酸堿緩沖溶液演示文稿

酸堿緩沖溶液演示文稿當(dāng)前1頁(yè)，總共42頁(yè)。1酸堿緩沖溶液定義

→

Buffersolution，一種能對(duì)溶液的酸度起穩(wěn)定作用的溶液。若往緩沖溶液中加入少量酸或少量堿，或因溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生了少量的酸或堿，或?qū)⑷芤荷约酉♂?，溶液的酸度基本不變?！彌_溶液通常由濃度較大的弱酸及其共軛堿所組成。pH范圍一般為2～12。例如，HAc-Ac-，NH4Cl-NH3等?！鷱?qiáng)酸（pH<2）或強(qiáng)堿（pH>12）溶液也是緩沖溶液，可以抵抗少量外加酸或堿的作用，但不具有抗稀釋作用。當(dāng)前2頁(yè)，總共42頁(yè)。2緩沖溶液pH值的計(jì)算（例21，22，23）→近似式：

（當(dāng)pH≤6時(shí)）

（當(dāng)pH≥8時(shí)）→最簡(jiǎn)式：當(dāng)Ca，Cb≥20[H+]或Ca，Cb≥20[OH-]時(shí)

當(dāng)前3頁(yè)，總共42頁(yè)。當(dāng)前4頁(yè)，總共42頁(yè)。例3.今由某弱酸HB及其鹽配制緩沖溶液，其中HB的濃度為0.25mol/L。于此100ml緩沖溶液中加入200mgNaOH(忽略溶液體積的變化），所得溶液的PH為5.60。問(wèn)原來(lái)所配制的緩沖溶液的PH為多少？HB+NaOH=NaB+H2O原來(lái)：0.250.05X(0.2/40)現(xiàn)在：025－0.05X+0.05X=0.35mol/L因此：PH＝5.45當(dāng)前5頁(yè)，總共42頁(yè)。3緩沖指數(shù)（bufferindex）→定義：表示相關(guān)酸堿組分分布線的斜率，具有加和性?！鷱?qiáng)酸控制溶液pH時(shí)，→強(qiáng)堿控制溶液pH時(shí)，→弱酸控制溶液pH（pH=pKa±1）時(shí)，

當(dāng)Ca/Cb=1：1時(shí)，pKa=pH時(shí)，β有極值。當(dāng)前6頁(yè)，總共42頁(yè)。當(dāng)前7頁(yè)，總共42頁(yè)。4緩沖容量（buffercapacity）→某緩沖溶液因外加強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的量為ΔC而發(fā)生pH的變化，變化的幅度為ΔpH，β為ΔpH區(qū)間緩沖溶液所具有的平均緩沖指數(shù)。

α=ΔC=βΔpH=（δ2A--δ1A-）CHA

其中，δ2A-和δ1A-分別為pH2和pH1的分布系數(shù)，CHA為分析濃度?！彌_容量的大小與緩沖物質(zhì)的總濃度以及組成此緩沖溶液的Ca/Cb有關(guān)?？倽舛扔螅ㄒ话銥?。01～1mol/L之間）；Ca/Cb應(yīng)在1/10～10/1范圍內(nèi)，濃度愈接近1：1，緩沖容量愈大。當(dāng)前8頁(yè)，總共42頁(yè)。5緩沖溶液選擇的原則（附錄表2-1）

→緩沖溶液對(duì)測(cè)量過(guò)程應(yīng)沒有干擾。

→所需控制的pH應(yīng)在緩沖溶液的緩沖范圍之內(nèi)。如果緩沖溶液是由弱酸及其共軛堿組成的，pKa值應(yīng)盡量與所需控制的pH一致，即pKapH。

