四章节缓冲溶液ppt课件

1、第四章第四章 缓冲溶液缓冲溶液目的要求掌握缓冲溶液概念、组成和作用机理。掌握缓冲溶液的有关计算。熟习缓冲溶液的配制。熟习缓冲容量概念及影响缓冲容量大 小的要素。了解规范缓冲溶液，血液中的缓冲系。50ml蒸馏水pH=7加入0.05ml 1mol/LHCl pH=3加入0.05ml 1mol/LNaOH pH=110.1mol/LpH=4.75加入0.05ml 1mol/LHCl pH=4.74加入0.05ml 1mol/LNaOH pH=4.7550ml缓冲液缓冲液：HAcNaAc0.1mol/L+4-1 缓冲溶液及其缓冲组成一缓冲作用及缓冲溶液组成缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用称为缓冲作

2、用buffer action。1.缓冲溶液的概念能抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释，而能坚持其pH根本不变的溶液，称为缓冲溶液buffer solution。1. 酸碱共轭碱酸2.缓冲溶液的组成NaHCO3Na2CO3NH3H2ONH4ClH3PO4Na3PO4非缓冲溶液Na2HPO4Na3PO4H3PO4NaH2PO42. 弱酸弱碱3. 足够总浓度 (c总在0.050.2mol/L范围内)4. 浓度相差不能太大10101共轭酸共轭碱判别以下溶液能否为缓冲溶液?1. 0.1mol/LHAc+0.1mol/LNaAc2. 0.1mol/LHAc+0.1mol/LNaOH3. 0.1mol/LHA

3、c+0.05mol/LNaOH是否是4. 0.05mol/LHAc+0.1mol/LNaOH否5. 0.0010mol/LHAc+0.001mol/LNaAc6. 0.0125mol/LHAc+0.1875mol/LNaAc否否普通采用如下方法组成缓冲液:弱酸碱过量+强碱酸例如：HAc 过量 +NaOH NH3H2O 过量+HCl思索题：思索题：对对H3PO4+NaOH分六种情况讨论组成缓冲对分六种情况讨论组成缓冲对的情况；的情况；NaH2PO4+H2ONaOH+H3PO41n:n) 1 (43POHNaOH1n:n)2(43POHNaOHNaH2PO4NaH2PO4 H3PO42n:n1 )

4、3(43POHNaOHNa2HPO4NaH2PO42n:n)4(43POHNaOHNa2HPO42NaOH+H3PO4Na2HPO4+2H2O3NaOH+2H3PO4NaH2PO4+Na2HPO4+3H2O3n:n2)5(43POHNaOH3n:n)6(43POHNaOHNa2HPO4 Na3PO4Na3PO43NaOH+H3PO4Na3PO4+3H2O5NaOH+2H3PO4Na2HPO4+Na3PO4+5H2O二. 缓冲机制机理HAc+H2OH3O+Ac-NaAcNa+Ac-+H+HAc平衡左移H+没有明显升高Ac-耗费了一些HAc添加了一些Ac-抗酸成分HAc+H2OH3O+Ac-NaA

5、cNa+Ac-+OH-2H2O平衡右移补充耗费的H3O+H+没有明显降低HAc抗碱成分4-2 缓冲溶液的pH值一.缓冲溶液pH的计算公式同离子效应 缓冲对HB NaB解释：缓冲溶液稍加稀释而pH坚持不变HBBaCClgpKpHlgpKpHa共轭酸共轭碱VnVnlgpKpHHBBaHBBannlgpKpHNaBHBCC若HBHBBBaVCVClgpKpHHBBaVVlgpKpH注：1.公式推导时B-及HB是指平衡浓度;HAc+H2OAc-+H3O+cHAccAc-开始cHAccHAccAc-cHAc平衡-+cHAccAc-近似处置使计算近似处置使计算pH值与实践值与实践pH值有偏向值有偏向2.对

