《缓冲溶液的配制与性质》

1 实验一实验一缓冲溶液的配制和性质 溶液缓冲溶液的配制和性质 溶液 pH 值测定值测定 实验目的实验目的 1 学习缓冲溶液及常用等渗磷酸盐缓冲溶液的配制方法 2 加深对缓冲溶液性质的理解 3 强化吸量管的使用方法 4 学习使用pHS 2C型酸度计 5 培养环境保护意识 预习作业预习作业 1 一般性溶液与缓冲溶液有什么不同 2 缓冲溶液的性质有哪些 3 如何衡量缓冲溶液的缓冲能力大小 缓冲溶液的缓冲能力与什么因素有关 4 实验是如何设计以验证缓冲溶液所具有的性质及缓冲容量的影响因素的 设计时 有哪些注意事项 5 该如何检测缓冲溶液的pH值是否发生改变 是否均需要用pH计 6 本实验属定量测定还是定性测定或半定量测定 实验原理实验原理 普通溶液不具备抗酸 抗碱 抗稀释作用 缓冲溶液通常是由足够浓度的弱酸及其共轭碱 弱碱及其共轭酸或多元酸的酸式盐及 其次级盐组成的 具有抵抗外加的少量强酸或强碱 或适当稀释而保持溶液pH值基本不变 的作用 本实验通过将普通溶液和配制成的缓冲溶液对加入酸 碱或适当稀释前后pH数值的变 化来探讨缓冲溶液的性质 根据缓冲溶液中共轭酸碱对所存在的质子转移平衡 HB B H3O 缓冲溶液 pH 值的计算公式为 缓冲比lgap 共轭酸 共轭碱 lgap HB B lgppH KKKa 式中pKa为共轭酸解离常数的负对数 此式表明 缓冲溶液的pH值主要取决于弱酸的 pKa值 其次决定于其缓冲比 需注意的是 由上述公式算得的pH值是近似的 准确的计算应该用活度而不应该用浓 度 要配制准确pH值的缓冲溶液 可参考有关手册和参考书上的配方 它们的pH值是由精 确的实验方法确定的 缓冲容量 是衡量缓冲能力大小的尺度 缓冲容量 的大小与缓冲溶液总浓度 缓冲组分的比值有关 1 缓冲比 B 2 303 HB B B HB 2 303 缓冲溶液总浓度越大则 越大 缓冲比越趋向于1 则 越大 当缓冲比为1时 达极大 值 2 实验室中最简单的测定缓冲容量的方法是利用酸碱指示剂变色来进行判断的 例如 本实验就使用了甲基红指示剂 表2 3 1 甲基红指示剂变色范围 pH值 4 24 2 6 3 6 3 颜色红色橙色黄色 医学上常用PBS 等渗磷酸盐缓冲盐水 作为体外细胞缓冲培养液 PBS是与人体血浆渗 透压 280 320mOsmol L 1 等渗 并与人体血液pH值 7 35 7 45 一致的含有 NaCl KCl Na2HPO4 KH2PO4等物质的磷酸盐缓冲液 根据不同用途 PBS有不同的配 制方法 如用于细胞培养的pbs配方为 8g NaCl 0 2g KCl 0 24g KH2PO4 1 44g Na2HPO4 加水至800ml 用HCl调pH至7 4 补水至1L 消毒灭菌既得 其在水溶液中的质子转移平衡如下 H2PO4 H2O H2PO42 H3O Ka2 由上式可知该缓冲液pH的计算公式为 2 4 2 24 HPO pHp algp alg KH PO KK 共轭碱 共轭酸 该公式计算出来的数值由于未考虑溶液的活度 所以所得的数值仍为近似值 仪器与试剂仪器与试剂 仪器 吸量管 5mL 5 10mL 5 比色管 20mL 4 量筒 10mL 烧杯 50mL 6 试 管 10mL 6 20mL 6 滴管 玻棒 洗瓶 pHS 2C型酸度计等 试剂 1 0mol L 1 HAc 0 1mol L 1HAc 1 0mol L 1 NaAc 0 10mol L 1 NaAc 0 15mol L 1KH2PO4 0 10mol L 1Na2HPO4 0 15mol L 1NaCl 0 15mol L 1KCl 1 0mol L 1NaOH 1 0mol L 1HCl 0 15mol L 1HCl 蒸馏水 甲基红指示剂 广泛 pH试纸 自带试样两份 实验步骤实验步骤 方法 方法 1 一 缓冲溶液的配制 按照表2 3 2中用量 用吸量管配制甲 乙 丙及细胞培养用PBS缓冲溶液于已标号的 四支10mL 20mL比色管中 备用 二 缓冲溶液的性质 1 缓冲溶液的抗酸 抗碱 抗稀释作用 取7支试管 按表2 3 3分别加入下列溶液 