→緩沖溶液應(yīng)有足夠的緩沖容量，以滿足實(shí)際工作的需要。

→緩沖物質(zhì)應(yīng)廉價(jià)易得，避免污染。當(dāng)前9頁(yè)，總共42頁(yè)。有效緩沖范圍1）HF-F-，pKa=3.17緩沖體系2.17~4.172）HAc-Ac-，pKa=4.763.76~5.763）H2PO4-—HPO42-，pKa2=7.216.21~8.214）Na2B4O7，pKa=9.188.18~10.185）NH3-NH4+，pKa=9.258.25~10.25當(dāng)前10頁(yè)，總共42頁(yè)。3.5酸堿指示劑3.5.1酸堿指示劑的作用原理及變色范圍3.5.2影響指示劑變色范圍的各種因素3.5.3混合指示劑當(dāng)前11頁(yè)，總共42頁(yè)。3.5.1酸堿指示劑的作用原理及變色范圍甲基橙酚酞酸堿指示劑一般是有機(jī)弱酸或有機(jī)弱堿，其共軛酸堿形式具有明顯不同的顏色。COHOHCOO-HOOH-H+pKa=9.1CCOO-OO-當(dāng)前12頁(yè)，總共42頁(yè)。3.5.1酸堿指示劑的作用原理及變色范圍作用原理indicator作用于人眼的顏色由確定，而又由確定，因此可由顏色的變化判斷[H+]的變化，確定滴定的終點(diǎn)。堿色酸色當(dāng)前13頁(yè)，總共42頁(yè)。指示劑顏色pKapT變色范圍酸色過(guò)度堿色甲基橙紅橙黃3.44.03.1~4.4甲基紅紅橙黃5.25.24.4~6.2酚酞無(wú)色粉紅紅9.18.0~9.6指示劑變色范圍理論變色點(diǎn)：pKa滴定指數(shù)：pT理論變色范圍pKa1甲基橙指示劑的變色范圍示意圖HInIn當(dāng)前14頁(yè)，總共42頁(yè)。用量的影響雙色指示劑例如甲基橙但酸堿指示劑本身具有酸堿性質(zhì)，也會(huì)與滴定劑作用，用量過(guò)大會(huì)引起較大的誤差，尤其是對(duì)微量滴定而言。3.5.2影響指示劑變色范圍的各種因素指示劑的用量溫度的影響——對(duì)Ka的影響離子強(qiáng)度的影響——Ka與Kac的差別增大溶劑的影響當(dāng)前15頁(yè)，總共42頁(yè)。單色指示劑例如酚酞設(shè)指示劑的總濃度為c,堿型引起傳感器（如人的眼睛）響應(yīng)的最小濃度為a，這是一個(gè)固定的值，那么：CH+pH終點(diǎn)提前當(dāng)前16頁(yè)，總共42頁(yè)。3.5.3混合指示劑作用原理分類顏色互補(bǔ)兩種指示劑混合指示劑與染料混合例：溴甲酚綠——甲基紅pH02468甲基紅溴甲酚綠溴甲酚綠—甲基紅當(dāng)前17頁(yè)，總共42頁(yè)。3.6酸堿滴定3.6.1酸堿滴定曲線與指示劑的選擇3.6.2酸堿滴定中CO2的影響當(dāng)前18頁(yè)，總共42頁(yè)。3.6.1酸堿滴定曲線與指示劑的選擇滴定能否準(zhǔn)確進(jìn)行滴定過(guò)程中pH的變化規(guī)律怎樣選擇合適的指示劑實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問(wèn)題當(dāng)前19頁(yè)，總共42頁(yè)。強(qiáng)酸強(qiáng)堿滴定滴定反應(yīng)設(shè)滴定至某一點(diǎn)，溶液中剩余的強(qiáng)酸濃度為amol.L-1,或過(guò)量的強(qiáng)堿濃度為bmol.L-1。例：用0.1000mol.L-1NaOH滴定20.00mL0.1000mol.L-1HCl。滴定階段PBE[H+]計(jì)算式滴定前[H+]=[OH-]+a[H+]=a化學(xué)計(jì)量點(diǎn)前[H+]=[OH-]+a[H+]=a化學(xué)計(jì)量點(diǎn)[H+]=[OH-]pH=7.00化學(xué)計(jì)量點(diǎn)后[OH-]=[H+]+b

