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1、第四章 缓冲溶液,Liaoning Medical University,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,实验 样品1，0.10 molL-1 NaCl溶液 样品2，含 HAc 和 NaAc 均为0.10 molL-1的 混合溶液操作：滴加强酸 HCl 至c(HCl)=0.010 molL-1观察现象：pH的变化,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,0.10 molL-1 NaCl溶液,pH7 2，改变了5个pH单位,0.010 molL-1 HCl,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,0.10 molL-1 HAc 0.10 molL-1 NaAc溶液,pH4.754.74，改变了0.01个pH单位,0.010
2、 molL-1 HCl,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,结论：HAc NaAc 混合溶液具有抵抗外来少量强 酸、强碱而保持pH基本不变的能力,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,缓冲溶液及其作用机制和组成缓冲溶液（buffer solution）能够抵抗外来少量强酸、强碱，或稍加稀释时可保持其pH基本不变的溶液缓冲作用（buffer action）缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,以HAcAc-体系为例(大量)(大量)当加入少量强酸时，外来H+将质子传给Ac-，质子转移平衡左移，溶液的pH保持基本不变当加入少量强碱时，OH-接受H3O+传递的质子，质子转移平衡右移，补充消耗
3、掉的H3O+离子，而溶液的pH保持基本不变,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,缓冲溶液的组成,缓冲系或缓冲对,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,共轭酸,共轭碱,HAcNH4ClH2PO4-,NaAcNH3H2OHPO42-,抗酸成分,缓冲系,抗碱成分,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,缓冲溶液的组成:,1弱酸及其对应的共轭碱 例如，HAc-NaAc,2弱碱及其对应的共轭酸 例如：NH3-NH4Cl,第二节 缓冲溶液pH的计算,缓冲溶液pH值的近似计算公式 以HB代表弱酸，并与B-组成缓冲溶液,第二节 缓冲溶液pH的计算,HendersonHasselbalch方程式的应用HB在溶液中只少部分解离，且因B-的同离
4、子效应，使HB几乎完全以分子状态存在,解离平衡后的浓度,初始浓度,练习,例1 0.30 mol/L HAc 10ml 与0.10 mol/L NaAc 20 ml 混合成缓冲溶液。cA、cB分别为多少？,练习,例2 将0.30molL-1吡啶(pKb=8.77)和0.10molL-1 HCl溶液等体积混合，混合液是否为缓冲溶液？求混合溶液pH。,解：吡啶和盐酸反应生成吡啶盐酸盐，混合溶液为弱碱及其对应的共轭酸。为缓冲溶液。混合溶液为0.10molL 吡啶和0.05molL 吡啶盐酸盐缓冲溶液，pKa=14-8.77=5.23,练习,解：,练习,例 3 求pH=3.90，总浓度为0.40molL
5、 HCOOH(甲酸)-HCOONa(甲酸钠）缓冲溶液中，甲酸和甲酸钠的物质的量浓度（甲酸pKa=3.75）,解：设c(甲酸纳）=x molL，c(甲酸）=0.40-x molL,练习,例 4 向100ml某缓冲溶液中加入0.20g NaOH固体，所得溶液pH=5.60，已知原缓冲溶液共轭酸HB pKa=5.30;c(HB)=0.25 molL，求原缓冲溶液的pH。,练习,解：,第二节 缓冲溶液pH的计算,由于 c=n/V，所以,练习,解:(1),例5 1L HAc-NaAc缓冲溶液中含有0.10mol HAc和0.20mol NaAc(pKa=4.75)(1)计算该溶液的pH值?,练习,(2)
6、加入10ml 0.10mol/L HCl后:nAC-=1000.20-100.10=19mmol nHAC=1000.10+100.10=11mmol,例5 1L HAc-NaAc缓冲溶液中含有0.10mol HAc和0.20mol NaAc(pKa=4.75)(2)向100ml该缓冲溶液中加入10ml0.10mol/L HCl后,溶液的pH值?,练习,(3)nAC-=1000.2+100.1=21mol nHAC=1000.10-100.10=9mmol,例5 1L HAc-NaAc缓冲溶液中含有0.10mol HAc和0.20mol NaAc(pKa=4.75)(3)向100ml该缓冲溶液
7、中加入10ml 0.10mol/L NaOH后,溶液的pH值?,练习,(4)加入100ml水后:nAC-=0.20mol nHAC=0.10mol,例5 1L HAc-NaAc缓冲溶液中含有0.10mol HAc和0.20mol NaAc(pKa=4.75)(4)向100ml该缓冲溶液中加入100ml水后,溶液的pH值?,练习,NH3-NH4Cl缓冲溶液,练习,NaHCO3-Na2CO3缓冲溶液,练习,例6 计算将 c(NH3)=0.20mol/L的氨水20 ml与10ml 0.40 mol/L的NH4Cl混合所得缓冲溶液的pH值。,解:查表pKb(NH3)=4.75,练习,例7 将 10.0
