基础化学7版缓冲溶液视频版

1、1,基础化学第四章,化学教研室 陶涛,缓冲溶液,Buffer solution,2,当我们在进行化学实验时，往往需要在反应体系中加入缓冲溶液（如PBS）,人的血液为什么能够稳定在PH=7.357.45之间？,缓冲溶液是如何组成？ 缓冲作用的机理是什么？,3,第四章：缓冲溶液,缓冲溶液及其缓冲作用 缓冲溶液的pH值计算(重点) 缓冲容量 （了解） 缓冲溶液的配制 (重点) 血液中的缓冲系 （阅读了解）,4,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,一、缓冲溶液的缓冲作用和组成,溴麝香草酚蓝指示剂 PH7.6,5,缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用，称为缓冲作用。,当加入少量的强酸、强碱或稍加稀释时，能保持其

2、pH值基本不变的溶液。称为缓冲溶液。 刚才演示实验的NaH2PO4-K2HPO4混合溶液就是一种常用的缓冲溶液（PBS）,缓冲溶液定义,6,缓冲溶液的组成,共轭酸，共轭碱同时存在，合称“缓冲对”或者“缓冲系” 缓冲溶液共轭酸、共轭碱要有一定浓度，而且相差不能太大。 常见的缓冲对（表4-1）,1、足够浓度的共轭酸碱对 H2PO4- HPO42- ；HAcAc-,2、过量的弱酸+适量的强碱 HAc(过量)+NaOH,3、过量的弱碱+适量的强酸 HCl+NH3(过量),7,判断下列混合溶液是否缓冲溶液？ 0.01mol/L NaOH溶液和0.02mol/L HAc溶液等体积混合 0.02mol/L

3、NaOH溶液和0.02mol/L HAc溶液等体积混合,练习,是,否,8,二、缓冲机制,共轭碱是抗酸成分通过与Ac-，基本上消耗掉外来的H3O+,1、加入少量HCl,平衡向左移动,9,共轭酸是抗碱成分通过解离，基本上补充碱消耗的H3O+。,2、加入少量NaOH,缓冲机制,平衡向右移动,10,缓冲作用的实质：,外加的强酸强碱影响溶液的H+时，体系中的两种主要成分（共轭酸碱对）通过质子传递平衡移动，使H+大体回复到原有的水平,11,一、缓冲溶液pH值的计算公式,H+,HAc=CHAc -H+,Ac-=CNaAc+H+,平衡,第二节 缓冲溶液的pH值计算(重点),板书：整理，两边取负对数等，, CH

4、Ac, CNaAc,12,缓冲溶液的pH主要取决于共轭酸(HB)的pKa；其次是缓冲比。缓冲比通常为0.110。 稍微稀释缓冲液，没有改变缓冲比，pH基本不变。,缓冲公式,13,例题4-1,点评：（离子反应式板书） 混合后构成共轭酸碱同时存在的体系； 两者物质的量不会差别悬殊形成缓冲体系。,属于共轭酸碱混合不反应类型；选择用公式4-4较为简单！,二、计算实例,14,例,0.30mol/LNaAc和0.10mol/LHCl等体积混合，计算溶液pH值。（HAc：pKa=4.75), 缓冲对是: HAc Ac-,请思考并回答： 试剂混合时有否反应，产物有哪些？,设 NaAc、HCl原体积为V0 ml

5、,二、计算实例,15,共轭酸HAc： pKa=4.75,反应后的溶液中: n(Ac-)= 0.20 V0 n(HAc)= 0.10 V0,16,例题4-2,求0.1柠檬酸二氢钠与0.05NaOH等体积混合液pH,解：首先要清楚混合液中的溶质是什么？是否缓冲溶液？n是多少？,混合前：0.1V 0.05V 混合后：0.05V 0.0 0.05V,可知共轭酸碱对是：H2Cit-HCit2- pKa2,计算见书,思考：如果体积按10ml:15ml混合，pH=？,5.24,17,补充例题 （阅读）,求0.1柠檬酸与0.125NaOH等体积混合液的pH,解：依然要清楚混合液中的溶质是什么？n是多少？,Na

