第二章缓冲溶液,指示剂3.pptVIP

2.5 酸碱缓冲溶液(buffer solution) 1 酸碱缓冲溶液定义与种类 2 缓冲溶液pH值的计算 3 缓冲指数 4 缓冲容量 5 缓冲溶液选择的原则 缓冲溶液的定义与种类 定义:对溶液pH值起一定稳定作用的溶液(如加少量的酸、碱或者适当稀释，溶液pH值变化不大) 分类: ①　弱酸 —— 共轭碱 HAc－NaAc; NH3－NH4Cl; 氨基乙酸－HCl; 氨基乙酸－NaOH; 邻苯二甲酸氢钾－HCl ② 高浓度的强酸或者是强碱 　　　强酸 pH ＜2 强碱　pH＞12 酸碱缓冲溶液作用机制 ①HA = A－ + H+ ↑ ↑ OH－ H+ 加入碱：OH－ + HA →A－ + H2O 加入酸：　H+ + A－ → HA 因此这种溶液可以将pH值控制在一个较窄的范围内，同时具有抗稀释作用。 ② 高浓度的强酸或者是强碱溶液由于H+或OH－浓度本来就很高，外加少量的酸或碱不会对溶液的酸度产生太大影响。但这类缓冲溶液不具有抗稀释作用。 稀释：H+浓度降低，促使HA解离解离，产生新的H+弥补这一影响。 2.5.1 缓冲溶液pH值的计算 ㈠ 一般缓冲溶液pH的计算 (弱酸－共轭碱 HA－A-型) Ca mol·L－1 HA Cb mol·L－1 NaA 换一种思路用物料平衡与电荷平衡 物料平衡： [HA] + [A－] = Ca + Cb 　　　式⑴ [Na+] = Cb 　　　式⑵ 电荷平衡：[H+] + [Na+] = [OH－] + [A－] 　　式⑶ 将式⑵代入式⑶可得到　　[A－] = Cb + [H+]－[OH－] 式⑷ 将式⑷代入式⑴可得到　　[HA] = Ca－[H+]+ [OH－]　 式⑸ 第二种方法：经典方法由质子条件推导，结果一样。 参考水准H2O和HA：[H+] + Cb = [OH－] + [A－] 可得　[A－] = Cb + [H+]－[OH－] 参考水准H2O和A－：[H+] + [HA] = [OH－] + Ca 可得　[HA] = Ca－[H+]+ [OH－]　 ∵　KaHA = ∴ [H+] = 将式⑷、式⑸代入此式可得到 [H+] = 精确式 合理简化的情况 　①　酸性 (pH≤6) 此时[H+] [OH－] 忽略[OH－] 可得到 [H+] = 近似式I ② 碱性 (pH≥8) 此时[OH－] [H+] 忽略[H+] 可得到 近似式II ③ 酸性 (pH≤6) 并且　Ca≥20[H+] Cb≥20[H+] 或者碱性　(pH≥8)　　并且　Ca≥20[OH－] Cb≥20[OH－] [H+] = 　最简式 pH = PKa + lg P57公式(2－33) [H+] = 最简式: 例题：求0.10 mol/L NH4HF2 溶液的pH。 0.10 mol/L NH4HF2 0.10 mol/L NH4F + 0.10 mol/L HF 体系中的酸：NH4+，HF； 体系中的碱：F- 解: 缓冲体系： 说明:当溶液的PH≤2或PH≥12时,应考虑使用近似式.习题9,10 常用 具体计算步骤： ①　先用最简式近似计算出[H+] ② 根据判断标准选取相应公式，如果判断结果不是采用最简式，那么需要采用相应公式重新计算。如果判断结果就是采用最简式，则不必在进行计算。 　注意：这是正规的计算方法，一些题要求没有这么严格，就用最简式进行计算。 例题：北大二版P81(例3.13、例3.14) ㈡ 标准缓冲溶液pH的计算 标准缓冲溶液：用来较正pH计已知准确PH值的缓冲溶液。 常见的标准缓冲溶液：P62(表2－1) 硼砂在溶液中的反应　B4O72－ + 5H2O = 2H3BO3 + 2H2BO3－ pH的计算方法：①　判断属于那类溶液。②确定合适的计算公式。 计算时要考虑离子强度I的影响。一是要计算H+活度aH+的pH值，二是要区分活度常数和浓度常数。否则计算结果和实测值相差较大。 例题1(酸式盐类标准缓冲溶液)：北大二版P92(例3.19)。 一般用最简式[H+]= 。根据浓度和活度的关系 aH+= ，在代入浓度常数 和活度常数 的转换关系式。最终可得到aH+= ，再计算离子强度I，计算活度系数 ，代入公式就可算出结果。 注意不能直接应用公式的活度形式aH+＝ 例题2(共轭酸碱对类标准缓冲溶液)：P58(例23) 　　　注意可以直接应用公式的活度形式 aH+＝ ，再用浓度和活