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3.4 缓冲溶液 3.4.1 缓冲溶液的定义与种类 3.4.2 缓冲溶液的pH计算 3.4.3 缓冲容量、缓冲指数、及有效缓冲范围 3.4.4 缓冲溶液的选择 3.4.5 标准缓冲溶液 3.4.1 缓冲溶液的定义与种类 3.4.2 缓冲溶液的pH计算 共轭体系质子平衡式 例题 求0.10 mol/L NH4HF2 溶液的pH。 3.4.3 缓冲容量、缓冲指数与有效缓冲范围 buffer capacity buffer index  buffer intensity buffer value The definition of buffer capacity (Kellner) Buffer capacity is defined as the number of moles of strong acid or base required to change the pH of 1 L of buffer solution by one pH unit. 影响缓冲指数的因素讨论： 推导过程 影响缓冲指数的因素的讨论(2) 有效缓冲范围 缓冲指数分布图 缓冲指数分布图 缓冲溶液的计算 例题 2 结果比较与讨论 题解 例3 题解 题解 3.4.4 缓冲溶液的选择 所控制的pH应尽量与pKa一致，且浓度较大。 缓冲溶液应对体系的反应无干扰。 讨论 * * buffer solution 讨论 定义 缓冲溶液是指具有稳定某种性质的溶液体系。 pH缓冲溶液具有稳定体系酸度的特性。 分类 1、浓度较大的弱酸或弱碱及其共轭酸碱对。 2、浓度较大的强酸或强碱。 由Ca mol/L HB 和Cb mol/L B- 构成的共轭酸碱平衡： H+ OH- 使pH稳定在一个较窄的范围。 缓冲溶液的作用机制 高浓度强酸强碱则是因为本身浓度大对少量的酸或碱的加入不敏感而达到稳定pH 值的作用的。 Plots of pH vs. mL of water added to (a ) 0.500 mL of 0.100 mol . L-1 HCl and (b) 0.500 mL of a solution 0.100 mol . L-1 in both HAc and NaAc. 对溶液稀释过程pH变化的控制 HCl NaAc-HAc 设Ca mol/L HB 和Cb mol/L B- 构成的缓冲溶液 PBE 推导 参考水准： H2O, HB PBE PBE 参考水准： H2O, B- 精确式 简化 1.pH 6 2.pH 8 最简式 共轭体系 Cb mol/L NaAc与Ca mol/L HAc 参考水准 H2O, HAc PBE PBE 参考水准 H2O, Ac- x y 解：首先进行体系分析， 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- 构成缓冲体系 对缓冲体系 ，若共轭酸碱对的浓度相差不大，pH ? pKa ，可由此估计[H+]和[OH-]，并依此判断该用近似式、最简式或精确式。 什么情况下可用最简式？ 缓冲指数 是指缓冲溶液抵御pH值变化的能力。缓冲容量 OH- pH H+ pH 式中a与b分别代表加入的强酸或强碱的浓度。 缓冲指数是溶液的一个状态参数，当溶液的状态发生变化时，缓冲指数也发生变化。 例如，当缓冲溶液被稀释时；往缓冲溶液中加入酸或碱时。 设一缓冲体系（HA—NaA）由cHAmol/L HA 和 cA mol/L 的NaA构成，总浓度c= cHA + cA。若以HA和H2O为参考水准： PBE： 若在该体系加入强碱，并使强碱的浓度为b， PBE： 推导过程 PBE： ? C 有效缓冲范围： pKa ? 1 ?HAc ?Ac ? pKa = 4.76 pKa ? 1 分布分数或缓冲指数 结论：影响缓冲溶液缓冲指数大小的因数为共轭酸碱对的分布分数和缓冲溶液的总浓度。 1）HF-F-，pKa = 3.17 缓冲体系 2.17 ~ 4.17 2）HAc-Ac-， pKa = 4.76 3.76 ~ 5.76 3）H2PO4-—HPO42-，pKa2 = 7.21 6.21 ~ 8.21 4）Na2B4O7， pKa = 9.18 8.18 ~ 10.18 5）NH3-NH4+， pKa = 9.25 8.25 ~ 10.25 缓冲指数 1）HF-F-，pKa = 3.17 2）HAc-Ac-， pKa = 4.76 C = 1.0 mol/L C