6.3 缓冲溶液缓冲溶液 6.3.1 同离子效应与盐效应同离子效应与盐效应 6.3.2 缓冲溶液及缓冲原理缓冲溶液及缓冲原理 6.3.3 缓冲溶液缓冲溶液pH值的近似计算值的近似计算 6.3.4 缓冲容量和缓冲范围缓冲容量和缓冲范围 6.3.5 缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制6.3 6.3 缓冲溶液缓冲溶液 同离子效应：同离子效应：在弱电解质溶液中，加入与其在弱电解质溶液中，加入与其含有相同离子的易溶强电解质而使弱电解质的解离含有相同离子的易溶强电解质而使弱电解质的解离度降低的现象度降低的现象HAc(aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + Ac–(aq) Ac–(aq) NH4Ac(aq) (aq) +平衡移动方向平衡移动方向•思考题：思考题：产生同离子应的必要条件是什么产生同离子应的必要条件是什么? ? 6.3.1 6.3.1 同离子效应同离子效应 6.3 6.3 缓冲溶液缓冲溶液 在在HAc中加入中加入NaAc后，除了后，除了Ac - 离子对离子对HAc的解离平衡产生同离子效应外，的解离平衡产生同离子效应外，Na+离子对离子对平衡也有一定的影响。
平衡也有一定的影响 在弱电解质的溶液中加入其他强电解质时，在弱电解质的溶液中加入其他强电解质时，该弱电解质的电离度将会增大，这种影响称为该弱电解质的电离度将会增大，这种影响称为盐效应盐效应(salt effect) 在在 0.10 mol·L0.10 mol·L-1 -1 的的HAc HAc 溶液中，加入溶液中，加入 NHNH4 4Ac Ac (s)(s)，使，使 NHNH4 4AcAc的浓度为的浓度为 0.10 mol·L0.10 mol·L-1-1，计算该溶，计算该溶液的液的 pHpH值和值和 HAcHAc的解离度的解离度ceq / (mol·L-1) 0.10 – x x 0.10 + xc0/ (mol·L-1) 0.10 0 0.10例：例：问题：问题：C/K判据是否适用，为什么？判据是否适用，为什么？ 0.10 mol·L-1 HAc溶液：溶液：pH = 2.89，，α = 1.3% pH = 4.74，，α = 0.018%x = 1.8×10-5 c(H+) = 1.8×10-5 mol·L-1 0.10 ± x ≈ 0.10 实验（加入加入1 1滴）滴）50ml50ml纯水纯水pH = 7pH = 7 50mLHAc—NaAc 50mLHAc—NaAc [ [c c(HAc)=(HAc)=c c(NaAc)=0.10mol·L(NaAc)=0.10mol·L-1-1] ] pH = 4.74pH = 4.740.05ml HCl 0.05ml HCl 1mol·L1mol·L-1-1 pH = 3pH = 3pH = 4.73pH = 4.730.05ml0.05ml NaOH NaOH 1mol·L1mol·L-1-1pH = 11pH = 11pH = 4.75pH = 4.75 19001900年，生物学家费恩巴赫（年，生物学家费恩巴赫（Fernbach)Fernbach)和和胡伯特（胡伯特（Hubert)Hubert) 6.3.2 缓冲溶液缓冲溶液 缓冲溶液：缓冲溶液： 定义：定义： 具有能保持本身具有能保持本身pHpH值相对稳定性值相对稳定性能的溶液叫缓冲溶液。
能的溶液叫缓冲溶液 特性：特性： 能抵抗外来能抵抗外来少量少量酸或碱，而保持溶液的酸或碱，而保持溶液的pHpH值值几乎不变几乎不变 组成：组成： 1,1,弱酸及其盐弱酸及其盐; ; 2. 2.弱碱及其盐弱碱及其盐; ; 共同点：共同点：一对共轭酸碱一对共轭酸碱 3.3.酸式盐之间酸式盐之间; ; 常常见见的某些的某些缓缓冲系冲系 缓缓冲系冲系 pKaΘ(25℃) pH范范围围 HAc-NaAc 4.76 3.76~5.76 H2CO3-NaHCO3 6.35 5.35~7.35 H3PO4-NaH2PO4 2.16 1.16~3.16 NH4Cl-NH3 9.25 8.25~10.25 NaH2PO4- Na2HPO4 7.21 6.2~8.2 Na2HPO4-Na3PO4 12.32 11.3~13.3 6.3 缓冲溶液缓冲溶液 缓冲原理（缓冲对）缓冲原理（缓冲对）分分析析由于同离子效应的存在，由于同离子效应的存在，通常用初始浓度通常用初始浓度c c0 0(HA) ,(HA) ,c c0 0(A(A－－) )代替代替[ [c c(HA)] ,(HA)] ,c c(A(A－－) ) 。