[OH-]=b當(dāng)前20頁(yè)，總共42頁(yè)。甲基橙甲基紅酚酞C(mol.L-1)

同濃度強(qiáng)堿滴定強(qiáng)酸化學(xué)計(jì)量點(diǎn)1.00.100.0100.0010滴定突躍-0.1%+0.1%酸緩沖區(qū)突躍區(qū)堿緩沖區(qū)V(NaOH)中和%pH0.000.001.0018.0090.002.3019.8099.003.3019.9899.904.3020.00100.07.0020.02100.19.70C(mol.L-1)滴定突躍1.0003.30~10.700.10004.30~9.700.010005.30~8.70當(dāng)前21頁(yè)，總共42頁(yè)。強(qiáng)酸滴定強(qiáng)堿用0.1000mol.L-1HCl滴定20.00mL0.1000mol.L-1NaOH。當(dāng)前22頁(yè)，總共42頁(yè)。強(qiáng)堿滴定弱酸例：用0.1000mol.L-1NaOH滴定20.00mL初始濃度Ca°

為0.1000mol.L-1

的弱酸HA。滴定反應(yīng)設(shè)滴定過(guò)程中，溶液中剩余的弱酸濃度為Ca

mol.L-1,生成的共軛堿濃度為Cbmol.L-1，或過(guò)量的強(qiáng)堿濃度為bmol.L-1。滴定階段體系PBE[H+]計(jì)算式滴定前HA[H+]=[OH-]+[A]計(jì)量點(diǎn)前HA-A-[H+]+Cb=[OH-]+[A]化學(xué)計(jì)量點(diǎn)A-[H+]+[HA]=[OH-]計(jì)量點(diǎn)后A-+OH-[H+]+b+[HA]=[OH-][OH-]=b說(shuō)明當(dāng)前23頁(yè)，總共42頁(yè)。說(shuō)明強(qiáng)堿滴定弱酸的滴定反應(yīng)常數(shù)總是小于強(qiáng)堿滴定強(qiáng)酸的滴定反應(yīng)常數(shù)。滴定反應(yīng)常數(shù)反映了滴定反應(yīng)的完全程度。體現(xiàn)在滴定曲線上為滴定突躍的大小。當(dāng)前24頁(yè)，總共42頁(yè)。強(qiáng)堿滴定弱酸HAcHCl突躍區(qū)堿緩沖區(qū)共軛緩沖區(qū)pKa化學(xué)計(jì)量點(diǎn)：8.72突躍突躍滴定突躍：7.76~9.70在弱堿性范圍，Et=-0.1%，pH=pKa+3強(qiáng)堿滴定弱酸，只可用弱堿性范圍變色的指示劑。當(dāng)前25頁(yè)，總共42頁(yè)。酚酞強(qiáng)酸滴定弱堿滴定反應(yīng)（3）強(qiáng)酸滴定弱堿，只可用在酸性介質(zhì)變色的指示劑。（2）化學(xué)計(jì)量點(diǎn)落在酸性介質(zhì)；pH<7甲基橙甲基紅當(dāng)前26頁(yè)，總共42頁(yè)。0.1000mol.L-1NaOH滴定同濃度、不同強(qiáng)度的酸pHEt%pHEt%HCl10-510-610-710-8可行性判斷Ka

KaEt%10-610-710-8pH-0.208.689.5610.25-0.108.939.7010.300.09.359.8510.350.19.7710.0010.400.210.0210.1410.44滴定突躍(0.1)0.840.300.10滴定突躍(0.2)1.340.580.19目測(cè)：pH=0.2~0.32pH0.6目測(cè)終點(diǎn)準(zhǔn)確滴定的可行性判斷：cKa

10-8當(dāng)前27頁(yè)，總共42頁(yè)。例1：H3BO35.8×10－10HF6.8×10－4

苯甲酸6.2×10－5

苯酚1.1×10－10

NH4+5.6×10－10

HCN4.9×10－10

NH31.8×10－5(CH2)6N41.4×10－9NaAc5.6×10－10NaF1.5×10－11NaCN2.0×10－5例2：請(qǐng)解釋一下利用Na2B4O7·10H2O

