《缓冲溶液ph计算80807》由会员分享，可在线阅读，更多相关《缓冲溶液ph计算80807（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 4.5 缓冲溶液pH的计算 (HA+A-) (p57)先写出质子条件 HA = ca - H+ + OH-A- = cb + H + - OH- 代入平衡关系 ,得精确式酸性,略去OH-:碱性,略去H+:若Ca OH- - H + 或Cb H + - OH- 则最简式计算方法:(1) 先按最简式计算H+.(2) 再将OH-或H+与ca,cb比较, 看忽略是否合理 .例 (a) 0.040molL-1 HAc 0.06molL-1 NaAc先按最简式:(b) 0.080molL-1二氯乙酸 0.12molL-1二氯乙酸钠先用最简式: molL-1caH+, cbH+ 结果合理 pH=4.94应
2、用近似式 :解一元二次方程，H+=10-1.65 molL-1 , pH=1.65 4.5.2 缓冲指数（buffer index） 物理意义：使1L溶液PH值增加或减小dpH单位时，所需强碱或强酸的量。强酸控制溶液pH时， 强碱控制溶液pH时， 弱酸控制溶液pH（pH=pKa1）时，当Ca/Cb=1：1时，pKa=pH时，有极值。缓冲容量的大小与缓冲物质的总浓度以及组成此缓冲 溶液的Ca/Cb有关。总浓度愈大（一般为0.011mol/L 之间）；Ca/Cb应在1/1010/1范围内，浓度愈接近1 ：1，缓冲容量愈大。4.5.4 重要的缓冲溶液标准缓冲溶液的pH是实验测定的,用于校准酸度计。缓
3、 冲 溶 液pH (25oC) 饱和酒石酸氢钾 (0.034molkg-1)3.557 邻苯二甲酸氢钾 (0.050molkg-1)4.0080.025molkg-1 KH2PO4 +0.025molkg-1 Na2HPO4 6.865硼砂 (0.010molkg-1)9.180饱和氢氧化钙12.454常用标准缓冲溶液缓冲溶液的选择原则1.有较大的缓冲能力: c 较大(0.011molL-1);pHpKa 即cacb114.5 6810HAc NaAc : pKa=4.76 (pH 45.5) NH4ClNH3: pKb=4.75 (pH ) (CH2)6N4 (CH2)6N4H+: pKb=
4、8.87(pH )2.不干扰测定(EDTA滴定Pb2+,不用HAc-Ac-)。常用缓冲溶液缓缓冲溶液pKa缓缓冲范围围氨基乙酸+HCl2.351.53.0氯氯乙酸+NaOH2.8623.5甲酸+NaOH3.7734.5HAc+NaAc4.7645.5六次甲基四胺+HCl5.134.56.0H2PO4-+HPO42-7.216.58三羟羟甲基甲胺+HCl8.217.59硼砂(H3BO3+H2BO3-)9.248.510NH4+NH39.258.510缓冲溶液的配制方法 1.按比例加入HA和A(NaAc+HAc, NH4Cl+NH3);2.溶液中H+大, 加过量A-,溶液中OH-大, 加过量HA;
5、3.溶液中有HA,可加NaOH中和一部分,溶液中有A,可加HCl中和一部分;形成HA-A-共轭体系配制缓冲溶液的计量方法方法1: (确定引入酸or碱)1.按所需pH求ca/cb: pH0=pKa+lg(cb /ca);2.按引入的酸(碱)量ca及pH变化限度计算ca和cb:3.据ca,cb及所需溶液体积配制溶液.方法2: (确定引入酸or碱)1.分别计算pH0和pH1时的x(HA)、x(A)2.引入酸的量c(HCl)= x(HA)c总(引入碱的量c(NaOH)= x(A)c总)求出c总3.pH0时 ca=c总x(HA)cb=c总x(A)方法3: (引入酸碱均适用)1.根据引入的酸(碱)量求2.
6、根据所需pH求总浓度c: =2.3cx0x13.按x0与x1的比值配成总浓度为c的缓冲溶液.例： 欲制备200 mL pH=9.35 的NH3-NH4Cl缓冲溶液，且使该溶液在加入1.0 mmol 的HCl或NaOH时， pH的改变不大于0.12单位，需用多少克NH4Cl和多少毫升1.0 mol/L氨水？ pKb(NH3)=4.75解又m(NH4Cl)=（cV ）M(NH4Cl)V(NH3)=（c V ）/c(NH3)五、酸碱指示剂的变色原理及选择1 1酸碱指示剂：酸碱指示剂：酸碱指示剂一般是有机弱 酸或弱碱，当溶液中的pH值改变时，指示剂由于结构的改变而发生颜色的改变。 以HIn表示弱酸型指
7、示剂，其在溶液中的平 衡移动过程，可以简单表示如下： HIn + H2O = H3O+ + In-KHIn=（In-H+/HIn）KHIn/H+=In-/HIn指示剂的颜色转变依赖于比值In-/HInIn-代表碱式色色HIn代表酸式色酸碱指示剂：一类有颜色的有机物质，随溶液pH的不同呈现不同颜色，颜色与结构相互关联。酚酞：三苯甲烷类，碱滴酸时用。 变色范围： 810 ，无色变红色。 甲基橙：偶氮类结构，酸滴碱时用。 变色范围： 3.1-4.4 ，黄色变橙红色。n甲基橙：三苯甲烷类，酸滴碱时用。变色范围 ：3.14.4，黄色变橙色。酚酞：偶氮类结构，碱滴酸时用。变色范围：810，无色变红色。变色