用广泛pH试纸测pH值 然后 分别在各试 管中滴加2滴1mol L 1HCl溶液或2滴1mol L 1NaOH溶液 再测pH值 记录实验数据 解释 所得结果 2 缓冲容量与缓冲溶液总浓度 c 及缓冲比的关系 HB B 取6支试管 按表2 3 4分别加入下列溶液 测pH值 然后 在1 4号试管中各加2滴 1mol L 1HCl溶液或2滴1mol L 1NaOH 再测pH值 5 6号试管中分别滴入2滴甲基红指示 剂 溶液呈红色 然后一边振摇一边逐滴加入1 0mol L 1NaOH溶液 直至溶液的颜色刚好 变成黄色 记录所加的滴数 记录实验结果 解释所得结果 三 PBS溶液及自带试样溶液pH值的测定 先用pH试纸测量PBS溶液及自带试样溶液的pH值 然后用pHS 2C型酸度计分别测定它 们的pH值 比较一下所测的pH数值是否与你预想的一致 3 数据记录与结果分析数据记录与结果分析 日期 温度 相对湿度 表2 3 2 缓冲溶液的配制 编号试剂浓度 mol L 1用量 mL总体积 mL HAc1 06 00 甲 NaAc1 06 00 12 00 HAc0 104 00 乙 NaAc0 104 00 8 00 HAc0 100 30 丙 NaAc0 102 70 3 00 KH2PO40 150 20 Na2HPO40 101 70 NaCl0 1515 50 细胞培养用 PBS KCl0 150 30 17 70 表2 3 3 缓冲溶液的抗酸 抗碱 抗稀释作用 实验编号1234567 缓冲溶液 甲 mL2 02 0 2 0 H2O mL 2 02 0 5 0 NaCl mL 2 02 0 pH 1 1 0mol L 1HCl 滴2 2 2 1 0mol L 1NaOH 滴 2 2 2 pH 2 pH 结论 表2 3 4 缓冲容量 与缓冲比 及缓冲溶液总浓度 c 间的关系 HB B 实验项目 与 c 关系 与关系 HB B 实验编号123456 缓冲溶液 甲 mL2 0 2 0 缓冲溶液 乙 mL 2 0 2 02 0 缓冲溶液 丙 mL 2 0 pH 1 甲基红指示剂 滴 22 溶液颜色 1 0mol L 1HCl 滴22 1 0mol L 1NaOH 滴 22至溶液至溶液 4 刚好变 成黄色 滴 刚好变 成黄色 滴 pH 2 pH 结论 表2 3 5 PBS溶液及自带试样溶液pH值的测定 实验项目PBS溶液自带试样1自带试样2 pH试纸 pHS 2C pH 结论 备注 本实验方法配制的细胞培养用PBS溶液 已与人体血浆渗透压等渗 若PBS溶 液pH不等于7 4 可直接用0 15mol L 1HCl调节至7 4 实验步骤实验步骤 方法 方法 2 一 一般溶液的抗酸 抗碱 抗稀释作用 取10支试管 按照表2 3 6中用量 分别加入各种试剂 测pH值 然后 在各试管中分 别滴加2滴1mol L 1HCl溶液或1mol L 1NaOH溶液 再测pH值 最后 在各试管中在加入 5ml蒸馏水 再测pH值 记录实验数据 解释普通溶液是否具有抗酸 抗碱 抗稀释作用 二 缓冲溶液的配制及性质 取8支试管 按照表2 3 7中用量 分别加入各种试剂 测pH值 然后 在各试管中分 别滴加2滴1mol L 1HCl溶液或1mol L 1NaOH溶液或蒸馏水 再测pH值 记录实验结果 解 释缓冲溶液的抗酸 抗碱 抗稀释作用及缓冲容量的影响因素 三 PBS溶液的配制及自带试样溶液pH值的测定 取50ml烧杯3个 其中一个按照表2 3 8中用量配制PBS溶液 然后用pH试纸测量PBS溶 液及自带试样溶液的pH值 再用pHS 2C型酸度计分别测定它们的pH值 比较一下所测的 pH数值是否与你预想的一致 数据记录与结果分析数据记录与结果分析 日期 温度 相对湿度 表2 3 6 普通溶液否具有抗酸 抗碱 抗稀释作用 编号12345678910 1 0mol L 1NaAc ml1 01 0 1 0mol L 1HAc ml1 01 0 0 1mol L 1NaAc ml1 01 0 0 1mol L 1HAc ml1 01 0 0 15mol L 1NaCl ml1 