6、OH过量,共轭酸碱对是：H2Cit-HCit2-,pH=5.24,18,补充例题 （阅读）,在100ml纯水和在100ml含有0.12mol/LHAc和0.10mol/LNaAc溶液中各加入40mg NaOH固体。分别计算NaOH加入前后的pH变化(忽略体积变化)。,19,缓冲溶液pH计算题型,1.共轭酸与共轭碱混合直接代入公式计算,2.弱酸与适量强碱(或者是弱碱与适量强酸)混合*先列出反应方程式。*然后分析反应后，共轭酸、共轭碱的n各是多少。*再代入公式计算。,20,小结 .,缓冲溶液的组成，定义：由共轭酸碱同时存在并有足够浓度，能够在加入少量的强酸、强碱或稍加稀释时，能保持其pH值基本不变

7、的溶液。 缓冲作用的机理：通过共轭酸碱之间的质子传递平衡移动，使溶液中H+浓度不会发生大幅度变化。 缓冲溶液pH：用缓冲公式计算。主要由pKa决定，其次是缓冲比；缓冲比在0.110之间。如果混合时发生反应，要先列出反应式，明确反应后共轭酸、共轭碱的量是多少。,21,下列溶液100ml中，各加入加入0.1mol/L NaOH 0.1ml(2滴)，观察pH变化 0.001mol/LHAc0.001mol/LNaAc 0.01mol/LHAc0.01mol/LNaAc纯水,22,缓冲容量,定义：在数值上等于使单位体积（1L或1ml）缓冲溶液的pH值改变一个单位时，所需加一元强酸或一元强碱的物质的量（

8、mol或mmol）。,=,b,pH,单位：molL-1pH-1,愈大，缓冲能力愈大。,23,pH: 34,pH: 34,例：判断缓冲能力,24,二、影响缓冲容量的因素,缓冲比,总浓度,或,C总=HB+B-,1、缓冲比的影响(C总一定),=1,pH=,pKa,极大=0.576C总,25,pHpKa 4.75,1.在pHpKa时为最大值；即，缓冲比偏离1.0时， 降低。,2.缓冲范围: 具有缓冲作用的pH值范围。 pH=pKa1,26,练习题,C总=HB+B-,0.1mol/LHAc0.1mol/LNaAc, C总= 0.2mol/L,0.2mol/LHAc+NaOH, C总= 0.2mol/L,

9、C总: 0.050.2mol/L,图4-1曲线(2),(3)为例说明幻灯片 25,27,第四节：缓冲溶液的配制,一、缓冲溶液的配制方法： 1、选择适当的缓冲系，pH值尽量接近 pKa。 2、根据要求pH，计算缓冲比 3、设立方程组求解配置所需的共轭酸碱体积 4、注意C总一般不能太小 (0.05-0.20mol/L)。,28,如何用浓度为0.1mol/LHAc和NaAc配制成100ml pH 值约为4.80的缓冲溶液？,解：,设所需NaAc Vml,则所需HAc,(100-V)ml,= 4.75 + lg,0.1V,0.1(100-V),VAc-=V=,VHAc=100-V=,4.80,52.8

10、,47.2,例1:,29,如何用浓度为0.1mol/L的HAc和0.2mol/L的NaOH配制出100ml pH=5.0的缓冲溶液？pKa=4.75,思路： （列出反应式帮助分析） 试剂混合发生反应，属于过量弱酸+适量强碱类型。强碱的量就是共轭碱的量。用公式4-4比较方便。,设NaOH取Vml；HAc为(100-V)ml；代入缓冲公式：,结果： NaOH取24.24ml；HAc为75.76ml,30,用1.00mol/LNaOH部分中和1.0mol/L丙酸(HPr)的方法，如何配制1000ml总浓度为0.100mol/L pH5.00的缓冲溶液？(pKa=4. 87),例2：,关于C总： 弱酸