溶液中较大量的溶液中较大量的HAHA与外加的少量的与外加的少量的OHOH－－生成生成A A––和和H H2 2O O，，当达到新平衡时当达到新平衡时, ,c c(A(A––) )略有增加略有增加, , c c(HA)(HA)略有略有减少，其浓度比变化不大，因此溶液的减少，其浓度比变化不大，因此溶液的c c(H(H3 3O O+ +) )或或pHpH值基本不变值基本不变加入少量强碱：加入少量强碱： 加入少量强酸：加入少量强酸： 溶液中大量的溶液中大量的A A––与外加的少量的与外加的少量的H H3 3O O+ +结合成结合成HAHA，当达到，当达到新平衡时，新平衡时，c c(HA)(HA)略有增加，略有增加，c c(A(A––) )略有减少，略有减少，其浓度比其浓度比 变化不大，因此溶液的变化不大，因此溶液的c c(H(H3 3O O+ +) )或或pHpH值基本不变值基本不变 ⒈ ⒈ 弱酸弱酸——弱酸盐：弱酸盐：6.3.3 6.3.3 缓冲溶液缓冲溶液pHpH值的计算值的计算平衡浓度平衡浓度例例:HAc－－NaAc，，H2CO3—NaHCO3判据：判据：C/K >500 2. 2. 弱碱弱碱 — — 弱碱盐弱碱盐 NH3 · H2O — NH4Cl 3.3.由多元弱酸酸式盐由多元弱酸酸式盐 组成的缓冲溶液组成的缓冲溶液①①溶液为酸性或中性溶液为酸性或中性例例1 1：：如 NaHCO3—Na2CO3 , NaH2PO4—Na2HPO4 ②②溶液为碱性溶液为碱性应按水解平衡精确计算。
应按水解平衡精确计算例例1：：•思考题：思考题：为什么？为什么？ 例例2 2：：分析：分析：Kb2>Ka2故主要考虑故主要考虑CO32-的水解的水解 结论：结论：③③缓冲能力与缓冲溶液中各组分的浓度有关，缓冲能力与缓冲溶液中各组分的浓度有关，c c(HA)(HA) ，，c c(B)(B)及及 c c(A(A－－) )或或c c(BH(BH+ +) )较较 大时大时, ,缓冲缓冲能力强②②缓冲溶液的缓冲溶液的缓冲能力缓冲能力是有限的；是有限的；①①缓冲溶液的缓冲溶液的pHpH值主要是由值主要是由pKpKa aθθ或或14-pK14-pKb bθθ决定，决定， 求求 300mL 0.50mol·L-1 H3PO4和和 500mL 0. 50mol·L-1 NaOH的混合溶液的的混合溶液的pH值反应反应继续反应继续反应解：解：先反应再计算先反应再计算例题例题: :得到得到H2PO4--——HPO42-的缓冲溶液的缓冲溶液 例题： 例题：若在若在 50.00ml 0.150mol·L50.00ml 0.150mol·L-1 -1 NHNH3 3 (aq) (aq)和和 0.200 0.200 mol·Lmol·L-1 -1 NHNH4 4ClCl组成的缓冲溶液中，加入组成的缓冲溶液中，加入0.100ml 1.00 mol·L0.100ml 1.00 mol·L- -1 1的的HCl HCl ，求加入，求加入HClHCl前后溶液的前后溶液的pHpH值各为多少？值各为多少？解：解：加入加入 HCl HCl 前：前：4.4.缓冲溶液的缓冲性能的计算缓冲溶液的缓冲性能的计算 加入加入HClHCl后：后：加加HCl前浓前浓度度/(mol·L-1) 0.150-0.0020 +y 0.200+0.0020-y x 0.150 0.200加加HCl后初始后初始浓度浓度/(mol·L-1)0.150-0.0020 0.200+0.0020平衡浓度平衡浓度/(mol·L-1) ① ① 所选择的缓冲溶液，除了参与和所选择的缓冲溶液，除了参与和 H H+ +或或 OHOH– – 有关的反应以外，不能与反应系统中的其它有关的反应以外，不能与反应系统中的其它物质发生副反应；物质发生副反应； 缓冲溶液的选择和配制缓冲溶液的选择和配制原则：原则：②② pKpKa aθθ或或14-pK14-pKb bθθ尽可能接近所需溶液的尽可能接近所需溶液的pHpH值；值； 缓冲范围：缓冲范围：缓冲能力：缓冲能力：pHpH改变改变1.01.0所需的强酸或强碱所需的强酸或强碱* * 6.3.4 6.3.4 缓冲范围和缓冲能力缓冲范围和缓冲能力 欲配制的缓冲欲配制的缓冲溶液的溶液的 pH pH 值值应选择的缓冲组分应选择的缓冲组分③③ 若若pKpKa aθθ或或14-pK14-pKb bθθ与所需与所需pHpH不相等，依所需不相等，依所需pHpH调整调整 若使用相同浓度的弱酸及其共轭碱配制缓冲溶液，则c0(盐)= c0(酸)（混合前）。
