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文档简介
1、第六节 缓冲容量与缓冲溶液 的配制,一、缓冲容量 (一)缓冲容量的概念 为了定量地表示缓冲溶液缓冲能力的大小,采用缓冲容量(也称缓冲指数或缓冲值)来衡量。,定义:使1L或1ml缓冲溶液的pH值改 变一个单位所需加入一元强酸或一元 强碱的物质的量(mol或mmol), 称为该缓冲溶液的缓冲容量。,式中b为单位体积缓冲溶液的pH值改变 pH 个单位时所加一元强酸或一元强碱 的物质的量。缓冲容量均为正值。通常缓 冲容量的单位为molL-1 pH-1 。,例2-6试求例2-4中加强酸(HCl)或强碱 (NaOH)时该缓冲溶液的缓冲容量。,例2-4的计算结果是:pH=0.06 代入(210)式, 得,解
2、: (1)加HCl时的缓冲容量:在1L缓 冲溶液中加入0.005mol的HCl,则,例2-4的计算结果是:pH=0.07 代入(210)式,得,(2)加NaOH时的缓冲容量:在1L缓冲溶 液中加入0.005mol NaOH,则:,(二)影响缓冲容量的主要因素 1. 缓冲溶液总浓度 当缓冲比一定时,缓冲 溶液的总浓度愈大,缓冲能力就愈大。在一定范 围内稀释时,缓冲容量也减小。 2. 缓冲比 当缓冲溶液的总浓度一定时,若 共轭碱共轭酸= 1,则缓冲容量最大。此时, 溶液的 pH= pKa 。缓冲比离 1愈远,pH 值偏离 pKa愈远,缓冲容量愈小。,实验和计算表明,当缓冲比在110和101 之间时
3、,即溶液的pH值在pKa-1和pKa+1之间时, 溶液具有较大的缓冲能力。在化学上把具有缓冲 作用的 pH 值范围,即pH=pKa1称为缓冲溶液 的缓冲范围。表 2-2 列出的是几种常用缓冲溶液 中共轭酸的pKa及缓冲系的缓冲范围。,二、缓冲溶液的配制 配制一定pH值的缓冲溶液,应按下列 原则和步骤进行: (1)选择适当的缓冲对,使所选缓冲 对中共轭酸的 pKa 与欲配制的缓冲溶液 的pH值尽可能相等或接近,偏离的数值 不应超过缓冲溶液的缓冲范围。,例如,配制 pH值为4.8的缓冲溶液,可选择HAc-NaAc缓冲对,因为HAc的pKa=4.75。又如配制pH值为5.2的缓冲溶液,应选择KHC8
4、H4O4-KNaC8H4O4缓冲对,因为KHC8H4O4的pKa=5.4,与欲配制缓冲溶液的pH值(5.2)最接近。,(2)要有一定的总浓度, 一般在0.05molL-10.20molL-1 之间较宜, 其相应的值在0.010.1之间。 (3)为了使缓冲溶液具有较大的缓冲容量,应 尽量使缓冲比接近于1。实际工作,常常使用相 同浓度的共轭酸、碱溶液配制。设缓冲溶液的 总体积为V总,共轭酸的体积为VHB、共轭碱的体 积为VB-,混合前共轭酸、碱的浓度均为c,则:,利用此式,只需按共轭酸碱溶液体积的比值配制 缓冲溶液。,代入(28)式,得,代入(2.11)式,得,例2-7用0.10molL-1 HA
5、c和0.10molL-1NaAc溶液 配制pH=4.95的缓冲溶液100ml,计算所需两溶 液的体积。 解:已知:HB=B-=0.10molL-1,即取0.10molL-1HAc38.8ml和0. 10molL-1 NaAc61.2ml混合可得pH=4.95的缓冲液 100ml。,故,另外,也常采用在一定量的弱酸溶液中,加 入一定量的强碱,中和部分弱酸(即生成弱酸的 共轭碱)的方法,必须明确两个问题: (1)弱酸的物质的量( mol或mmol)必须多于 强碱的物质的量( mol或 mmol )。 (2)反应时被中和弱酸的物质的量等于强碱的 物质的量,也等于生成的共轭碱的物质的量,这 样剩余的弱
6、酸与生成的共轭碱组成缓冲对。,例2-8现欲配制pH=5.0的缓冲溶液,试计算 在50ml 0.10molL-1HAc溶液中加入0.10molL-1 的NaOH溶液多少毫升? 解:设需加入的NaOH溶液为xml,则加入 NaOH的物质的量为0.10 x(mmol),生 成的NaAc的物质的量也是0.10 x(mmol), 那么,全部中和NaOH后剩余的HAc的 物质的量为(0.10500.10 x)(mmol)。,已知:pKa=4.75 pH=5.00 代入(29)式,得,所以,在50ml 0.10molL-1HAc溶液中 加入32.00ml 0.10mol L-1NaOH溶液,即 可得到pH=5.00的缓冲溶液。 应该指出,用缓冲方程
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