医学基础化学—缓冲溶液第四节

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2018/3/8
补例2
•解题思路: • (1) 选择HAc 最好（配制pH=4.75的缓冲溶液，pka=4.75）
(2) 设需要HAc为x mol , NaOH为y mol HAc + NaOH = NaAc + H2O 由等物质的量规则知:[HAc]=x –y [Ac-]=y ; 又知,缓冲溶液的浓度为1mol· L-1 ,所以有,[HAc]+[Ac-] =1 mol · L-1 y 故有
4.74 pk lg a xy x y 1
解得,x = 1.0 mol y = 0.5 mol ;HAc 、NaOH 的质量分别为60g、20g
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补例3
解题思路:
(1) 配制pH=5.00的缓冲溶液，[H+] =1.0 ×10-5 mol· L-1 由 得 Cs k Ca 1.76 10 5 0.2 Ca 故NaAc· 3H2O 的质量为：0.352×136×0.500=23.94（g） (2) 设需要6 mol Hac溶液为x ml 则，6.0 ×x = 0.2 ×500 ，x =16.67 ml
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第四节 缓冲溶液的配制
【内容提要】一内容
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3.4 缓冲溶液的配制Designing and Preparation ofBuffers （1）缓冲溶液的配制规则 (Preparing Principle of Buffer Solution)
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3.4 缓冲溶液的配制Designing and Preparation ofBuffers
Example 3: We want to prepare a buffer solution of pH =5.10,calculate the volume of 0.1mol/L NaOH we should add in the solution of 100ml 0.1mol/L HCl ? buffer system: HAc/Ac-, p K a = 4.75 HAc + OH- → Ac - + H2O Added n N a OH = produced n Ac- = neutralized n H Ac Suppose add x ml NaOH , n Ac- = 0.1 x n H Ac= 0.10×100 – 0.1 x pH = p K a + log (n Ac-/ n H Ac) 5.10 = 4.75 +log [0.10 x/(0.10×100 – 0.1 x)] x = 69.1 ml take 69.1 ml 0.10 mol/L NaOH solution,add to the 100 ml 0.1mol/L HAc solution, then, mixed completely. You got a buffer solution of pH 5.10 .
1
的缓冲溶液? 补例3:欲配制500mLpH=5.00缓冲溶液,若原始溶液中HAc浓度为 0.2mol· L–1,需加入NaAc· 3H2O多少克?(忽略体积变化)若 用6.0 mol· L–1 HAc溶液配制原始溶液需多少毫升?配制 时如何具体操作?(K a=1.76×10
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匀,即可得到一定pH值和一定体积的缓冲溶液.
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3.4 缓冲溶液的配制Designing and Preparation ofBuffers
(2)缓冲溶液的配制: (2.1)以相同浓度的共轭酸和共轭碱来配制:
先配制出相同浓度的共轭酸和共轭碱溶液,然后根据缓冲 溶液的pH计算公式计算出所需的共轭酸和共轭碱的体积数混 合,就可以得到要配制的缓冲溶液. 设需配制溶液的总体积为V ,共轭酸的体积为VA 和共轭碱VB,混合溶液的浓度为C,
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3.4 缓冲溶液的配制Designing and Preparation ofBuffers
根据Henderson-Hasselbaleh方程式配制的缓冲 溶液的pH是近似的*。 为了能准确而又方便地配制所需pH的缓冲溶液， 科学家们经过精密细致的研究，制订了许多配制准 确pH缓冲溶液的配方，根据这些现成的配方进行配 制，就可得到所需pH的缓冲溶液。
例1.如何配制pH=5.00,具有中等缓冲能力的缓冲溶液100mL? 解: (1)选择合适的缓冲系, HAc- Ac(2)选总浓度:所配制的缓冲溶液是中等缓冲能力,总浓度可选 0.1mol·L –1 (3)计算所需HAc、NaAc的量。 [Ac] 100－VA pH = p K a + log --------- = 4.75+log--------- = 5.00 [HAc] VA 计算得, VA = 36.00mL ,VB = 64.00mL.