8、g Na2CO3 和10.0g NaHCO3 溶于水制备250ml缓冲溶液，求溶液的pH。,解:查表 pKa2(NaHCO3)=10.33,第二节 缓冲溶液pH的计算,根据 n=cV，若取储备液 c(B-)=c(HB),练习,例8 将0.10mol/L的HAc溶液与 0.10mol/L的NaAc溶液以1:4体积混合,求缓冲溶液的pH值?,第二节 缓冲溶液pH的计算,HendersonHasselbalch方程式的意义缓冲溶液的pH首先取决pKa pKa值一定，其pH值随着缓冲比B-/HB的改变而改变。当缓冲比等于1时，pH等于pKa 适当稀释缓冲溶液，缓冲比不变，pH值亦不变，但加入大量的水稀
9、释后，使pH值略有升高,第二节 缓冲溶液pH的计算,因稀释而引起缓冲溶液pH值的变化用稀释值表示，当缓冲溶液的浓度为c时，加入等体积纯水稀释，稀释后与稀释前的pH值之差定义为稀释值，符号为pH1/2 pH1/2 0，表明缓冲溶液的pH值随稀释而增加；pH1/2 0，则表明缓冲溶液的pH值随稀释而减少,第三节 缓冲容量和缓冲范围,一、缓冲容量当加入过量的强酸或强碱，缓冲溶液的pH将发生较大变化，失去缓冲能力。用缓冲容量作为衡量缓冲能力大小的尺度。定义为,越大，说明缓冲溶液的缓冲能力越强,第三节 缓冲容量和缓冲范围,V为缓冲溶液的体积（不是加入酸碱后总体积）n为加入的一元强酸na或一元强碱nbpH
10、为缓冲溶液pH的改变量为正值，单位为浓度单位,练习,例9 0.1mol/L HAc和0.1mol/L NaAc各20ml混合,向此缓冲溶液中加入2ml 0.01mol/L HCl。求此缓冲溶液的?(pKa=4.75),练习,例10 分别向下列两种溶液中加入0.001mol HCl。求?设V不变,pKa=4.75(1)1升(0.1mol/L HAc0.1mol/L NaAc)的缓冲液。(2)1升(0.01mol/L HAc 0.01mol/L NaAc)缓冲液.,练习,练习,练习,例11 在500ml 0.20mol/L的丙酸溶液中，加入1.8克NaOH，求溶液的pH值。若在此溶液中再加入1.0
11、ml 2.0mol/L NaOH溶液,求溶液的pH及?(pKa=4.87),解:生成丙酸钠n丙酸钠=nNaOH=1.8/40=0.045mol剩余丙酸n丙酸=0.200.50-0.045=0.055mol,练习,练习,第三节 缓冲容量和缓冲范围,二、影响缓冲容量的因素缓冲比的影响 当缓冲比一定时，c总越大，越大总浓度c总HB+B-的影响 当c总一定时，缓冲比越接近1，越大；缓冲比等于1时，有最大max,第三节 缓冲容量和缓冲范围,三、缓冲范围pH=pKa1变化范围称为缓冲范围,第四节 缓冲容量的配制,一、配制方法1选择合适的缓冲系 1)pH在pKa1缓冲范围内并尽量接近弱酸pKa 2)缓冲系的
12、物质必须对主反应无干扰2配制的缓冲溶液的总浓度要适当 一般总浓度0.05molL-10.2molL-13计算所需缓冲系的量 根据Henderson-Hasselbalch方程计算。4校正,练习,例12 怎样配制100ml pH为10.0 的缓冲溶液?,解：选缓冲对 NaHCO3Na2CO3 pKa2=10.25,设浓度均为0.1mol/L，取NaHCO3 的体积为VA，则Na2CO3的体积VB=100VA,练习,练习,例13 欲配制pH=9.25的缓冲溶液，求需在500 ml,0.10mol/L NH3水中加入NH4Cl的质量。已知 pKb(NH3)=4.75,解：设需加入x克NH4Cl 则：
13、nA(NH4Cl)=x/53.5 mol nB(NH3)=0.50.10=0.050mol,练习,练习,例14 配制1L pH=10的NH3-NH4Cl缓冲溶液,已用去350mL 15molL-1氨水，问需氯化铵多少克？已知Kb(NH3)=1.810-5，M(NH4Cl)=53.5g mol-1解,m(NH4Cl)=50g,第五节 血液中的缓冲系,体液中存在多种生理缓冲系，使体液的pH保持基本稳定血浆中 H2CO3-HCO3-、H2PO4-HPO42-、HnP-Hn-1P-红细胞中 H2b-Hb-(血红蛋白)、H2bO2-HbO2-(氧合血红蛋白)H2CO3-HCO3-、H2PO4-HPO42
14、-,第五节 血液中的缓冲系,碳酸缓冲系怎样维持血液的正常pH范围,第五节 血液中的缓冲系,碳酸缓冲系怎样维持血液的正常pH范围,练习,1.在500ml含有0.20mol/LHAc和0.20mol/LNaAc溶液中,须加入0.10mol/LNaOH多少毫升,才能使溶液的pH值等于5.00?(pKa=4.75),练习,2.要得到pH=5.75的缓冲溶液,向11ml 0.1mol/L NaAc溶液中加入多少毫升0.1mol/L HCl?(pKa=4.75),练习,3.在120ml 0.1mol/L HAc中加入60ml 0.1mol/L NaOH后,溶液的pH值为多少？向其中再加入20ml 0.1m
15、ol/L NaOH后,pH=？，=?,练习,4.欲配制pH=4.70的缓冲溶液 500ml,问应用50ml 0.5mol/L NaOH和多少毫升0.5mol/L HAc溶液混合再稀释至500ml?(Ka=1.7610-5),解：nNaAc=0.550=25mmol nHAc=0.5V-25,练习,5.取 50ml 0.10mol/L的某一元弱酸与20ml 0.10mol/L NaOH溶液混合,所得混合溶液稀释至100ml,测得其pH=5.25,求该一元弱酸的pKa值?,解:混合后nB-=200.10=2mmol nHB=500.10-200.10=3mmol,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,
