.095 1:19 0.1 0.0109 -第38页/共67页2023/4/143.3 缓冲溶液的缓冲容量Capacity of Buffer Solution（2.3）缓冲溶液的缓冲范围 一般认为一般认为,当缓冲比小于当缓冲比小于1/101/10或大于或大于10/1,10/1,相应地溶液的相应地溶液的pHpH值小于值小于p Kp K a a 1 1或或 p K p K a a+1,+1,时时,缓冲容量已太小缓冲容量已太小,溶液已失去缓冲能溶液已失去缓冲能力力.(When the ratio(AWhen the ratio(A-/HA)/

31、HA)1/10 or 1/10 or 10/1,in other words pH10/1,in other words pHp Kp K a a 1 or pH 1 or pHp K p K a a+1,the solution loses buffer ability)+1,the solution loses buffer ability)缓冲溶液的缓冲溶液的pHpH值在值在pH=p K pH=p K a a 1 1区间时区间时,缓冲溶液才具有缓冲能力。缓冲溶液才具有缓冲能力。缓冲溶液具有缓冲能力的缓冲溶液具有缓冲能力的pHpH范围范围pH=p K pH=p K a a 1 1，称为缓冲

32、范围称为缓冲范围（buffer buffer rangerange）。(only in the range,pH=p K a 1 the buffer is effective.This range is called buffer range。）第39页/共67页2023/4/143.3 缓冲溶液的缓冲容量Capacity of Buffer Solution Figure:Distribution curves for acetic acid and acetate ion as a function of pH.第40页/共67页2023/4/143.3 缓冲溶液的缓冲容量Capacit

33、y of Buffer SolutionFigure:Distribution curves for carbonic acid,bicarbonateion,and carbonic ion,as a function of pH.第41页/共67页2023/4/14 【内容提要】一、缓冲溶液的配制原则 二、缓冲溶液的配制第四节 缓冲溶液的配制 第42页/共67页2023/4/143.4 缓冲溶液的配制Designing and Preparation ofBuffers（1）缓冲溶液的配制规则(Preparing Principle of Buffer Solution)(1)(1)选择合

34、适缓冲系：(Choose the suitable buffer system)Choose the suitable buffer system)pH=4.2 buffer solution,HAc-NaAc,pKpH=4.2 buffer solution,HAc-NaAc,pKa a=4.75,=4.75,buffer range:3.7-5.6 buffer range:3.7-5.6 要有多种缓冲系可供选择，则应该尽可能选择更接近欲配制的pHpH值缓冲系，这样的缓冲溶液的缓冲比尽量等于1 1，使得缓冲能容量最大。pH=5.2 buffer solution,HAc-NaAc,pKpH

35、=5.2 buffer solution,HAc-NaAc,pKa a=4.75 =4.75 KOOCC KOOCC6 6H H4 4COOH-KOOCCCOOH-KOOCC6 6H H4 4COONa,COONa,pKpKa a=5.4=5.4 第43页/共67页2023/4/143.4 缓冲溶液的配制Designing and Preparation ofBuffers2.2.要有适当的总浓度:Choose the suitable total concentration 一般缓冲溶液总浓度在0.05 0.05 0.2 0.2 molmolL L 1，缓冲容量为0.01 0.01 0.1

36、0.1之间.(.(总浓度太低，缓冲容量过小，总浓度太低，缓冲容量过小，总浓度太高，离子强度太大，配制的缓冲溶液的总浓度太高，离子强度太大，配制的缓冲溶液的pHpH值必值必须校正。须校正。)3.3.根据所要求的根据所要求的pHpH值和所选用缓冲系中的共轭酸的值和所选用缓冲系中的共轭酸的pKa,pKa,计算各种缓冲成分所需的量计算各种缓冲成分所需的量.4.4.按照计算结果按照计算结果,将所需的共轭酸和共轭碱溶液混合均匀将所需的共轭酸和共轭碱溶液混合均匀,即可得到一定即可得到一定pHpH值和一定值和一定体积的缓冲溶液体积的缓冲溶液.第44页/共67页2023/4/143.4 缓冲溶液的配制Desig

37、ning and Preparation ofBuffers(2)(2)缓冲溶液的配制:(2.1)(2.1)以相同浓度的共轭酸和共轭碱来配制以相同浓度的共轭酸和共轭碱来配制:先配制出相同浓度的共轭酸和共轭碱溶液先配制出相同浓度的共轭酸和共轭碱溶液,然后根然后根据缓冲溶液的据缓冲溶液的pHpH计算公式计算出所需的共轭酸和共轭碱的计算公式计算出所需的共轭酸和共轭碱的体积数混合体积数混合,就可以得到要配制的缓冲溶液就可以得到要配制的缓冲溶液.设需配制溶液的总体积为设需配制溶液的总体积为V,V,共轭酸的体积共轭酸的体积为为V VA A和共轭碱和共轭碱V VB B,混合溶液的浓度为混合溶液的浓度为C,C

