缓冲溶液,指示剂,酸碱滴定

第三节缓冲溶液定义缓冲溶液：能使溶液的pH不因外加少量酸、碱或溶液适当稀释等因素而发生显著变化的溶液。生理缓冲溶液人体液(37℃)正常pH为7.35-7.45。每人每天耗O2600L,产生CO2酸量约合2L浓HCl,除呼出CO2及肾排酸外,归功于血液的缓冲作用。血红蛋白:HHb-KHb

血浆蛋白:HPr-NaPr氧络血红蛋白:HHbO2-KHbO2磷酸盐:H2PO4--HPO42-碳酸盐:H2CO3-HCO3-二.缓冲容量

1L

溶液的pH增加（或减小）1个单位所需加入的强碱（酸）的物质的量。值越大，缓冲能力越强。三.影响缓冲容量的因素1.总浓度cc

2.c一定时，缓冲组分的浓度比愈接近于1：1，缓冲容量愈大。最大在pH=pKa处。

-pH曲线135791113pH2.884.768.88pKa1086420102

H+

HAc+Ac-OH-0.1mol·L-1

HAcAc-0.1mol·L-1常用缓冲溶液(p348)缓冲溶液pKa缓冲范围氨基乙酸+HCl2.351.5～3.0氯乙酸+NaOH2.862～3.5甲酸+NaOH3.773～4.5HAc+NaAc4.764～5.5六次甲基四胺+HCl5.134.5～6.0H2PO4-+HPO42-7.216.5～8三羟甲基甲胺+HCl8.217.5～9硼砂(H3BO3+H2BO3-)9.248.5～10NH4++NH39.258.5～10常用标准缓冲溶液

(p349)标准缓冲溶液的pH是实验测定的,用于校准酸度计。缓冲溶液pH(25oC)饱和酒石酸氢钾(0.034mol·L-1)3.557邻苯二甲酸氢钾(0.050mol·L-1)4.0080.025mol·L-1KH2PO4+0.025mol·L-1Na2HPO4

6.865硼砂(0.010mol·L-1)9.180饱和氢氧化钙12.454四.缓冲溶液的配制方法

1.按比例加入HA和A(NaAc+HAc,NH4Cl+NH3);2.溶液中[H+]大,加过量A-,

溶液中[OH-]大,加过量HA;3.溶液中有HA,可加NaOH中和一部分,

溶液中有A,可加HCl中和一部分;

形成HA-A-共轭体系五.缓冲溶液pH值计算PBE式：以HA和H2O为零水准总浓度分别为Ca和Cb以A-和H2O为零水准[HA]=ca-[H+]+[OH-][A-]=cb+[H+]-[OH-]代入平衡关系,得精确式酸性,略去[OH-]:碱性,略去[H+]:若Ca>>[OH-]-[H+]或Cb

>>[H+]-[OH-]则最简式例(a)0.040mol·L-1

HAc–0.06mol·L-1

NaAc

先按最简式:

(b)0.080mol·L-1二氯乙酸–0.12mol·L-1二氯乙酸钠

先用最简式:mol·L-1∵ca>>[H+],cb>>[H+]∴结果合理pH=4.94应用近似式:解一元二次方程，[H+]=10-1.65mol·L-1,

pH=1.65

五.选择缓冲溶液的原则1.缓冲溶液对分析过程没有干扰。2.所需控制的pH应在缓冲溶液的缓冲范围之内。3.缓冲溶液应有足够的缓冲容量。

C0.01~1mol/L第四节酸碱指示剂甲基橙

MethylOrange(MO)(CH3)2N—(CH3)2N=—N=N—H=N—N——SO3-—SO3-OH-H++

红3.1-----4.0(橙)------4.4黄pKa=3.41.作用原理:

酸形和碱形具有不同的颜色.MOMRPP3.1

4.44.4

6.28.0

9.8常用单一酸碱指示剂(要记住)百里酚酞:无色9.4-----10.0(浅蓝)------10.6蓝→酸碱式体混合色1）[In-]/[HIn]10或pHpKin+1→碱式色2）[In-]/[HIn]1/10或pHpKin－1→酸式色3）1/10[In-]/[HIn]10

