第五章-緩沖溶液.ppt

1、第五章 緩沖溶液,第一節(jié) 同離子效應(yīng) 第二節(jié) 緩沖溶液 思考與練習(xí),第一節(jié) 同離子效應(yīng),舉例：,第一節(jié) 同離子效應(yīng),定義： 在弱電解質(zhì)溶液中，當(dāng)加入一種與弱電解質(zhì)具有相同離子的強(qiáng)電解質(zhì)時(shí)，使弱電解質(zhì)的電離度降低的現(xiàn)象。 幾點(diǎn)說明： 1使電離平衡向左移動(dòng)； 2結(jié)果總是； 3Ki不變；,第一節(jié) 同離子效應(yīng),應(yīng)用： 1控制溶液 H+（pH）； 2控制溶液中某種離子的濃度 如控制H2S中的S2- 不同pH時(shí)0.1mol/LH2S溶液中的S2 pH 1 4 79 S2 110-18110-12 110-6 110-2 (mol/L) 3配置一定pH的緩沖溶液；,第二節(jié) 緩沖溶液,一、 緩沖溶液的概念 二

2、、 緩沖溶液的組成 三、 緩沖作用的原理 四、 緩沖溶液pH的計(jì)算 五、 緩沖溶液的配制 六、 緩沖溶液在醫(yī)藥上的意義,一、 緩沖溶液的概念,實(shí)驗(yàn)一： 取試管二支，各加入蒸餾水10ml， 在第一支試管中滴入甲基橙指示劑2滴， 則溶液呈黃色，再滴入0.5 mol/L鹽酸溶 液1滴，溶液立即呈紅色； 在第二支試管中滴入酚酞指示劑2滴， 則溶液呈無色，再滴入0.5mol/L氫氧化鈉 溶液1滴，溶液立即呈紅色。 實(shí)驗(yàn)二： 取試管二支，各加入氯化鈉溶液10ml， 重復(fù)實(shí)驗(yàn)一內(nèi)容，溶液顏色的變化與實(shí)驗(yàn)一相同。,一、 緩沖溶液的概念,實(shí)驗(yàn)三： 取試管三支，各加入0.5mol/L醋酸和0.5mol/L醋酸鈉的

3、混和溶液10m1，再各加入甲基橙指示劑2滴、搖勻，三支試管溶液均呈橙色。 第一支試管留作對照， 在第二支試管中逐滴加入0.5mo1/L鹽酸共約10滴左右，搖勻，與第一支試管溶液的顏色進(jìn)行比較 在第三支試管中逐滴加入0.5mo1/L氫氧化鈉溶液共約10滴左右，搖勻，與第一支試管溶液的顏色進(jìn)行比較 觀察到這三支試管中溶液的顏色沒有什么大的差別，即溶液的pH沒有發(fā)生顯著變化。,一、 緩沖溶液的概念,實(shí)驗(yàn)證明： 在水中或氯化鈉溶液中，當(dāng)加入少量的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿時(shí)，水或氯化鈉溶液的pH會(huì)發(fā)生很大的變化。 由醋酸和醋酸鈉組成的混和溶液具有抵抗酸和堿的能力，加入少量的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿時(shí)，溶液的pH基本不變。,一、 緩

4、沖溶液的概念,緩沖作用(buffer action)： 能抵抗外來少量酸或堿而保持溶液的pH幾乎不變的作用。 緩沖溶液(buffer solution)： 具有緩沖作用的溶液。 緩沖對或緩沖系： 具有緩沖作用的兩種物質(zhì)。,二、緩沖溶液的組成,1弱酸及其對應(yīng)的鹽； HAc-NaAc、 H2CO3 NaHCO3、 H2CO3 KHCO3、 H3PO4NaH2PO4、 H3PO4 KH2PO4、有機(jī)酸有機(jī)酸鹽等。 2弱堿及其對應(yīng)的鹽； NH3H2O NH4Cl 3多元弱酸的酸式鹽及其次級鹽 NaHCO3 Na2CO3、 KHCO3 K2CO3、 NaH2PO4 Na2HPO4,一個(gè)共軛酸堿體系,三、

5、 緩沖作用的原理,1弱酸及其對應(yīng)鹽的緩沖作用原理 （HAc NaAc） 抗酸成分： Ac-（主要來自NaAc） 抗堿成分：HAc,三、 緩沖作用的原理,2 弱堿及其對應(yīng)鹽的緩沖作用原理： (NH3H2O-NH4Cl) 抗酸成分：NH3 抗堿成分： NH4+ （主要來自NH4Cl）,三、 緩沖作用的原理,3多元酸的酸式鹽及其對應(yīng)的次級鹽的緩沖作用原理 NaHCO3-Na2CO3 抗酸成分： CO32-（Na2CO3） 抗堿成分： HCO3-（NaHCO3）,三、 緩沖作用的原理,3多元酸的酸式鹽及其對應(yīng)的次級鹽的緩沖作用原理 NaH2PO4-Na2HPO4,四、 緩沖溶液pH的計(jì)算,1、弱酸及其

6、對應(yīng)的鹽組成的緩沖溶液 實(shí)際工作中，配制時(shí)以等濃度的酸、鹽溶液以不同體積混合，則公式可轉(zhuǎn)變?yōu)椋?四、 緩沖溶液pH的計(jì)算,溫度對緩沖溶液pH的影響： T,Kw,pKw,從而使pH,25時(shí)，,2、弱堿及其對應(yīng)鹽組成的緩沖溶液,四、 緩沖溶液pH的計(jì)算,例若在50ml 0.1mol/L HAc和NaAc緩沖溶液中，加入1mol/LHCl 0.05mL，計(jì)算pH如何改變？已知K(HAc) =1.76105。 解： （1）在加HC1之前，緩沖溶液pH的計(jì)算：HAc=NaAc=0.1mol/L,四、 緩沖溶液pH的計(jì)算,（2）在加入HCI溶液后緩沖溶液pH的計(jì)算： 由于加入HCl，它所電離出來的H+與緩