38、,则则,c VA A c VB B A=-B=-VB B=V VA A V V VB B V VA pH=p K a+lg-=p K a+lg-VA A VA A 第45页/共67页2023/4/143.4 缓冲溶液的配制Designing and Preparation ofBuffers例例1 1.如何配制如何配制pH=5.00,pH=5.00,具有中等缓冲能力的缓冲溶液具有中等缓冲能力的缓冲溶液100100mL?mL?解解:(1)(1)选择合适的缓冲系选择合适的缓冲系,HAc-Ac-(2)(2)选总浓度选总浓度:所配制的缓冲溶液是中等缓冲能力所配制的缓冲溶液是中等缓冲能力,总浓度可选总浓

39、度可选 0.1 0.1molmol L 1 (3)(3)计算所需计算所需HAc、NaAc的量的量。Ac 100VA pH=p K a+log-=4.75+log-=5.00 HAc VA 计算得计算得,VA=36.00mL,VB=64.00mL.(4)(4)量取量取64.00mL0.1 molmolL L1 1 NaAcNaAc溶液溶液 和和 36.00mL 0.1 molmolL L1 1 HAc HAc溶液混合均匀溶液混合均匀,即可得到即可得到pH=5.00,pH=5.00,具有中等缓冲能力的具有中等缓冲能力的 缓冲溶液缓冲溶液100100mLmL第46页/共67页2023/4/143.4

40、 缓冲溶液的配制Designing and Preparation ofBuffers(2.2)(2.2)在一定量弱酸中加入一定量的强碱配制在一定量弱酸中加入一定量的强碱配制缓冲溶液缓冲溶液例2 2.用1.00molL-1NaOH中和1.00molL-1丙酸(用HPr代表)的方法，如何配制1000ml总浓度为0.100molL-1 pH 5.00的缓冲溶液。(已知丙酸的pKa=4.86)解：(1)(1)1000ml 缓冲溶液中缓冲物质总的物质的量皆由 HPr提供。设1000ml 总浓度为0.1molL-1的缓冲溶液需1.00molL-1 HPr为 x ml 则 0.11000=1.00 x x

41、=100(ml)加入丙酸的物质的量为：1001=100 mmol第47页/共67页2023/4/143.4 缓冲溶液的配制Designing and Preparation ofBuffers(2)(2)设需加入1molL-1 NaOH为V ml 则生成的丙酸钠为V 1=V mmol总的物质的量为100mmol，全部由丙酸提供。取1.00 molL-1丙酸100ml，1.00 molL-1 NaOH 58.0ml加水至1000ml，即得总浓度为0.100molL-1 pH 5.00的丙酸缓冲溶液1000ml。V=58.0（ml）第48页/共67页2023/4/143.4 缓冲溶液的配制Desi

42、gning and Preparation ofBuffers Example 3:We want to prepare a buffer solution of pH=5.10,calculate the volume of 0.1mol/L NaOH we should add in the solution of 100ml 0.1mol/L HCl?buffer system:HAc/Ac-,p K a=4.75 HAc+OH-Ac-+H2O Added n N a OH=produced n Ac-=neutralized n H Ac Suppose add x ml NaOH,n

43、 Ac-=0.1 x n H Ac=0.10100 0.1 x pH=p K a+log(n Ac-/n H Ac)5.10=4.75+log 0.10 x/(0.10100 0.1 x)x=69.1 ml take 69.1 ml 0.10 mol/L NaOH solution,add to the 100 ml 0.1mol/L HAc solution,then,mixed completely.You got a buffer solution of pH 5.10.第49页/共67页2023/4/143.4 缓冲溶液的配制Designing and Preparation ofBu

44、ffers 补例 配制1L pH=10.0的NH3-NH4Cl缓冲溶液，已用去350ml15molL-1氨水，问需氯化铵多少克？已知Kb(NH3)=1.810-5，M(NH4Cl)=53.5g mol-1。解:即：pKa9.25m(NH4Cl)=50g第50页/共67页2023/4/143.4 缓冲溶液的配制Designing and Preparation ofBuffers补例补例1 1:欲配制欲配制pH=5.00pH=5.00缓冲溶液缓冲溶液,计算在计算在5050mL0.1molmL0.1molL L1 1 HAcHAc溶溶 液应加入液应加入0.1mol0.1molL L1 1 NaOH