混合体系中上述三种计算式是不同的表示形式 解：解：缓冲组分应为缓冲组分应为NaNa2 2HPOHPO4 4 —— NaNa3 3POPO4 4，， pKpKa3a3θ = θ = 12.35 ,12.35 ,小于所需小于所需pHpH值，说明值，说明POPO4 43-3-应过量，则应过量，则 2.0L Na2.0L Na3 3POPO4 4 应全部用上应全部用上 设需设需0.10mol·L0.10mol·L-1-1 NaH NaH2 2PO4 PO4 x xL L例题：例题： 今有今有 2.0L0.10mol·L2.0L0.10mol·L-1-1的的 NaNa3 3POPO4 4溶液和溶液和 2.0L 2.0L 0.10mol·L0.10mol·L-1-1的的NaHNaH2 2POPO4 4 溶液，仅用这两种溶液溶液，仅用这两种溶液（不可再加水）来配制（不可再加水）来配制pH=12.50pH=12.50的缓冲溶液，能的缓冲溶液，能配制多少升这种缓冲溶液？配制多少升这种缓冲溶液？ 反应前反应前 n/mol 2×0.10 0.10x 0反应后反应后 n/mol 0.20– 0.10x 0 0.20x 平衡浓度平衡浓度/(mol·L-1)初始浓度初始浓度/(mol·L-1) 解得解得 x x = 0.12 = 0.12能配制能配制2.12L缓冲溶液缓冲溶液(2L Na(2L Na3 3POPO4 4 + 0.12L + 0.12L NaHNaH2 2POPO4 4) )。
例例: : 欲用等体积的欲用等体积的 NaH2PO4 溶液和溶液和 Na2HPO4 溶液溶液配制配制 1.00LpH=7.20 的缓冲溶液，当将的缓冲溶液，当将50.00mL的该缓冲溶液与的该缓冲溶液与5.00mL 0.10mol·L-1 HCl混合后，混合后，其其 pH值变为值变为 6.80，问，问 ⑴⑴ 缓冲溶液中缓冲溶液中NaH2PO4 和和 Na2HPO4 的浓度是多大？的浓度是多大？⑵⑵如果该缓冲溶液如果该缓冲溶液是由是由0.500mol·L-1 H3PO4和和1.0mol·L-1 NaOH配配制，应分别取多少毫升？制，应分别取多少毫升？ 解：解：⑴⑴ 2 H2 H3 3POPO4 4+3NaOH→NaH+3NaOH→NaH2 2POPO4 4 +Na +Na2 2HPOHPO4 4+H+H2 2O O 反应后反应后n n之比之比/mol : 1 1/mol : 1 1 反应前反应前n/mol: 2 3n/mol: 2 3 反应前物质的量之比有：反应前物质的量之比有： 0.5×V(H0.5×V(H3 3POPO4 4) ) ＝＝2 V(H2 V(H3 3POPO4 4)=4)=4 1.0×V(NaOH) 1.0×V(NaOH)＝＝ 3 V(NaOH)=33 V(NaOH)=3 即体积比为即体积比为: V(H: V(H3 3POPO4 4):V(NaOH)=4:3):V(NaOH)=4:3补充说明补充说明: : ⑵⑵ 根据题意要求配制根据题意要求配制1000ml则有则有：： 缓冲溶液小结：1. 1. 定义、组成和原理；定义、组成和原理；2. 2. 溶液的溶液的pHpH值及影响因素值及影响因素: : pH=pKpH=pKa a-lg[c(-lg[c(酸酸)/c()/c(盐盐)])] pOH=pKpOH=pKb b-lg[c(-lg[c(碱碱)/c()/c(盐盐)])]3.3.缓冲范围：缓冲范围：pH=pKpH=pKa a±1±1或或pOH=pKpOH=pKb b±1±14. 4. 缓冲能力（有限的）及影响因素缓冲能力（有限的）及影响因素 5. 5. 适当稀释时适当稀释时,pH,pH几乎不变几乎不变 本章重点本章重点:1．酸碱质子理论、酸碱电子理论．酸碱质子理论、酸碱电子理论2．缓冲溶液：同离子效应，缓冲溶液的配制；．缓冲溶液：同离子效应，缓冲溶液的配制；3．各种类型水溶液．各种类型水溶液pH的计算：包括弱酸、弱碱、的计算：包括弱酸、弱碱、 各种盐溶液、缓冲溶液的各种盐溶液、缓冲溶液的pH的计算。
这些计算的的计算这些计算的依据是化学平衡原理，其实质是水溶液中化学平依据是化学平衡原理，其实质是水溶液中化学平衡组成的计算衡组成的计算 p132-133 习题：习题：1 7 11 14 15 17 18 。