或pKin－1pHpKin+1二、酸碱指示剂的变色范围***讨论：Kin一定，[H+]决定比值大小，影响溶液颜色

HInH++In-酸式体碱式体指示剂理论变色范围

pH=pKin±1指示剂理论变色点

pH=pKin

，[In-]=[HIn]注：实际与理论的变色范围有差别，深色比浅色灵敏指示剂的变色范围越窄，指示剂变色越敏锐

例：

pKa

理论范围

实际范围甲基橙

3.42.4~4.43.1~4.4甲基红

5.04.1~6.14.4~6.2

酚酞

9.18.1~10.18.0~9.8百里酚酞

10.09.0~11.09.4~10.6三、关于混合指示剂组成

1．指示剂+惰性染料例：甲基橙+靛蓝（紫色→绿色）

2．两种或两种以上指示剂混合而成例：溴甲酚绿+甲基红（酒红色→绿色）

特点

变色敏锐；变色范围窄(利用颜色的互补作用）利用两种颜色互补作用，使指示剂变色范围变窄并敏锐甲基黄2.9≤pH≤4.0次甲基蓝甲基黄+次甲基蓝(蓝)3.0≤pH≤3.4

蓝紫浅灰绿红

橙

黄蓝蓝蓝混合指示剂不仅变色范围窄，而且颜色改变也较明显，基本上没有过渡色。第五节酸碱滴定一.酸碱滴定曲线和指示剂的选择滴定曲线：溶液pH

随滴定分数（T）变化的曲线。选择指示剂的原则:

指示剂的变色点尽可能与化学计量点接近，以减小滴定误差。在滴定突跃范围变色的指示剂可使滴定(终点)误差小于0.1%。滴定突跃：

计量点前后由1滴(0.04mL)滴定剂所引起的溶液pH的急剧变化，突跃过程所对应的pH范围为滴定突跃范围。19.2.51.强酸碱滴定

0.10mol·L-1

NaOH滴定20.00mL0.10mol·L-1

HCl

H++OH-=H2OKt=1/Kw=1014.00-0.1%时:pH=4.302.滴定开始到sp前:[H+]=c(HCl)(未中和)1.滴定前:[H+]=c(HCl)=0.1000mol·L-1pH=1.003.sp时:[H+]=[OH-]pH=7.004.sp后:[OH-]=c(NaOH)(过量)+0.1%时:[H+]=2.0×10-10mol·L-1pH=9.700.1000mol·L-1

NaOH滴定20.00mL0.1000mol·L-1

HCl

(p353)

NaOHmLT%剩余HClmL过量NaOHpH[H+]计算0.00020.01.00滴定前:[H+]=c(HCl)18.0090.02.002.28sp前:[H+]=19.8099.00.203.0019.9899.90.024.30sp:[H+]=[OH-]=10-7.0020.00100.00.000.007.0020.02100.10.029.7020.20101.00.2010.70sp后:[OH-]=22.00110.02.0011.6840.00200.020.0012.52突跃强酸碱滴定曲线(p354)0.10mol·L-1

NaOH↓0.10mol·L-1

HCl0.10mol·L-1

HCl↓0.10mol·L-1

NaOHpH12108642001.02.0滴定分数,T9.7sp+0.1%4.3sp-0.1%sp

7.0突跃9.0

5.04.09.88.03.1*6.2*4.4PPMRMOPP9.0MR6.2MO4.4PP8.0MR5.0不同浓度的强碱滴定强酸的滴定曲线(p354)NaOH↓HCl01.02.0

pH1210864210.79.78.77.05.34.33.3PPMRMO5.04.49.06.24.43.1.01mol·L-1

0.1mol·L-1

1mol·L-1浓度增大10倍，突跃增加2个pH单位。2.一元弱酸碱的滴定

(Ka(HAc)=10-4.76,Ka(HA)=10-7.00)NaOHmLT组成pHHAcpHHA[H+]计算式00HA2.884.00

与滴定强酸的pH相同10.000.500HA+A-4.767.0018.000.900HA+A-5.717.9519.800.990HA+A-6.679.0019.960.998HA+A-7.469.5619.980.999HA+A-7.769.7020.001.000A-8.739.8520.021.001A-+OH-9.7010.0020.041.002A-+OH-10.0010.1320.201.010A-+OH-10.7010.7022.001.100A-+OH-11.6811.68-0.1%:pH=pKa+3强碱滴定弱酸滴定曲线(p356)0.10mol·L-1NaOH↓HAc0.10mol·L-101.002.00TpH121086420HAcAc-Ac-+OH-突跃6.24.43.19.78.7