作為基準(zhǔn)物標(biāo)定鹽酸的原理。當(dāng)前28頁(yè)，總共42頁(yè)。極弱酸的滴定方法非水滴定強(qiáng)化滴定離子交換法絡(luò)合強(qiáng)化法沉淀強(qiáng)化法氧化還原強(qiáng)化法例：NH4+pKa=9.25，為極弱酸酚酞指示劑當(dāng)前29頁(yè)，總共42頁(yè)。例：例：H3BO3

Ka=9.24Ka~10-5例：離子交換法測(cè)定NH4Cl用NaOH滴定交換出來(lái)的強(qiáng)酸。當(dāng)前30頁(yè)，總共42頁(yè)。多元酸（堿）滴定1、滴定的可行性判斷（包括能否分步滴定的判斷）；2、化學(xué)計(jì)量點(diǎn)pHsp的計(jì)算；3、指示劑的選擇。當(dāng)前31頁(yè)，總共42頁(yè)。滴定有兩個(gè)化學(xué)計(jì)量點(diǎn)：pHsp1,pHsp2；滴定有兩個(gè)突躍；突躍的大小與pK有關(guān)。Ka1,Ka210-2,10-910-2,10-710-2,10-5二元酸滴定的可行性判斷用0.1000mol.L-1NaOH滴定同濃度、不同強(qiáng)度的二元酸。cKa110-8,cKa210-8,Ka1/Ka2

105分步滴定至HA-和A2-第一突躍小第二突躍大cKa1

10-8,cKa2<10-8,Ka1/Ka2

105可準(zhǔn)確滴定至HA-第一突躍較大第二突躍較大第一突躍大第二突躍小cKa110-8,cKa210-8,Ka1/Ka2<105可準(zhǔn)確滴定至A2-當(dāng)前32頁(yè)，總共42頁(yè)。結(jié)論對(duì)二元酸滴定：判斷能否準(zhǔn)確滴定，根據(jù)：判斷能否準(zhǔn)確分步滴定，根據(jù)：當(dāng)前33頁(yè)，總共42頁(yè)?；瘜W(xué)計(jì)量點(diǎn)pHsp計(jì)算用0.1000mol.L-1NaOH滴定0.1000mol.L-1H3PO4,H3PO4pKa1=2.16，pKa2=7.21,pKa3=12.32

第一化學(xué)計(jì)量點(diǎn)體系：H2PO4-，為兩性物質(zhì)計(jì)算

pH=4.71第二化學(xué)計(jì)量點(diǎn)體系：HPO42-，為兩性物質(zhì)計(jì)算

pH=9.66當(dāng)前34頁(yè)，總共42頁(yè)。計(jì)量點(diǎn)pH值計(jì)算第一化學(xué)計(jì)量點(diǎn)第二化學(xué)計(jì)量點(diǎn)當(dāng)前35頁(yè)，總共42頁(yè)。指示劑的選擇9.664.71甲基紅百里酚酞用0.1000mol.L-1NaOH滴定0.1000mol.L-1H3PO4,當(dāng)前36頁(yè)，總共42頁(yè)。NaOH滴定弱酸HA和HB，CHA,CHB,Ka,HA>K

a,HB混合酸的滴定(1)CHAKa,HA

10-8,

CHAKa,HA/CHB

K

a,HB105滴定至第一化學(xué)計(jì)量點(diǎn)，體系：A-—HB,為兩性物質(zhì)(2)CHAKa,HA

10-8,

CHBKa,HB

10-8,

CHAKa,HA/CHB

K

a,HB105滴定至第二化學(xué)計(jì)量點(diǎn)，體系：A-—B-,為混合堿當(dāng)前37頁(yè)，總共42頁(yè)。(3)CHAKa,HA

10-8,

CHBKa,HB

10-8,

CHAKa,HA/CHB

K

a,HB1