缓冲溶液

2 9 1000 50 1000
58.5 2
180 2
154 139 293mmol.L1
是等渗溶液，渗透压为：
2938.314 (273 37) 103 755kPa
23:48
• P5：3、此渗析液的渗透浓度为 110 950 2 350 2 10 2 10 3 1.7 1000 3 71 40 2805.6mmol.L1 是高渗溶液。
23:48
• P22：5
c(OH ) 0.0051.8105 3.0 104 mol.L1
Q (3.0 104 )2 0.01510 9.01011 15
Q Ksp
•
有沉淀产生！
23:48
• P22：6 • P22：7
H2S 2H S 2
0.01 (1 0.042) c(H ) 0.01 0.042 4.2 104 mol.L1
• P22：4
c(OH ) 1.79 105 0.2 1.89 103 mol.L1 POH 3 lg1.89 2.72 PH 14 2.72 11.28
0.0110 0.0110

4.74
• 加入少量盐酸，缓冲溶液pH改变很小。
23:48
• 例3-2：
若在90ml的纯水中加入10ml的0.010mol.L1HCl, 溶液的PH为多少?
解: PH=3
23:48
3.3缓冲容量与缓冲溶液的配制 3.3.1缓冲容量
• 缓冲能力的强弱，可用缓冲容量β表示。
血液中存在一系列缓冲系： 血浆中： H2CO3--NaHCO3 ， Na2HPO4-NaH2PO4等 红细胞中：KHb-HHb（血红蛋白）， KHbO2－HHbO2, KHCO3-H2CO3等． 即：血液中最主要缓冲对是： H2CO3--HCO3-
23:48
• 在这些缓冲系中，碳酸氢盐缓冲系（H2CO3--
• 应该指出，由实验测得的pH与缓冲液pH的公式 计算的pH稍有差异，这是由于计算公式中忽略了 溶液中各离子、分子间的各种影响所致。
23:48
• 例3-5：
配制1.0L的PH=5.00,c(HAc)为0.20mol.L1的缓冲溶液,
问需多少NaAc.3H
O晶体?需用多少2.0mol.L1HAc
不变 皱缩
23:48
• P6：8（1）
•
8（2）
•
8（3）
8（4）
23:48
• P22：2（1） c(OH ) 0.56 / 56 0.01mol.L1
POH lg 0.01 2.0
• 2（2）
PH 14.0 2.0 12.0
c(NH3 )

34 17 0.5
本章小结
• 明确缓冲溶液的组成，缓冲作用的原理。 • 掌握缓冲溶液pH值的计算、配制。 • 熟悉缓冲容量的定义和影响因素。 • 了解缓冲溶液在医学中的意义。
23:48
前三章习题参考答案
• P5：1、
0.0800600 0.0600900
1
c
0.0680mol.L
1500
• P5: 2.渗透浓度：
• 缓冲容量是指使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)。
•
Δn
•
β = ———
•
|ΔpH|
• Δn为单位体积缓冲液的pH改变ΔpH个单位所加入酸或
碱的物质的量。β总是正值，单位为mol·L-1·pH-1
23:48
影响缓冲容量的主要因素
• 缓冲容量取决于缓冲液的总浓度及缓冲比。 • （缓冲比：共轭碱与共轭酸的浓度比） • 1、总浓度
• 公式的应用见课本25页例3-1，例3-2。 例3-3不作要求。
23:48
例3 1: 在90ml0.1mol.L1HAc 0.1mol.L1NaAc缓
冲液中, 加入10ml0.01mol.L1HCl, 求溶液的PH值。
解PH1 4.75
PH 2

4.75 lg
0.1 90 0.1 90
M M 57736g.mol 1
23:48
• P6：6
n 0.16 0.00299mol 2.99mmol 53.5
c 0.00299 / 0.02 0.15mol.L1
• P6：7 •
•
7 21000 239mmol.L1 58.5
10 21000 342mmol.L1 58.5

