第三章 酸碱平衡与滴定法(5-6节)

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3.4 酸碱缓冲溶液生理缓冲溶液人体液(37℃ 正常 正常pH 为7.35-7.45。每人每天耗 2600L, 产生 人体液 ℃)正常 。每人每天耗O CO2酸量约合 浓HCl, 除呼出 酸量约合2L浓 除呼出CO2及肾排酸外 归功于血液 及肾排酸外, 的缓冲作用。 的缓冲作用。

血红蛋白: 血浆蛋白:HPr-NaPr 血红蛋白 HHb-KHb 血浆蛋白 氧络血红蛋白:HHbO2-KHbO2 氧络血红蛋白 磷酸盐:H 磷酸盐 2PO4--HPO42碳酸盐:H 碳酸盐 2CO3-HCO3(1.35mmol·L-1—27 mmol·L-1)

pH=6.10+lg20=7.401

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3.4.1 缓冲容量d b d a =β= d H p d H p

(p87)

1L 溶液中引入强碱或强酸的 mol数与 变化量的比值。 数与pH变化量的比值 数与 变化量的比值。 + c Ka H + H + O - + β = 2.3 H 2 + H +Ka β = β + +β - +β -

(

)

H

O H

H -A A

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强酸: 强酸 βH+=2.3[H+]≈2.3c(HCl) ( pH<3) 强碱: 强碱 βOH-=2.3[OH-]≈2.3c(NaOH) (pH>11) 共轭体系:HA – A- βHA – A- = 2.3·c·x1·x0 共轭体系102 β 10 8 6 4 2 0 1 H+ HAc+Ac 0.1mol·L-1 HAc 3 2.88 5 4.76 pKa 7 0.1mol·L-1 Ac9 8.88 11 13 pH OH-

曲线 β - pH曲线 (p88)

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共轭体系缓冲容量的特点： 共轭体系缓冲容量的特点： 增大, (1)β∝c, c增大 β增大 ) 增大 (2)[H+] = Ka (pH=pKa)时, βmax = 0.575c ) 时 (3)缓冲范围 pKa-1 < pH < pKa+1 )缓冲范围:pKa-1 pKa+1 pKa±2 x1=0.9, x0=0.1 x1=0.1, x0=0.9 0.99, 0.01

β=0.36βmax β=0.36βmax β=0.04βmax4

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3.4.2 缓冲溶液的选择1.有较大的缓冲能力 有较大的缓冲能力: 有较大的缓冲能力 c 较大 0.01~1mol·L-1); 较大( ~ pH≈pKa, 即ca∶cb≈1∶1 ∶ HAc— NaAc : pKa=4.76 (pH 4~5.5) ~ NH4OH—NH3: pKb=4.75 (pH8~10 ) ~ (CH2)6N4— (CH2)6N4H+: pKb=8.87 (pH 4.5 ~ 6 ) 2.不干扰测定 EDTA滴定 2+,不用 不干扰测定( 滴定Pb 不用 不用HAc-Ac-)。 不干扰测定 滴定5

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常用缓冲溶液 (p89)缓冲溶液 氨基乙酸+HCl 氨基乙酸 氯乙酸+NaOH 氯乙酸 甲酸+NaOH 甲酸 HAc+NaAc 六次甲基四胺+HCl 六次甲基四胺 H2PO4-+HPO42三羟甲基甲胺+HCl 三羟甲基甲胺 硼砂(H 硼砂 3BO3+H2BO3-) NH4++NH3 pKa 2.35 2.86 3.77 4.76 5.13 7.21 8.21 9.24 9.25 缓冲范围 1.5~3.0 ~ 2~3.5 ~ 3~4.5 ~ 4~5.5 ~ 4.5~6.0 ~ 6.5~8 ~ 7.5~9 ~ 8.5~10 ~ 8.5~10 ~6

