教学设计-学习情境4任务2-缓冲溶液的配制

1、任务2 配制1000毫升PH=10的氨-氯化铵缓冲溶液教 学 设 计任务2配制1000毫升PH=10的氨-氯化铵缓冲溶液学时4学时布 置 任 务学习目标1、能较好了解缓冲溶液的相关理论，如缓冲范围、缓冲容量、常见的缓冲溶液等。2、能配制常见的缓冲溶液。3、能进行酸碱水溶液中氢离子浓度的计算。任务描述该任务主要是进行各种酸碱水溶液中氢离子浓度的计算。在记住各种氢离子浓度计算公式的情况下举一反三，能根据已知氢离子浓度（或pH值）配制各种滴定分析中常用的溶液，特别是常见缓冲溶液的配制。学时安排资讯1学时计划0.25学时决策实施2学时检查评价0.25学时提供资料1、定量化学分析，黄一石，化学工业出版社

2、，2008；2、简明分析化学手册，常文宝，李克安，北京大学出版社，1981；3、4、对学生的要求1、 能对任务进行分析，理解学习目标的要求；2、具备查阅文献资料的能力，同时具备小组协作能力；3、能够较好的动手操作。 4、具备举一反三的能力，利用所学知识制定可行性实验方案；5、爱护工具和仪器，损坏需要赔偿，并扣分；6、遵守实验室的规章制度；相关知识点1.各种溶液酸碱度的计算。物料平衡、电荷平衡、质子条件（可以酸碱反应得失质子总数相等，直接写出质子条件）2.缓冲溶液：PH值的计算；离子强度对PH值的影响；缓冲容量；缓冲溶液的配制。任 务 资 讯 任务2配制1000毫升PH=10的氨-氯化铵缓冲溶液

3、学时4学时资讯方式学生根据教师给出的资讯引导进行查询解答资讯问题1、什么是缓冲溶液？缓冲溶液的缓冲容量和缓冲范围是如何确定的？举例说明几种常见的缓冲溶液。解答：2、弱酸、弱碱及两性物质的氢离子浓度是如何计算的？缓冲溶液的氢离子浓度又是如何计算的？解答：3、PH=5和PH=3的两种盐酸以1：2体积比混合，该混合液的pH为多少？解答：4、查阅相关资料举例说明几种常见缓冲溶液的配制方法。解答：资讯引导问题1、参考信息工作页2.1及相关书籍；问题2、参考信息工作页2.2及相关书籍；问题3、参考相关化学类书籍及化学工业出版社书籍定量化学分析习题；问题4、参考相关化学类书籍，国家标准等，另外可参考网络资源

4、。任 务 咨 询任务2配制1000毫升PH=10的氨-氯化铵缓冲溶液学时4学时序号信 息 内 容缓冲溶液缓冲溶液在分析测定中，常常需要控制一定的酸度才能使反应进行完全。将溶液调整到所需要的PH再进行反应是比较容易的。若在反应中需要维持溶液的PH值不变，则需要应用缓冲溶液。例如，在水泥化学分析中，用配位滴定法测定钙镁含量时，必须使溶液的PH值稳定在10左右。在滴定过程中，随着标准滴定溶液的加入，溶液的酸度会发生改变，这就需要在被测溶液中加入一定量的缓冲溶液，以控制溶液的酸度基本不变。 酸碱缓冲溶液是一种能对溶液的酸度起稳定作用的溶液体系，它能使溶液的酸度不因外加少量酸、碱，或溶液的稀释而发生显著

5、变化。酸碱缓冲溶液一般由浓度较大的弱酸及其共轭碱共存的溶液，如HAc - Ac-, NH4+ -NH3, (CH2)6N4H+-(CH2)6N4等。这类缓冲溶液除具有抗外加酸碱的作用外，还有抗溶液稀释的作用。高浓度的强酸或强碱也具有一定抗外加酸碱的作用，但不具备抗稀释的作用。缓冲溶液的缓冲容量1. 缓冲容量 缓冲溶液的缓冲能力以缓冲容量表示，它的物理意义为：使1L缓冲溶液的pH增加1个单位时，所需强碱（OH-）的物质的量；或使1L缓冲溶液pH值降低1个单位时，所需加入强酸（H+）的物质的量。缓冲容量的大小与缓冲溶液的总浓度及组分浓度比有关。总浓度越大，缓冲容量越大；总浓度一定时，缓冲组分的浓度