4.0mol.L1
c(OH ) Kbc 1.76105 4.0 8.4103 mol.L1
POH lg 8.4103 3.0 lg 8.4
2.08
PH 11.92
23:48
• P22：2（3）c(H )
Kac
1.0 1014 0.02 1.79105
• 溶液的缓冲比大于10/1或小于1/10时， 则溶液的缓冲容量极小，一般认为没有缓 冲能力。
23:48
• 当缓冲比为 1/10时，pH=pKa-1；
•
10/1时，pH=pKa+1。
• 若缓冲比在1/10至10/1之间时，即溶液的pH在 pKa-1和pKa+1之间时，溶液具有较大的缓冲能力。
• 化学上把具有缓冲作用的pH值范围，即
lg Ka 6.301
Ka 5.0 107
5.0 4.75 lg 125 6V
lg 125 0.25 6V
125 1.778 6V V 113ml
• P28：3
23:48
m(HAc) 11 60 60g
m(NaOH )
4.0 4.75 lg
40
2
?
解:5.00=4.75+lg c( Ac ) c(HAc)
lg
c( Ac ) c(HAc)

0.25
c( Ac ) 1.75 0.20 0.35mol.L1
m(NaAc.3H2O) 0.35136.11 48g
V (HAc) 0.201 0.1L 2.0
称取48
共轭碱
缓冲溶液中同时含有足够量的共轭酸和共 轭碱，并存在质子转移的平衡，故能抵抗外 加少量强酸或强碱，使溶液的pH值基本保持 不变。
外加少量强酸，共轭碱起作用。
外加少量强碱，共轭酸起作用。
23:48
3.2 缓冲溶液的pH值
• 缓冲溶液中存在下列平衡：
HA + H2O
H3O+ + A-
Ka
(HA )
c(I )3 4.57 1013 mol.L1
c(I )1 c(I )3 c(I )2
• 沉淀顺序： Ag Hg22 Pb2
23:48
• P28：1 P28：2
23:48
6.0


lg
Ka

lg
0.05 10 0.05 20
6.0 lg Ka 0.301
HCO3-） 在血液中浓度很高，对维持血液正常pH 值的作用很重要。
• 其中的共轭酸（H2CO3）起抗碱作用，共轭碱 （HCO3-）起抗酸作用，使pH值保持正常。
•
CO2(溶解)+H2O
H++ HCO3-
PH PKa lg c(HCO3 ) c(CO2 )
6.1 lg 20 7.4
23:48
• P5：4（1） 191000 2 336mmol.L1
113
• 4（2） 12.51000 2 300mmol.L1
84
• 4（3） 5.751000 2 3400mmol.L1
169 0.02
• P5：5 0.432 10.0 8.314(273 27)
23:48
人体血液的pH维持在7.35-7.45狭小的范围内的 原因：
1.碳酸氢盐缓冲系（H2CO3--HCO3-）的存在缓冲较 强的酸（乳酸等）或外来的碱。
2.肺部的呼吸：使人体产生的二氧化碳通过血红 蛋白和氧合血红蛋白的运输作用，通过肺部排出体外。
3.肾脏的调节作用可补充减少的共轭碱 。
23:48
缓冲比一定时，缓冲液的总浓度越大，溶液中 抗酸抗碱的成分越多，缓冲容量越大。 • 2、缓冲比
当总浓度一定时，缓冲容量以缓冲比等于1（即 c(共轭碱)=c(共轭酸)）时为最大。此时溶液
pH=pKa
23:48
• 当溶液的缓冲比与1偏离愈远，则pH值 与pKa的偏差也随着增大，溶液的缓冲容 量也随着减小。
g
NaAc.3H
O,溶解于少量水中,再加入
2
100ml2.0mol.L1HAc,用水稀至1.0L.
23:48
3.4 缓冲溶液在医学中的意义
• 体液pH的维持、微生物的培养等离不开缓冲液。 • 正常人体血液的pH为:7.35-7.45，否则酸中毒或碱中毒。 • 正常人血浆pH值相当恒定。血液是一种很好的缓冲溶液。
c(S 2 )

