第二章缓冲溶液

（2）加NaOH时的缓冲容量：在1L缓冲溶 液中加入0.005mol NaOH，则：
Δb 0.005mol L1
例2-4的计算结果是：△pH=0.07 代入（2·10）式，得
β 0.005/0.07 0.071 mol L1 pH1
（二）影响缓冲容量的主要因素 1. 缓冲溶液总浓度 当缓冲比一定时，缓冲
pH pKa lg VB VHB
利用此式，只需按共轭酸碱溶液体积的比值配制 缓冲溶液。
例2-7用0.10mol·L-1 HAc和0.10mol·L-1NaAc溶液 配制pH=4.95的缓冲溶液100ml，计算所需两溶 液的体积。 解：已知：[HB]=[B-]=0.10mol·L-1
pKa 4.75 pH 4.95 VHB VB 100 ml
（3）为了使缓冲溶液具有较大的缓冲容量，应
尽量使缓冲比接近于1。实际工作，常常使用相
同浓度的共轭酸、碱溶液配制。设缓冲溶液的
总体积为V总，共轭酸的体积为VHB、共轭碱的体 积为VB-，混合前共轭酸、碱的浓度均为c，则：
HB cVHB
V总
B cVB V总
代入（2·8）式，得
pH pKa lg cVB /V总 cVHB / V总
7.2 (pKa2) 5.8 ～8.0
9.2
8.0 ～
H3BO3 —NaOH
10.3
10.0
NaHCO3 —Na2CO3
(pKa2)
9.2 ～
11.0
二、缓冲溶液的配制 配制一定pH值的缓冲溶液，应按下列 原则和步骤进行： （1）选择适当的缓冲对，使所选缓冲 对中共轭酸的 pKa 与欲配制的缓冲溶液 的pH值尽可能相等或接近，偏离的数值 不应超过缓冲溶液的缓冲范围。
溶液的总浓度愈大，缓冲能力就愈大。在一定范 围内稀释时，缓冲容量也减小。
2. 缓冲比 当缓冲溶液的总浓度一定时，若 [共轭碱]／[共轭酸]= 1，则缓冲容量最大。此时， 溶液的 pH= pKa 。缓冲比离 1愈远，pH 值偏离 pKa愈远，缓冲容量愈小。
实验和计算表明，当缓冲比在1／10和10／1 之间时，即溶液的pH值在pKa-1和pKa+1之间时， 溶液具有较大的缓冲能力。在化学上把具有缓冲 作用的 pH 值范围，即pH=pKa±1称为缓冲溶液 的缓冲范围。表 2-2 列出的是几种常用缓冲溶液 中共轭酸的pKa及缓冲系的缓冲范围。
缓冲溶液的组成
作为弱酸的 缓冲范围 pKa
HCl-KCl
强电解质 1.2～2.2
ຫໍສະໝຸດ Baidu
H2C8H4O4(邻苯二甲酸)-
2.9(pKa1) 2.2 ～4.0
NaOH
5.4(pKa2) 4.0 ～5.8
KHC8H4O4(邻-苯二甲酸氢钾)-
NaOH
4.75 3.7 ～5.6
HAc—NaAc KH2PO4 —Na2HPO4
例2-6试求例2-4中加强酸（HCl）或强碱 （NaOH）时该缓冲溶液的缓冲容量。 解： （1）加HCl时的缓冲容量：在1L缓
冲溶液中加入0.005mol的HCl，则
Δb 0.005mol L1
例2-4的计算结果是：△pH=0.06 代入（2·10）式， Δb 得
ΔpH
β 0.005/0.06 0.083 mol L1 pH1
例2-8现欲配制pH=5.0的缓冲溶液，试计算 在50ml 0.10mol·L-1HAc溶液中加入0.10mol·L-1 的NaOH溶液多少毫升？ 解：设需加入的NaOH溶液为xml，则加入
NaOH的物质的量为0.10x(mmol)，生 成的NaAc的物质的量也是0.10x(mmol)， 那么，全部中和NaOH后剩余的HAc的 物质的量为(0.10×50－0.10x)(mmol)。
定义：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）， 称为该缓冲溶液的缓冲容量。
Δb
ΔpH
式中△b为单位体积缓冲溶液的pH值改变 △pH 个单位时所加一元强酸或一元强碱 的物质的量。缓冲容量均为正值。通常缓 冲容量的单位为mol·L-1 ·pH-1 。
代入（2.11）式，得 4.95 4.75 lg VB 100 VB 1.58 VB 100 VB
故 VB 61.2ml VHB 100 61.2 38.8(ml)
即取0.10mol·L-1HAc38.8ml和0. 10mol·L-1 NaAc61.2ml混合可得pH=4.95的缓冲液 100ml。
可得到pH=5.00的缓冲溶液。 应该指出，用缓冲方程式计算得到pH
值与实验测得的pH值是稍有差异的，可用 pH计进行校正。
配制缓冲溶液也可按照现成的配方进
行配制，在医学上广泛使用的缓冲溶液的
例如，配制 pH值为4.8的缓冲溶液，可 选择HAc-NaAc缓冲对，因为HAc的 pKa=4.75。又如配制pH值为5.2的缓冲溶 液，应选择KHC8H4O4-KNaC8H4O4缓冲 对，因为KHC8H4O4的pKa=5.4，与欲配 制缓冲溶液的pH值(5.2)最接近。
（2）要有一定的总浓度， 一般在0.05mol·L-1～0.20mol·L-1 之间较宜， 其相应的β值在0.01～0.1之间。
已知：pKa=4.75 pH=5.00 代入（2·9）式，得
5.00 4.75 lg
0.10x
0.10 50 0.10x
0.25 lg x 50 x
1.78 x 50 x
x 32.00ml
所以，在50ml 0.10mol·L-1HAc溶液 中
加入32.00ml 0.10mol ·L-1NaOH溶液， 即
另外，也常采用在一定量的弱酸溶液中，加 入一定量的强碱，中和部分弱酸（即生成弱酸的 共轭碱）的方法，必须明确两个问题： （1）弱酸的物质的量（ mol或mmol）必须多于 强碱的物质的量（ mol或 mmol ）。 （2）反应时被中和弱酸的物质的量等于强碱的 物质的量，也等于生成的共轭碱的物质的量，这 样剩余的弱酸与生成的共轭碱组成缓冲对。