《缓冲溶液的配制和性质》

1、实验一缓冲溶液的配制和性质、溶液 pH值测定【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】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】

2、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:一 +HB? B +H3O缓冲溶液pH值的计算公式为:pH = pKalgB 一HB-pKalg共轭碱共轭酸pKalg缓冲比式中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

3、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（3）是衡量缓冲能力大小的尺度。缓冲容量（3）的大小与缓冲溶液总浓度、缓冲组分的比值有关。HB X B 一B一3 = 2.303 X = 2.303 XHB + B 一1+缓冲比缓冲溶液总浓度越大则 3越大；缓冲比越趋向于1,则3越大，当缓冲比为1时，3达极大值。 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V 4.24.2 6.

4、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（280320mOsmol L-1）等渗，并与人体血液 pH值357.45）一致的含有NaCI、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，女口用于细胞培养的 pbs配方为：8g NaCl , 0.2g KCl , 0.24g KH 2PO4, 1.44g Na2HPO4,加水至 800ml, 用HCI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：一2一+H2PO4 + H2O? H2PO4 +

5、H3OKa2由上式可知该缓冲液pH的计算公式为pH 二 pKa lg共轭碱共轭酸= pKa2 lgHPO7KH2PO4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：吸量管（5mLX5, 10mLK 5）,比色管（20mLX 4），量筒（10mL），烧杯（50mLX 6），试 管（10mLX 6, 20mLK 6），滴管，玻棒，洗瓶，pHS-2C型酸度计等试剂：1.0mol L-1 HAc， 0.1mol l/HAc， 1.0mol L-1 NaAc， 0.10mol L-1 NaAc，1 1 1 10.15mol L- KH2PO4 ，0.10mol

6、L- W2HPO4 ， 0.15mol L- NaCl ， 0.15mol L- KCl ，1 1 11.0mol L- NaOH，1.0mol L- HCl，0.15mol L- HCl，蒸馏水，甲基红指示剂，广泛pH试纸，自带试样两份【实验步骤】（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

7、NaOH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）及缓冲比韶的关系取6支试管，按表2-3-4分别加入下列溶液，测 pH值。然后，在14号试管中各加2滴1 11mol L- HCl溶液或2滴1mol L- NaOH，再测pH值。56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

8、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】日期：温度：相对湿度表2-3-2缓冲溶液的配制编号试剂一 1浓度/mol L用量/mL总体积/mL甲HAc1.06.0012.00NaAc1.06.00乙HAc0.104.008.00NaAc0.104.00丙HAc0.100.303.00NaAc0.102.70KH 2 PO40.150.20细胞培养用Na2HPO40.101.7017.70PBSNaCl0.1515.50KCI0.150.30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）/mL2.02.0/2.0H2O /mL/2.02.0/5.0

9、NaCl /mL/2.02.0/PH(1)-11.0mol L HCl / 滴2/2/2/1.0mol L-1 NaOH /滴/2/2/2/PH(2)I " pH I结论：表2-3-4 缓冲容量3与缓冲比（丄B 1 ）及缓冲溶液总浓度（c）间的关系HB实验项目3与c关系3与韶关系实验编号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/2.0PH(1)甲基红指示剂/滴/22溶液颜色/1.0mol L -1HCl / 滴22/1.0mol L-1 NaOH / 滴/22至溶液至溶液刚好变成黄色刚好变成黄色PH(2)I &q

10、uot; pH I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2pH试纸 pHS-2CI " pH I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1pH不等于7.4，可直接用0.15mol L HCl调节至7.4。【实验步骤】（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

11、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1molL-1HCI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】

12、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123-11.0mol L NaAc /ml1.01.0-11.0mol L HAc /ml1.0-10.1mol L NaAc/ml-10.1mol L HAc/ml-10.15mol L NaCl/mlpH(1)-11.0mol L HCl / 滴221.0mol L-1 NaOH / 滴2456789101.01.01.01.01.01.01.02222222pH(2)I" pH I =I pH(2) - pH(1) IH2O(ml) pH(3)I " pH I =I pH(3) - pH(2)

13、 I5.05.05.05.05.05.05.05.05.05.0结论：表2-3-7缓冲溶液的配制及性质编号12345678-11.0mol L NaAc /ml1.01.01.0-11.0mol L HAc /ml-10.1mol L NaAc /ml1.01.01.01.01.01.01.00.2-10.1mol L HAc /ml1.01.01.01.01.8缓冲溶液总浓度缓冲比pH值甲基红/滴22-11.0mol L HCl / 滴22至溶液至溶液1.0mol L-1 NaOH / 滴22刚好变-4-H刚好变成黄色成黄色滴滴H2O (ml)5.05.0pH值I " pH I结论

14、: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-1KH 2PO40.2010.10 mol L- W2HPO41.70117.700.15 mol L- NaCl15.5010.15 mol L- KCl0.30自带试样溶液1自带试样溶液2结论:【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？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

15、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 , , HCI和NH 3 出0, KH 3PO4和NaOH，能够进行上述实验 吗？你将怎样进行 实验设计？0.004molL-1KMn0 4溶液标定(MnO 4- +5C2O42-+8H Mn 2+10CO 2+4H 2O )准确称量0.1300-0.1400g 25mL滴定管消耗滴定液一级标准物质 Na2C2O4 ( 5/2*20mL*0.004molL -1*100mL容量瓶 /20mL待测液 *MNa2C2。；配成100.00mLNa2C2O4标准溶液准确移取20.00mL,Na2C2O4标准溶液2

16、50mL锥形瓶加入 3.0 mokL"1H2SO4溶液 5mLI从滴定管加入10mL待标定KMnO 4溶液选 h2so4I稀H2SO4不具氧化还原性 介质稀HNO3具氧化性丨稀HCl具还原性>1mol'L H2C2O4度 i <0.5m叫 KMnO 4* MnO2 或 K2MnO4CO2+H2O（通过预反应获取催化剂Mn 2+,提高反应速率）/反应极慢,加热提高反应速率，避免高温分解产生副反应>90口低温加热KMnO 4广02 + K2MnO 4W2C2O4 >90° .82 + H2OJ锥形瓶内溶液 红色褪去（获取催化剂Mn2+）过量KMn

17、04作指示剂（KMnO 4自身紫红色）从滴定管继续滴入待标定KMnO 4溶液粉红色溶液维系30s不变色为终点（KMnO 4溶液与空气中还原性物质作用颜色褪去） 计算出准确KMnO 4溶液浓度（标准溶液）!测定市售双氧水中 H2O2含量（2MnO4-+5H2O2+6H+ 2Mn2+8H2O+5O2）准确移取20.00mL市售双氧水配制的待测H2O2溶液加入 3.0mL3 molL-1H2SO4 溶液从滴定管滴入标准KMnO 4溶液（此步不能加热，加热H2O2分解）粉红色溶液维系30s不变色为终点（KMnO 4溶液与空气中还原性物质作用颜色褪去）计算出准确H2O2溶液浓度实验一实验三仪器的认领、洗涤及干燥溶液的配制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？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？答提示：考虑气相、液