6、比越接近于1：1，缓冲容量越大。缓冲组分的浓度比为1：1时（即PH=PKa时），缓冲容量最大。2. 缓冲范围 缓冲组分的浓度比离1：1越远，缓冲容量越小，甚至可能失去缓冲作用。因此，任何缓冲溶液的缓冲作用都有一定的范围，缓冲作用的有效的PH范围称为缓冲范围。缓冲范围约在两种组分的浓度比为至之间，即pH=pKa±1或pH=14（pKb±1）。两种组分的浓度比超过或低于，溶液将失去缓冲作用。 例如：HAcNaAc缓冲体系，pKa，其缓冲范围是pH = ±1，即。配置范围内的溶液，具有一定的缓冲能力，时缓冲能力最大。缓冲溶液的选择及标准缓冲溶液1. 缓冲溶液的选择缓冲溶

7、液的作用很大，分析化学中缓冲溶液的使用非常广泛，缓冲溶液选择的主要原则是：（1）缓冲溶液体系对测定无干扰；（2）需控制的pH值必须在有效的缓冲容量范围内，即弱酸的pKa值应尽量与所需控制的pH值一致。（3）有足够大的缓冲容量。2标准缓冲溶液标准缓冲溶液是用来校正仪器使用的，它的pH值是在一定温度下准确测定的。常用的标准缓冲溶液PH标准溶液PH(实验值，25°)饱和酒石酸氢钾（）邻苯二甲酸氢钾（）2PO42HPO4硼砂（）常用缓冲溶液缓冲溶液的组成共轭酸碱对pKapH范围酸的组分碱的组分盐酸甲酸醋酸盐酸磷酸二氢钠氯化铵碳酸氢钠磷酸氢二钠氨基乙酸NaOH醋酸钠六次甲基四胺磷酸氢二钠氨水碳

8、酸钠NaPO43-+NH3CH2COOH/+NH3CH2COO-HCOOH/HCOO-HAc/Ac-(CH2)6N4H+/(CH2)6N4H2PO4-/ HPO42-NH4+/NH3HCO3-/CO32-HPO42-/PO43-3全域缓冲溶液全域缓冲溶液实际上是有很宽pH范围的缓冲溶液。它们由几种pK值不同的物质混合组成。例如伯瑞坦-罗宾森（Britton-Robinson）体系是由磷酸、硼酸和醋酸混合而成的，向其中加入不同量的氢氧化钠可以组成pH范围很宽的缓冲溶液，pH可从。酸碱溶液的pH计算2 一元强酸（碱）溶液PH的计算例如：HCl溶液，其质子条件为： H+ OH- + Cl-因为OH-

9、 =，HCl全部解离， 所以H+ C(HCl)解此方程即得H+浓度的精确计算式。一般情况下，( HCl)>>OH- 可忽略水的离解，求近似值H+ = C(HCl)同理，NaOH溶液 OH-=C (NaOH)例1. 求´10-7 mol/L HCl溶液的pH值。解：此题中，强酸的浓度很低，不满足使用简化式的条件，所以要用精确式计算： 2 一元弱酸（碱）溶液PH值的计算例如：一元弱酸HAc，它在水溶液中的质子条件为： H+ = A- + OH-把A-=和OH-=代入上式，可得H+的精确计算公式（由于数学处理复杂，在实际工作中也无此必要，故不列出）。若酸不是太弱，可不考虑水的离