则,
c VA [A]= ------V
c VB [B]= ------V
VB = V－ VA
VB V－ VA pH = p K a + lg ------ = p K a +lg--------VA VA
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3.4 缓冲溶液的配制Designing and Preparation ofBuffers
pH= 5.2 buffer solution,
HAc-NaAc, pKa=4.75
KOOCC6H4COOH - KOOCC6H4COONa, pKa=5.4
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3.4 缓冲溶液的配制Designing and Preparation ofBuffers
• 由
[Base] pH pk lg 得 a [Acid]
0.1z 5.00 4.75 lg 0.5 - 0.1z
• 解得· z = 32.0 ml • 在50.0 mlHAc 溶液中加入32.0 ml 0.1 mol· L-1NaOH溶液,然后混合、摇匀 即得pH=5.00 的缓冲溶液。
[H ] k a Cs
a
[H ]
1.0 10 5
(3) 称取的质量分别为23.94g NaAc· 3H2O于烧杯中,加入少量的蒸馏水溶
解,再加16.67 ml 6 mol· L-1 HAc 溶液,加蒸馏水至500ml ,摇匀即可得 到pH=5.00 ml的缓冲溶液.
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3.4 缓冲溶液的配制Designing and Preparation ofBuffers
补例1:欲配制pH=5.00缓冲溶液,计算在50mL0.1mol· L–1 HAc溶 液应加入0.1mol· L–1 NaOHmL溶液若干毫升? 补例2:已知,25℃时,HAc的K a = 1.76×10 –5 , H2CO3的K a1=1.76×10 –7 , H3PO4的K a1=1.76×10 –3 , 问:配制pH = 4.75 的缓冲溶液选用哪种酸最好?计算需要要 这种酸多少克与NaOH多少克才能配制1L总浓度为1mol· L–
(1) 选择合适缓冲系：(Choose the suitable buffer system)
pH=4.2 buffer solution,
HAc - NaAc, pKa=4.75,
buffer range:
3.7-5.6
要有多种缓冲系可供选择，则应该尽可能选择更接近欲配制的 pH值缓 冲系，这样的缓冲溶液的缓冲比尽量等于1，使得缓冲能容量最大。
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设1000ml 总浓度为0.1mol· L-1的缓冲溶液需1.00mol· L-1 HPr为 x ml
则 0.1×1000 = 1.00x x = 100(ml) 加入丙酸的物质的量为：100×1=100 mmol
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3.4 缓冲溶液的配制Designing and Preparation ofBuffers
2. 要有适当的总浓度:Choose the suitable total concentration
一般缓冲溶液总浓度在0.05 ～ 0.2 mol· L
–1
，缓冲容量为
0.01 ～ 0.1之间.(总浓度太低，缓冲容量过小，总浓度太
高，离子强度太大，配制的缓冲溶液的pH值必须校正。)
3. 根据所要求的pH值和所选用缓冲系中的共轭酸的pKa, 计算各种缓冲成分所需的量. 4. 按照计算结果,将所需的共轭酸和共轭碱溶液混合均
,MNaAc· H2O)
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补例1
•解题思路: • 混合溶液中的反应: HAc + NaOH = NaAc + H2O • 由等物质的量规则知:被中和的HAc的物质的量=生成的NaAc的物质的量= 被加入的NaOH的物质的量 • 设需加入NaOH的体积为z ml,5.00 则加入 NaOH 0.1z 的物质的量为0.1z mol,配制成 4.75 lg 0.5 - 0.1z 缓冲溶液的总体积为V ml,其值等于(50 + z) ml • 所以[Ac-] = 0.10 z/ V (mol· L-1) • [HAc]= (0.5-0.1z)/ V (mol· L-1)
解:
14 1 . 0 10 10 K a ( NH 4 ) 5 . 6 10 1.8 10 5
即：pKa＝9.25