6、多元酸酸式盐及其次级盐的缓冲系要留意公式的内容;例如:H3PO4NaH2PO4NaH2PO4Na2HPO4Na2HPO4Na3PO4lg43421POHPOHpKpHalg42242POHHPOpKpHalg24343HPOPOpKpHa3.留意pKa的含义;例如:NH3NH4ClNHNHlgpKpH43)NH(a4例1.将100ml0.50mol/LNH3.H2O与60ml 0.50mol/LHCl混合1求此溶液pH值。2参与0.1克NaOH，求pH值。3参与1.5ml1mol/LHCl，求pH值。解：150mmol 30mmolNH3 H2O+HClNH4Cl+H2O反响初反响终30mmo

7、l20mmollg43NHNHpKpHa3020lgapKpH07. 918. 025. 9pHpH2mmolmol5 . 20025. 0401 . 0mmolnmmolnNHNH5 .225 . 2205 .275 . 2303416. 95 .275 .22lg25. 9 pHmmolHCl 5 . 1加入mmolnmmolnNHNH5 .185 . 1205 .315 . 1303416. 95 .315 .18lg25. 9 pH3例2. 取0.1mol/L某一元弱酸50ml与20ml 0.1mol/LKOH混合，将此溶液稀释至100ml，测得该溶液pH为5.30，求一元弱酸的Ka。

8、解：KOH+HBKB+H2OmmolnmmolnHBKB32526103 . 348. 518. 030. 532lgaaaaKpKpKpKpH1:) 1 (43POHNaOHnn4342lgPOHPOHpKpHa1:)2(43POHNaOHnn)(2121aapKpKpH例3. H3PO4+NaOH分六种情况讨论各自pH值的计算公式。NaH2PO4 H3PO4NaH2PO42:1 )3(43POHNaOHnn4224lgPOHHPOpKpHa2:)4(43POHNaOHnn)(2132aapKpKpHNa2HPO4NaH2PO4Na2HPO43:2)5(43POHNaOHnn2434lgHP

9、OPOpKpHa3:)6(43POHNaOHnn31awbKKcKcpHNa2HPO4 Na3PO4Na3PO41mmolNaOH0.1mol/LHAc0.1mol/LNaAc1mmolNaOH0.01mol/LHAc0.01mol/LNaAc01. 076. 410111 . 010111 . 0lg75. 423321pHpHpKpHpKpHaa09. 084. 4101101. 0101101. 0lg75. 423321pHpHpKpHpKpHaa4-3 缓冲容量和缓冲范围一.缓冲容量1mmolNaOH0.1mol/LHAc0.1mol/LNaAc0.1mmolNaOH0.1mol/L

10、HAc0.1mol/LNaAc01. 076. 410111 . 010111 . 0lg75. 423321pHpHpKpHpKpHaa01. 076. 4101 . 0101. 0101 . 0101. 0lg75. 423321pHpHpKpHpKpHaa缓冲容量是用来衡量缓冲溶液缓冲才干的一个物理量，它与缓冲溶液参与的强酸强碱的物质的量成正比，与缓冲溶液的pH改动量成反比。1.定义 使单位体积缓冲溶液的pH改动1个单位时,所需参与的强酸、强碱的物质的量。单位：mol/LpH或mmol/LpH=Hdp.Vdn)b(a 2.影响缓冲容量的要素=Hdp.Vdn)b(a a=HB b=B- a

11、+b=HB+B- ab=HBB =2.303baab =2.3032baabC总 =2.303总CBHB 当b/a一定时，C总越大,也越大;=2.303baababC总 =2.3032baabC总 当C总一定时，缓冲比越趋于1，越趋于极大值；=2.3032baabC总 ab1ab即极大3曲线1、6无极大值二. 缓冲范围缓冲比 1/1010pH值pKa-1 pKa+1 例. 以下各缓冲溶液，缓冲容量最大的是A. 500ml中含有0.15molHAc和0.05molNaAcB. 500ml中含有0.05molHAc和0.15molNaAcC. 500ml中含有0.1molHAc和0.1molNaA

12、cD.1000ml中含有0.15molHAc和0.05molNaAcE.1000ml中含有0.1molHAc和0.1molNaAc答案：答案：C4-4缓冲溶液的配制一. 缓冲溶液配制方法实践中我们需求配缓冲溶液,普通分四步:1.选择缓冲对无毒，稳定，不反应范围内在接近，并且与1pKpHpHpKaa例:欲配pH=4.5缓冲溶液,可选择)20. 7pK(HPONaPONaH.D)75. 3pK(HCOONaHCOOH.C)76. 4pK(NaAcHAc.B)75. 4pK(ClNHNH.A2a4242)HCOOH(a)HAc(a)NH(b433(B)NH(b)NH(a34pK14pK2.确定总浓度