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3.4.3 缓冲溶液的配制方法1.按比例加入 和A(NaAc+HAc, NH4Cl+NH3); 按比例加入HA和 按比例加入 2.溶液中 +]大, 加过量 -, 溶液中[H 大 加过量A 溶液中 溶液中[OH-]大, 加过量 溶液中 大 加过量HA; 3.溶液中有 溶液中有HA,可加 可加NaOH中和一部分 中和一部分, 溶液中有 可加 中和一部分 溶液中有A,可加 可加HCl中和一部分 中和一部分; 溶液中有 可加 中和一部分 形成HA-A-共轭体系 形成7

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配制缓冲溶液的计量方法方法1: 确定引入酸 确定引入酸or碱 方法 (确定

引入酸 碱) 1.按所需 求ca/cb: pH0=pKa+lg(cb /ca); 按所需pH求 按所需 2.按引入的酸 碱)量△ca及pH变化限度计算 按引入的酸(碱 量 按引入的酸 变化限度计算 ca和cb:

cb ca pH = pKa +lg Ka 1 ca + ca

3.据ca,cb及所需溶液体积配制溶液 据 及所需溶液体积配制溶液.8

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方法2: 确定引入酸 确定引入酸or碱 方法 (确定引入酸 碱)1.分别计算 0和pH1时的 分别计算pH 时的x(HA)、x(A) 分别计算 、 2.引入酸的量 引入酸的量c(HCl)= △x(HA)×c总 引入酸的量 × (引入碱的量 引入碱的量c(NaOH)= △x(A)×c总) 引入碱的量 × 求出c 求出 总 3.pH0时 ca=c总×x(HA) cb=c总×x(A)9

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方法3: 引入酸碱均适用 引入酸碱均适用) 方法 (引入酸碱均适用d b d a =1.根据引入的酸 碱)量求 β = 根据引入的酸(碱 量求 根据引入的酸 d H p d H p

2.根据所需 求总浓度 根据所需pH求总浓度 根据所需 求总浓度c:

β=2.3c·x0·x1

3.按x0与x1的比值配成总浓度为 的缓冲溶液 按 的比值配成总浓度为c的缓冲溶液 的缓冲溶液.

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例3.17

(p88)

欲制备200 mL pH=9.35 的NH3-NH4Cl 欲制备 缓冲溶液，且使该溶液在加入1.0 缓冲溶液，且使该溶液在加入 mmol 的HCl或NaOH时， pH的改变 或 时 的改变 不大于0.12单位，需用多少克 4Cl 单位， 不大于 单位 需用多少克NH 和多少毫升1.0 mol/L氨水？ 氨水？ 和多少毫升 氨水 [pKb(NH3)=4.75]11

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解

d b 1.0 200 -2 β= = = 4.2 × 10 d H p 0.12K a [H+ ] β = 2.3c + 2 ([H ] + K a )-2 -9.25 -9.35 2

又

4.2 × 10 (10 +10 ) c= = 0.074 mol L-1 2.3 × 10-9.25 × 10-9.35m(NH4Cl)=c·x(NH4+) ·V ·M(NH4Cl) V(NH3)=c ·x(NH3) ·V /c(NH3)12

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β0.100 0.075 0.050 0.025 0.000 0 2

全域缓冲溶液β-pH图 图Britton-Robinson缓冲溶液 缓冲溶液 (H3PO4-HAc-H3BO3)

4

6

8

10

12

pKa: 3, 5, 7, 9, 11五种弱酸 五种弱酸 c≈0.1mol/L, βmax=0.058

14 pH13

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3.4.4 常用标准缓冲溶液 (p91)缓冲溶液 饱和酒石酸氢钾 (0.034mol·kg-1) 邻苯二甲酸氢钾 (0.050mol·kg-1)0.025mol·kg-1 KH2PO4 + 0.025mol·kg-1 Na2HPO4

pH (25oC)3.557 4. …… 此处隐藏：1547字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……