Ka1 Ka2 c(H2S ) c(H )2
8.0108 1014 0.1 9.91022 mol.L1 0.32
Q 1.0107 1.52 1010 2.251017 Ksp
•
有沉淀产生！
23:48
• P22：8
0.1 107.9
第三章 缓冲溶液
3.1缓冲溶液的组成及其作用
能抵抗外加少量强酸、强碱，而保持其pH值基本不变的 溶液称作缓冲溶液。缓冲溶液对强酸强碱的抵抗作用叫缓 冲作用。
缓冲溶液通常由抗酸和抗碱两种成分组成，合称为缓 冲系或缓冲对。
• 如：NaH2PO4—Na2HPO4缓冲溶液中：
•
H2PO4-—HPO42-是一对缓冲对（共轭酸碱对）
1 m(NaOH )
•
抗碱成份----抗酸成份
•
NaH2PO4----Na2HPO4
23:48
• (3)弱碱及其对应的盐
抗酸成份----抗碱成份
•
NH3.H2O----NH4Cl
• 三种类型缓冲溶液的缓冲系其本质均为共
轭酸碱体系。
23:48
缓冲溶液作用原理
缓冲溶液中质子转移平衡通式：
HA + H2O
共轭酸
H3O+ + A-
• （2）适当的总浓度，通常在0.05-0.20mol·L-1之 间，缓冲容量在0.01-0.1之间．
23:48
• （３）缓冲对选定后，按要求pH，利用缓冲液pH 公式计算所需共轭酸碱的量。为方便计算，常采 用相同浓度的共轭酸和共轭碱。
• （４）按计算的共轭酸碱的量混合即得所需的缓 冲溶液，必要时用pH计进行校正。
c(I
)1

8.531017
c(I )1 9.19 1014 mol.L1
0.1 207.2

c
(
I

) 22

9.8 109
c(I )2
9.8 109 207.2 0.1
ห้องสมุดไป่ตู้
4.51103 mol.L1
0.1 401.2
c(I )32

5.2 1029

c(H3O ) c(A c(HA )
)
c(H
)

Ka

c(共轭酸) c(共轭碱)
pH


lg
c(H
)


lg
Ka

lg
c(共轭酸 ) c(共轭碱 )

pKa

lg
c(共轭酸) c(共轭碱)
23:48
pH pKa
PH PKa


lg
lg
cb cnba
na
亨德森-哈塞尔巴赫方程式，简称为亨德 森（Henderson）方程式。
3.34 106 mol.L1
PH 6.0 lg 3.34 5.48
•
P22：2（4） PH

1 2
( Pka 2

Pka3 )
1 (7.2112.32) 2
9.77
23:48
• P22：3 Ka 0.01 0.042 0.01 0.042 1.85105
• pH=pKa±1 称为缓冲溶液的缓冲范围。
23:48
3.3.2缓冲溶液的配制
• 配制一定pH的缓冲液时，为使所得溶液具有较好 的缓冲能力，应注意以下原则：
• （1）适当的缓冲对。缓冲液的pH包含在所选缓冲 对的缓冲范围内，即缓冲溶液的pH应在pka±１的 范围内，且pka尽量接近要配制的缓冲液的pH，保 证缓冲液有较大的缓冲能力。
•
H2PO4-是共轭酸，是抗碱成份。
•
HPO42-是共轭碱，是抗酸成份。
23:48
缓冲对分类：
• 根据缓冲对的组成不同，缓冲溶液可分为以下三 种类型：
• (1)弱酸及其对应的盐
• 抗碱成份----抗酸成份
•
HAc----NaAc
•
H2CO3----NaHCO3
• (2)多元酸的酸式盐及其对应的次级盐