10、解时，即当时，可得H+浓度的近似计算公式（见表1-1 ）。若弱酸的浓度和酸的离解常数均不太小，即当, 且时，可得H+浓度的最简计算公式： H+= 同理可得出一元弱碱PH值的计算公式（见表1-1 ）例2. 计4Cl溶液的pH值。解：NH4+是NH3的共轭酸，其，因为，且，所以可用最简公式计算，2.2.3 二元弱酸（碱）溶液PH值的计算例如：二元弱酸H2S，它在水溶液中的离解分两步：H2S = H+ + HS- Ka110-7HS- = H+ + S2- Ka210-15由于Ka1>> Ka2，溶液中H+的浓度主要来自第一步离解，第二步离解出H+的极少，可以忽略。这样，二元弱酸可以按照

11、一元弱酸的计算方法处理。二元弱碱PH值的计算与二元弱酸方法类似。2.2.4 两性物质溶液PH值的计算根据酸碱质子理论，水、酸式盐等是两性物质。例如：NaHA是二元弱酸H2A的酸式盐，该溶液的质子条件为：H+ + H2A = A2- + OH-将二元弱酸H2A平衡常数Ka1 、Ka2和水的离子积Kw代入上式得H+离子浓度计算的精确公式（由于数学处理复杂，在实际工作中也无此必要，故不列出）。如果时， H+浓度的计算可简化，得最简式（见表1-1）。例3. 计算的甲酸铵溶液的pH值。解：2缓冲溶液PH值的计算以HAcNaAc为例说明缓冲溶液PH值的计算。若用CHAc、C Ac-分别表示HAc和Ac-的

12、浓度，则可推出该缓冲溶液中H+和PH值计算的最简式： H+= PH=对于一般情况上式可写成：H+= PH= 同理可以导出弱碱和弱碱盐（NH3H2ONH4Cl）缓冲溶液PH值计算的最简式：OH- = PH = 14 例4. 计算0.10mol·L-1的NH4Cl及0.20 mol·L-1 的NH3组成的缓冲溶液 pH值，已知Kb(NH3×10-5。解：，体系中组分的浓度较大，可按最简式进行计算，例5. 用的氨水200mL制备的NH3-NH4Cl缓冲溶液，需加多少克NH4Cl？解：NH4+的pK，此上式解得，所以需加入NH4Cl的质量为：标准缓冲溶液的pH是由精确的实

13、验测定的，如果要进行理论计算时，必须校正离子强度。常见酸溶液计算H+的常用公式及使用条件 计算公式使用条件（允许误差5%）强酸近似式： H+=ca一元弱酸近似式： H+=最简式： H+= , 且二元弱酸近似式：最简式：H+= ，且 >>1 ，且>>1两性物质酸式盐最简式： H+=缓冲溶液H+= 注：若需要计算强碱、一元弱碱以及二元弱碱等碱性物质的pH时，只需将上表计算式及使用条件中的H+和Ka相应地换成OH和Kb即可。 任 务 计 划任务2配制1000毫升PH=10的氨-氯化铵缓冲溶液学时4学时计划方式由小组讨论制定本小组实施操作计划序号实施步骤使用资源参考资料详细地址

14、计划评价班级组号日期组长签字教师签字评语:仪 器、药 品 清 单 任务2配制1000毫升PH=10的氨-氯化铵缓冲溶液学时4学时所用仪器序号名称作用数量型号所用药品班级组号组长签字任 务 方 案任务2配制1000毫升PH=10的氨-氯化铵缓冲溶液学时4学时方案讨论组号方案决策组别步骤顺序性步骤合理性实施可操作性选用仪器合理性方案评价评语:（根据组内的决策，对自己的计划进行修改并说明修改原因，要与自己的计划进行对比）班级组长签字教师签字 月 日具 体 实 施 工 作 任务2配制1000毫升PH=10的氨-氯化铵缓冲溶液学时4学时实施方式由小组共同完成实施计划、每人填写此页实施课题实施目的实施内容实施步骤数据记录配制缓冲溶液名称及pH值：所配缓冲溶液体积：氨水样品浓度：氯化铵固体质量：计算过程记录：数据处理结果班级学号姓名组号组长签字教师签字日期任 务 检 查任务2配制1000毫升PH=10的氨-氯化铵缓冲溶液学时4学时序号检查项目检查标准学生自查教师检查检查评价班级组号日期组长签字教师签字任 务 评 价 任务2配制1000毫升PH=1