8、原理：以HIn表示弱酸型指示剂，在溶液中的平衡 移动过程，可以简单表示如下： HIn + H2O = H3+O + In-HIn = HHIn = H+ + In + In- -K KHInHIn=(H=(H+ +InIn- -)/HIn)/HInKHIn称指示剂常数,在一定温度下,它是个常 数.将上式改写为:InIn- -/HIn=/HIn=K KHInHIn/H/H+ + 显然，指示剂颜色的转变依赖于In-和HIn 的比值。若将上式等号两边取对数，则:lg (Inlg (In- -/HIn )= lg /HIn )= lg K KHInHIn-lgH-lgH+ + pH = p pH =
9、pK KHInHIn + lg (In+ lg (In- -/HIn)/HIn) K KHIn HIn 一定，指示剂颜色随溶液一定，指示剂颜色随溶液HH+ + 浓度浓度 改变而变化。改变而变化。In-=HIn,pH=pKHIn,溶液的颜色是酸色和碱色的中间色； In-/HIn=1/10时,则pH1=pKHIn1,酸色，勉强辨认出碱色；In-/HIn=10/1时,则pH2=pKHIn+1,碱色勉强辨认出酸色。 指示剂的变色范围为：pH = ppH = pK KHInHIn11结论结论：1 1）酸碱指示剂的变色范围取决于指示剂常）酸碱指示剂的变色范围取决于指示剂常数值数值K KHInHIn2 2）
10、各种指示剂在变色范围内显示出过渡色）各种指示剂在变色范围内显示出过渡色3 3）指示剂的变色间隔不会大于）指示剂的变色间隔不会大于2 2个个pHpH单位单位4 4）指示剂加入量影响：适当少些颜色明显）指示剂加入量影响：适当少些颜色明显；加的多；加的多, ,消耗滴定剂。消耗滴定剂。pKHIn2 2混合指示剂混合指示剂为了使指示剂的变色范围变窄，在终点时颜 色变化敏锐，可以采用混合指示剂。混合指示剂混合指示剂 是利用颜色的互补作用，使变色范围变窄的。有两种配制方法有两种配制方法： （1 1）由两种或两种以上的指示剂混合而成。）由两种或两种以上的指示剂混合而成。 例如例如:溴甲酚绿 + 甲基红，在pH
11、=5.1时，甲基 红呈现的橙色和溴甲酚绿呈现的绿色，两者互 为补色而呈现灰色，这时颜色发生突变，变色 十分敏锐。 （2 2）在某种指示剂中加入一种惰性染料。）在某种指示剂中加入一种惰性染料。六、酸碱滴定法的基本原理六、酸碱滴定法的基本原理滴定曲线的作用：(1) 确定滴定终点时，消耗的滴定剂体积；(2) 判断滴定突跃大小；(3) 确定滴定终点与化学计量点之差。 (4) 选择指示剂；滴定曲线的计算。n（一）一元酸碱滴定曲线的计算n n1. 1.强碱滴定强酸强碱滴定强酸 例例：0.1000 molL-1NaOH溶液滴20.00mL0.1000molL-1 HCl溶液。 (1)滴定前，未加入滴定剂(N
12、aOH)时：0.1000 molL-1盐酸溶液： H+= 0.1000molL-1 , pH=1.00 (2)滴定中，加入滴定剂体积为 18.00 mL时：H+=0.1000(20.00-18.00)/(20.00+18.00)=5.310-3 molL-1,pH =2.28加入滴定剂体积为 19.98 mL时(离化学计量点差约 半滴):H+=0.1000(20.00-19.98)/(20.00+19.98)=5.010-5 molL-1 , pH =4.30(3)化学计量点，加入滴定剂体积为： 20.00mL,反应 完全,溶液中H+= 10-7 molL-1 , pH =7.0(4)化学计量
13、点后，加入滴定剂体积为20.02mL,过量约 半滴:OH-=(0.10000.02)/(20.00+20.02)= 5.010-5 molL-1 pOH = 4.30 , pH = 14-4.30= 9.70讨论:强碱滴定强酸的滴定曲线1 1）滴定前加入18mL,溶液pH变化仅:2.28-1=1.28；而化学计量点前后共0.04 mL(约1滴),溶液pH 变化为:9.70-4.30=5.40 (突跃)。2 2）指示剂变色点(滴定终点)与化学计量点并不一定相同，但相差不超过0.02mL,相对误差不超过0.1%。符合滴定分析要求。3 3）滴定突跃随浓度增大而增大。当酸、碱浓度均增加10倍时，滴定突
14、跃范围就增加2个pH单位，则选择指示剂范围更宽。pH=72.2.强碱滴定弱酸强碱滴定弱酸例例: 0.1000 molL-1 NaOH 溶液滴定20.00mL 0.1000molL-1 HAc溶液 绘制滴定曲线时, 通常用最简式来计算溶液的pH 值。1 1）滴定开始前，一元弱酸(用最简式计算)与强酸相比，滴定开始点的pH抬高。2 2）化学计量点前开始滴定后，溶液即变为HAc(ca)-NaAc(cb) 缓冲溶液;按缓冲溶液的pH进行计算。加入滴定剂体积 19.98 mL时：ca = 0.02 0.1000 / ( 20.00 + 19.98 )= 5.00 10-5 mol / Lcb =19.9
15、8 0.1000 / ( 20.00 + 19.98 )=5.0010-2 mol / LH+ = Ka ca / cb = 10-4.745.0010-5/(5.0010-2)=1.8210-8溶液 pH=7.74 3 3）化学计量点时）化学计量点时: :生成生成HAcHAc的共轭碱的共轭碱NaAc(NaAc(弱碱弱碱), ),其浓度为：其浓度为：cb =20.000.1000/(20.00+20.00) =5.0010-2 molL-1此时溶液呈碱性，需要用pKb进行计算pKb=14-pKa=14-4.74 = 9.26OH-2= cb Kb = 5.0010-2 10-9.26 =5.2410