01 0 pH 1 1 0mol L 1HCl 滴22222 1 0mol L 1NaOH 滴22222 5 pH 2 pH pH 2 pH 1 H2O ml 5 05 05 05 05 05 05 05 05 05 0 pH 3 pH pH 3 pH 2 结论 表2 3 7 缓冲溶液的配制及性质 编号12345678 1 0mol L 1NaAc ml1 01 01 0 1 0mol L 1HAc ml1 01 01 0 0 1mol L 1NaAc ml1 01 01 01 00 2 0 1mol L 1HAc ml1 01 01 01 01 8 缓冲溶液总浓度 缓冲比 pH 值 甲基红 滴22 1 0mol L 1HCl 滴22 1 0mol L 1NaOH 滴22 至溶液 刚好变 成黄色 滴 至溶液 刚好变 成黄色 滴 H2O ml 5 05 0 pH 值 pH 结论 表2 3 8 细胞培养用PBS缓冲溶液的配制及自带试样溶液pH值的测定 试剂用量 mL总体积 mLpH值 试纸 pH值 仪器 0 15 mol L 1KH2PO40 20 0 10 mol L 1Na2HPO41 70 0 15 mol L 1NaCl15 50 0 15 mol L 1KCl0 30 17 70 自带试样溶液1 自带试样溶液2 结论 思考题思考题 1 缓冲溶液的pH值由哪些因素决定 2 为什么缓冲溶液具有缓冲能力 3 pH试纸与pHS 2C型酸度计测定溶液的pH值的准确度如何 6 4 为何每测定完一种溶液 复合电极需用蒸馏水洗净并吸干后才能测定另一种溶液 5 本实验是如何设计以验证这些性质的 6 本实验属定量测定还是定性测定或半定量测定 7 如果只有HAc和NaOH HCl和NH3 H2O KH3PO4和NaOH 能够进行上述实 验吗 你将怎样进行实验设计 90 KMnO4K2MnO4O2 H2C2O4 90 H2O2 CO2H2O 1 H2C2O4CO2 H2O 0 5 KMnO4MnO2 K2MnO4 KMnO40 004mol L 1 MnO4 5C2O42 8H Mn2 10CO2 4H2O 0 1300 0 1400g 100 00mLNa2C2O4 Na2C2O4 20 00mL Na2C2O4 250mL 3 0L 1mol H2SO4 10mL KMnO4 Mn2 Mn2 H2SO4 HNO3 HCl L 1mol L 1mol H2SO4 KMnO4 KMnO4 KMnO4 30s KMnO4 KMnO4 H2O2 20 00mL H2O2 3 0mL3L 1 molH2SO4 KMnO4 30s KMnO4 H2O2 2MnO4 5H2O2 6H 2Mn2 8H2O 5O2 25mL 5 2 20mL 0 004molL 1 100mL 20mL MNa2C2O4 5mL 实验一实验一 仪器的认领 洗涤及干燥仪器的认领 洗涤及干燥 实验三实验三 溶液的配制溶液的配制 7 容量仪器与量器的分类 它们的洗涤及干燥要求各有何共同点及不同点 容量仪器与量器的分类 它们的洗涤及干燥要求各有何共同点及不同点 共有几种洗涤方式 各用于哪些方面 共有几种洗涤方式 各用于哪些方面 答提示 常规洗涤 化学洗涤 物理洗涤 如超声波 答提示 常规洗涤 化学洗涤 物理洗涤 如超声波 针对溶质不同的存在状态 溶液配制分别有哪些方法 注意事项是什么 针对溶质不同的存在状态 溶液配制分别有哪些方法 注意事项是什么 答提示 考虑气相 液相 固相答提示 考虑气相 液相 固相 针对溶质的物理和化学性质 配制溶液时应注意些什么 针对溶质的物理和化学性质 配制溶液时应注意些什么 答提示 考虑物理性质 挥发性 吸水性 吸热及放热答提示 考虑物理性质 挥发性 吸水性 吸热及放热 考虑化学性质 水解性 空气中与考虑化学性质 水解性 空气中与CO2作用 分子式与试剂名一致 吸湿 作用 分子式与试剂名一致 吸湿 风化 氧化或还原 分解风化 氧化或还原 分解 使用容量瓶时 用滴管加水至刻度线时 为何使用容量瓶时 用滴管加水至刻度线时 为何 滴管要从滴管要从刻度线以上刻度线