11、 + 强碱共轭酸碱； C总V总=n 弱酸 弱碱 + 强酸共轭酸碱； C总V总=n 弱碱,31,解题：,1.弱酸加强碱形成缓冲液，原来弱酸的n就是C总的n。0.11000=1.0VHPr；即VHPr取100ml。,3.已知nHPr=0.10mol，代入上式求得：nNaOH=0.0574mol 即VNaOH取57.4ml。,注意要会用计算器求反对数,32,具体操作：用100ml HPr与57.4ml NaOH 混合均匀，然后加入蒸馏水至1000ml。,33,配制缓冲溶液2种类型,1、给定试剂就是共轭酸碱 先算出缓冲比： 然后代入缓冲比计算试剂用量 或者直接代入缓冲公式计算,2、给定试剂是弱酸和强碱

12、；或者弱碱和强酸 a.列出反应方程式，明确反应后共轭酸碱的n b.代入缓冲公式计算 c. 题目有限制条件，就要联立方程组。,34,二.标准缓冲溶液,作用、要求、实例,35,第五节 血 液 中的缓冲系(自学),36,小结：,1.组成：共轭酸碱对,共轭酸,抗碱成分,共轭碱,抗酸成分,2.,找出缓冲对，Ka ;,计算n(B-)， n(HB),3.缓冲容量,分析溶液中物种,37,影响的因素,a.,1,C总一定,pH= pKa1,b.,C(B-),C(HB),一定，C总愈大，愈大,0.1,C(B-),C(HB),10,愈大,38,4、配制缓冲溶液：,先找出缓冲对：pH,pKa,列出含有n(B-), n(

13、HB)的缓冲公式求解,END,39,练习题,在0.100 mol/L 的HAc溶液20.0ml中，加入0.0500mol/L的NaOH 20.0ml,则溶液中H+为,A、2.5010-3,B、6.60 10-4,C、1.76 10-5,D、3.52 10-5,40,练习题,问：若使某溶液的pH值保持在7.0,能否用HAcNaAc作为缓冲溶液？(pKa=4.75),解：,缓冲范围：3.755.75,41,2、某缓冲溶液共轭碱的Kb=1.010-6,从理论推算该缓冲溶液的缓冲范围的pH是,A、68,B、57,C、79,D、46,练习题,42,缓冲能力练习题,1、下列各组等体积混合液中，无缓冲作用的

14、是,A 0.2mol/L HCl和0.2mol/L KCl,D 0.02mol/L HCl和0.02mol/L NH3,C 0.2mol/L NaH2PO4和0.1mol/L HCl,B 0.01mol/L NaOH和0.02mol/L HAc,43,2、下列各缓冲溶液中缓冲容量最大的是,A 800ml中含有0.1mol HAc和0.1mol NaAc,B 1000ml中含有0.1mol HAc和0.1mol NaAc,C 500ml中含有0.05mol HAc和0.06mol NaAc,D 600ml中含有0.05mol HAc和0.06mol NaAc,44,在100ml 0.1mol/L

15、 NaOH 溶液中加入多少克NH4Cl(M=53.5)，才能得到pH=10.0的溶液；如果加入53.5gNH4Cl，溶液pH=？,1.如题操作，溶液中可能含有什么物质的？ 2.按照溶液中的组成，属于什么溶液? 3.有关的公式和常数？,思考：,练习题,答案：0.63g ； pH=10.63,45,缓冲体系实际上是一个同离子效应体系,其中弱电解质的平衡关系依然存在。,46,例3：0.020mol/L柠檬酸钠(Na3Cit) 100ml与0.010mol/LHCl 250ml混合，计算此溶液的pH? (H3Cit: pKa1=3.13, pKa2=4.76, pKa3=6.40),0.020 x100 =2.0mmol,0.010 x250 =2.5mmol,2.0,0,2.5-2.0 =0.5,三元碱,寄存,47,寄存,2.0,0.5,0.5,2.0-0.5 =1.5,0, 缓冲对是：,H2Cit-HCit2-,pKa=,pKa2,= 5.24,练习,48,例：,用0.2mol/LH3PO4溶液和0.2mol/LNaOH溶液配制pH=7.3的缓冲溶液100ml,试计算所需H3PO4溶液和NaOH溶液各多少毫升？,(H3PO4: pKa1=2.12, pKa2=7.21, pKa3=12.36),解：,1、缓冲对：,H2PO4-