45、mLNaOHmL溶液若干毫升溶液若干毫升?补例补例2:2:已知已知,25,25时时,HAcHAc的的K K a a=1.7610=1.7610 5 5,H H2 2COCO3 3的的K K a1 a1=1.7610=1.7610 7 7,H H3 3POPO4 4的的K K a1 a1=1.7610=1.7610 3 3,问问:配制配制pH=4.75 pH=4.75 的缓冲溶液选用哪种酸最好的缓冲溶液选用哪种酸最好?计算需计算需要要要要 这种酸多少克与这种酸多少克与NaOHNaOH多少克才能配制多少克才能配制1 1L L总浓度为总浓度为1mol1molL L1 1 的缓冲溶液的缓冲溶液?补例3

46、:欲配制欲配制500500mLpH=5.00mLpH=5.00缓冲溶液缓冲溶液,若原始溶液中若原始溶液中HAcHAc浓浓度为度为 0.2mol 0.2molL L1 1,需加入需加入NaAcNaAc3H3H2 2O O多少克多少克?(?(忽略体积忽略体积变化变化)若若 用用6 6.0 mol.0 molL L1 1 HAcHAc溶液配制原始溶液需多少毫升溶液配制原始溶液需多少毫升?配制配制 时如何具体操作时如何具体操作?(?(K K a a=1.7610=1.7610 5,MNaAcNaAcH H2 2O O)第51页/共67页2023/4/14补例1解题思路:混合溶液中的反应:HAc+NaO

47、H =NaAc+H2O 由等物质的量规则知:被中和的HAc的物质的量=生成的NaAc的物质的量=被加入的NaOH的物质的量 设需加入NaOH的体积为z ml,则加入NaOH的物质的量为0.1z mol,配制成缓冲溶液的总体积为V ml,其值等于(50+z)ml 所以Ac-=0.10 z/V (mol L-1)HAc=(0.5-0.1z)/V(mol L-1)由 得 解得z=32.0 ml 在50.0 mlHAc 溶液中加入32.0 ml 0.1 mol L-1NaOH溶液,然后混合、摇匀即得pH=5.00 的缓冲溶液。第52页/共67页2023/4/14补例2解题思路:(1)选择HAc 最好（

48、配制pH=4.75的缓冲溶液，pka=4.75）(2)设需要HAc为x mol,NaOH为y mol HAc +NaOH =NaAc +H2O 由等物质的量规则知:HAc=x y Ac-=y;又知,缓冲溶液的浓度为1molL-1,所以有,HAc+Ac-=1 mol L-1 故有 解得,x=1.0 mol y=0.5 mol ;HAc、NaOH 的质量分别为60g、20g第53页/共67页2023/4/14补例3解题思路:(1)配制pH=5.00的缓冲溶液，H+=1.0 10-5 molL-1 由 得 故NaAc3H2O 的质量为：0.3521360.500=23.94（g）(2)设需要6 mo

49、l Hac溶液为x ml 则，6.0 x=0.2 500 ，x=16.67 ml(3)称取的质量分别为23.94g NaAc3H2O于烧杯中,加入少量的蒸馏水溶 解,再加16.67 ml 6 molL-1 HAc 溶液,加蒸馏水至500ml,摇匀即可得 到pH=5.00 ml的缓冲溶液.第54页/共67页2023/4/143.4 缓冲溶液的配制Designing and Preparation ofBuffers 根据Henderson-Hasselbaleh方程式配制的缓冲溶液的pH是近似的*。为了能准确而又方便地配制所需pH的缓冲溶液，科学家们经过精密细致的研究，制订了许多配制准确pH缓冲

50、溶液的配方，根据这些现成的配方进行配制，就可得到所需pH的缓冲溶液。第55页/共67页2023/4/14第5节常用的缓冲溶液 Buffer solution most in use 1.1.校正校正PHPH用的基准溶液用的基准溶液 在一定温度下其pH值准确已知；在偶然沾污的条件下，pH值基本不变。五种基准溶液五种基准溶液:酒石酸体系酒石酸体系,磷酸盐磷酸盐(1:1)(1:1)体系体系,磷酸盐磷酸盐(1:3.5)(1:3.5)体系体系,邻苯二甲酸盐体系邻苯二甲酸盐体系,硼砂体系硼砂体系.第56页/共67页2023/4/143.5常用的缓冲溶液 Buffer solution most in us