7、沖溶液中的Ac結(jié)合生成了HAc分子，溶液中的Ac降低，HAc 增加。即： HAc=0.1 + 0.001=0.101（molL） Ac=0.1- 0.001=0.099（molL）,四、 緩沖溶液pH的計(jì)算,例2 若在50mL0.1mol/LHAc和0.1mol/L NaAc緩沖溶液中，加入0.05mL1mol/LNaOH溶液，計(jì)算pH如何改變？ 由于加入NaOH溶液，它所電離出來的OH與緩沖溶液中的H+結(jié)合生成了水，溶液中HAc降低，Ac增加。即： HAc= 0.1- 0.001=0.099（molL） Ac= 0.1 + 0.001=0.101（molL）,四、 緩沖溶液pH的計(jì)算,例3

8、在25時(shí)取0.08mol/LHAc溶液與0.2mol/L NaAc溶液以等體積混和，計(jì)算該緩沖溶液的pH。已知： HAc的K(HAc)=1.76X105 解：混和后，溶液中：,四、 緩沖溶液pH的計(jì)算,例4 求在90ml含NH3H2O和NH4Cl各為 0.1mo1/L的緩沖溶液的pH。 己知：NH3H2O 的Kb=1.76105 解： 例5 在上述緩沖溶液中若分別加入10mL 0.01mol/L HCI和0.01mol/L NaOH溶液，求溶液的pH各為多少？（設(shè)溶液混和時(shí)體積有加和性） 解：加入10mLHCI或NaOH溶液的總體積為： 90mL + 10mL=100mL,四、 緩沖溶液pH的

9、計(jì)算,（1）加入10mL0.01mol/L HCI后，,cb=0.1,+0.01,= 0.091(mo1/L）,cs=0.1,0.01,=0.089 (mo1/L),=14 4.75 + 0.01=9.26,pH=144.75 + lg,四、 緩沖溶液pH的計(jì)算,（2）加入10mL0.01mol/LNaOH后，,五、 緩沖溶液的配制,1選擇緩沖對：pKapH,或pH14-pKb 2按所要求的pH，根據(jù)pH計(jì)算公式計(jì)算出鹽/酸 （或堿/鹽） ；若Cs=Ca (或Cs=Cb)時(shí),可求出體積比Vs/Va(或Vb/Vs)； 3考慮適宜的緩沖范圍（緩沖容量）： 一般選擇濃度范圍為： 0.05mol/L-

10、0.5mol/L; 4用pH計(jì)（儀器）校正；,表5一2 幾種常用緩沖溶液中弱酸的pKa 緩沖溶液的組成 作為弱酸的pKa 緩沖范圍 HAcNaAc 4.75 3.75.6 KH2PO4Na2HPO4 7.2 5.88.0 NaHCO3Na2CO3 10.3（pKa2） 9.211.0 NH3H2ONH4Cl 9.25（14-pKb）8.410.3,五、緩沖溶液的配制,五、 緩沖溶液的配制,例1如何配制pH=5.0，具有中等緩沖能力的緩沖溶液1000mL？ 解：（1）選擇HAc一NaAc緩沖對 （2）根據(jù)要求具有中等緩沖能力，并考慮計(jì)算和配制方便，選用0.1mo1/L 的HAc和0.1mol/L

11、NaAc來配制； 即VNaAc=1.78VHAc V(總)= V(NaAc) + V(HAc)=1000mL 1.78V(HAc) + V(HAc)=1000mL 可求得V(HAc)= 359mL， V(NaAc)=1000mL359mL=641mL 將兩者按此體積混和即得pH=5.0的緩沖溶液。,，,五、 緩沖溶液的配制,在配制一定pH的弱酸及弱酸強(qiáng)堿鹽的緩沖溶液時(shí)，也常在一定量的弱酸溶液中，加入一定量的強(qiáng)堿，中和部分弱酸（即生成弱酸強(qiáng)堿鹽），以得到要求配制的緩沖溶液。 例如: 在HAc溶液中加入適量NaOH溶液也可得到緩沖溶液。 例2 現(xiàn)欲配制pH=5.10的緩沖溶液，試計(jì)算在50mL的0

12、.1mol/LHAc溶液中加入0.1mol/L NaOH溶液若干毫升？,五、 緩沖溶液的配制,解： 設(shè)需加的NaOH溶液X毫升，則加入NaOH的物質(zhì)的量為0.1Xmmol；V為配成的緩沖溶液的總體積,則 ， 解方程得 x =34.6 答：在50mL 0.1mol/L HAc溶液中加入34.6mL 0.1mol/L NaOH溶液，即可得到pH=5.10的緩沖溶液。 。,測量體液的pH時(shí)，需用一定pH的緩沖溶液作比較來加以測定； 微生物的培養(yǎng)，組織切片和細(xì)菌的染色都需要一定pH的緩沖溶液； 研究生物體內(nèi)的催化劑酶的催化作用，也需要在一定pH的緩沖溶液中進(jìn)行； 許多藥物也常需要在一定pH的介質(zhì)中才能穩(wěn)定。 人體的血液或其它體液中的化學(xué)反應(yīng)，都必須在一定的pH條件下進(jìn)行，所以要依靠存在于體液中的各種緩沖對來使它們的pH保持恒定。,六、 緩沖溶液在醫(yī)藥上的意義,。,例如血液的pH總是維持在7.367.4