13、0.050.2mol/L太低，缓冲容量太小适用太高，离子强度大，不3.计算缓冲比酸碱cclgpKpHa4.校正P58例4-5 例题(1)选择缓冲系pH=5.00HAc的pKa=4.75选HAcNaAc缓冲系(2)确定总浓度NaBHBCCHBBaVVlgpKpH设取V ml 0.1mol/L的NaAc那么HAc为(100-V)ml根据HBBaVVlgpKpHml64V74. 1V100VV100Vlg75. 4pH将64ml0.10mol/LNaAc与36ml0.1mol/LHAc混合就可配pH=5.00的缓冲溶液例2. 如要配置pH=5.10缓冲液100ml需在6mol/LHAc10ml中参与

14、2mol/LNaOH多少ml？HAc+NaOHNaAc+H2O6060-2x2x2x初始平衡HAcAcpKpHalgmlxxx7 .202602lg75. 410. 5例3. 在浓度为0.05mol/L的Tris(三羟甲基甲氨)溶液50ml中,参与浓度为0.05mol/L的HCl溶液多少毫升,用水稀释到100ml后溶液的pH值为7.40?(知TrisHCl的pKa=8.17)TrisTrisHClCCH2OHNH2CH2OHHOH2CCCH2OHNH2CH2OHHOH2C.HCl解:设需参与HCl溶液xmlTris+HClTris.HCl初始平衡0.05x50-x0.052.50.05xHBB

15、annlgpKpH7 .4250lg17. 8xxxpHP60 表4-5表4-6 HClTrisTris甲胺（羟甲基）三医学上广泛运用缓冲溶液配方表CCH2OHNH2CH2OHHOH2C二. 规范缓冲溶液表4-7中所列物质，为什么可单独配置缓冲溶液？1.硼砂Na2B4O710H2OB4O72-+H2O2HBO2+2BO2-（共轭碱）（弱酸）缓冲溶液22NaBOHBO2.酒石酸氢钾 KHX1HX-H2X pKa1=2.982X2- HX- pKa2=4.30KHXpH=1/2 pKa1 + pKa2 =3.64思索题：NaH2PO4能否单独配缓冲溶液？4-5血液中的缓冲系1.血浆中的缓冲系H2C

16、O3HCO3-(或CO2(溶解) HCO3-)2.血浆中正常pH的计算CO2(溶解)+ H2OK1H2CO3K2H+ HCO3-溶解）(2321aCOHCOHKKK溶解）(2321aCOHCOHKKKHCOKCOH3a(2溶解）HCOCOlgpKpH3(2a溶解）120COHCO(23溶解）40. 720lg10. 6pH3.血液pH维持7.357.45缘由H+HCO3-H2CO3）呼吸性酸中毒（肾衰等）代谢性酸中毒（肺癌等酸中毒碱中毒（癔病）肾CO2+H2O肺CO2+ H2O + Hb-HHb +HCO3-HHb + O2HHbO2H2OHCO3-+ HHbO2HbO2-+CO22.红细胞中

17、的缓冲液H2b Hb-、HHbO2 HbO2-保送O2，排出CO2；血液中肺中补充题：How many grams of NaC3H5O3 must be added to 0.1mol of HC3H5O3 in order to prepare 1.0 liter of a buffer solution whose pH equals 4.15(pKa=3.86)?(key:22g)作业：P64，5求最大缓冲容量改为求pH值 7，8，9答案改为1.24，10预习第五章预习第五章酸碱滴定法酸碱滴定法讨论题:(1)酸碱指示剂任务原理是什么,它的实际变色范围如何确定?甲基红、甲基橙、酚酞的实践变色范围是多少？(2)一元强酸碱相互滴定，计量点附近的pH突跃是如何产生的？突跃范围对滴定有什么实践意义？突跃范围是大好还是小好？影响突跃范围的要素是什么？指示剂如何选择？