酸碱缓冲溶液无机及分析化学11课件

无机及分析化学酸碱缓冲溶液Acid-basebuffersolutions缓冲溶液：能够抵抗外加少量强酸、强碱或适当稀释，而本身pH值不发生显著变化的溶液。缓冲作用：缓冲溶液对外加强酸、强碱或稀释的抵抗作用。1一、缓冲溶液的组成和作用原理（一）组成缓冲溶液共轭酸共轭碱（二）常见类型（1）弱酸及其盐：如：HAc—NaAc、H2CO3—NaHCO3、H3PO4—NaH2PO4等；（2）弱碱及其盐：如：NH3—NH4Cl等；（3）多元酸的酸式盐及其对应的次级盐：如：NaH2PO4-Na2HPO4

、Na2HPO4-Na3PO4

、NaHCO3-Na2CO3等。1.下列各组溶液中不是缓冲溶液的是()A、0.2mol

L-1NH4Cl与0.1molL-1NaOH等体积混合B、0.1molL-1NaOH与0.1molL-1HAc等体积混合C、0.1molL-1NaOH与0.2molL-1HAc等体积混合D、0.1molL-1NaOH与0.2molL-1Na2HPO4等体积混合B2.下列哪种溶液能与0.2molL－1NaHCO3等体积混合配成缓冲溶液（）A、0.2molL－1HAcB、0.2molL－1KOHC、0.1molL－1H2SO4D、0.1molL－1NaOHD（三）缓冲溶液的作用原理HAc-NaAc混合溶液：NaAc

⟶

Na++

Ac-

HAc⇌

H+

+

Ac-

1、加少量强酸时，大量存在的Ac-

接受H+生成HAc，平衡左移。所以，Ac-是抗酸成分，起抗酸作用；

（三）缓冲溶液的作用原理NaAc

⟶

Na++

Ac-

HAc⇌

H+

+

Ac-

2、加少量强碱时，H+和外加的OH-反应生成H2O，促使平衡右移，以补充H+

的减少。所以HAc是抗碱成分，起抗碱作用。OH-

+

⇌H2O2二、缓冲溶液pH值的计算[HA]=cHA-x

cHA，[A-]=cA-+x

cA-平衡浓度cHA-x

xcA-+x

HA+H2O⇌H3O++

A-

对于一元弱酸及其盐组成的缓冲溶液，其对于一元弱碱及其盐组成的缓冲溶液，其a.cb/ca

称为缓冲比

；cb+ca

称为缓冲溶液的总浓度（c总）b.缓冲溶液的pH值决定于共轭酸的Ka和缓冲比c.同一缓冲系统，pKa一定，pH就决定于缓冲比，改变缓冲比，就可以在一定范围内配制不同pH的缓冲溶液。d.稀释缓冲溶液时，缓冲比不变，pH值基本不变。说明：e.缓冲比在0.1~10范围内有缓冲能力，缓冲比接近1时，缓冲能力最大。f.各种缓冲溶液只能在一定浓度范围内发挥缓冲作用。如HAc-NaAc的缓冲范围是pH=4.76±1，而NH3·H2O-NH4Cl的缓冲范围是pH=9.26±1。说明：解：（1）cHAc=cAc-=0.20/2=0.10(mol

L-1)（等体积、等初始浓度，pH=pKa）例1、0.20mol

L-1HAc溶液和0.20mol

L-1NaAc溶液等体积混合成1.0L缓冲溶液，求此溶液的pH值。在此溶液中分别加入0.010molHCl、0.010molNaOH、10mLH2O后，pH值改变为多少？（不考虑体积变化，已知HAc的pKa=4.75）（2）加入0.010molHCl（H++Ac-⇌HAc）

cAc-=0.10–0.010=0.090(mol

L-1)cHAc=0.10+0.010=0.110(mol

L-1)（3）加入0.010molNaOH（NaOH与HAc反应）

cAc-=0.10+0.010=0.110(mol

L-1)cHAc=0.10–0.010=0.090(mol

L-1)（4）加入10mL水cHAc=cAc-=0.10

1.0/1.010=0.099(mol

L-1)本例很好地说明了加入少量强酸、少量强碱及少量水后，溶液的pH值基本不变。

x=0.082(mol)解：加NaOH前例2、在1L0.1mol

L-1NH3-0.1mol

L-1NH4Cl的缓冲溶液中，加入多少摩尔NaOH能使pH增大1个单位？（已知NH3

H2O的pKb=4.75）加NaOH后设加入xmolNaOH。NH4Cl+NaOH=NaCl+NH3+H2O3三、缓冲溶液的选择和配制如，需pH为4.8,5.0,5.2等的缓冲溶液时，可选择HAc-NaAc缓冲溶液，因为HAc的pKa为4.75，与所需的pH接近。（一）选择合适的缓冲系统（1）选择稳定无毒不参与反应的缓冲体系。（2）使所配缓冲溶液的pH=pKa±1，应尽可能接近共轭酸的pKa

。（二）选定适当的总浓度

c总（0.05－0.2mol

L-1）（三）缓冲溶液常