滴定分析概述教材(6)

pOH= pKb-lg

c碱c盐

四、缓冲溶液的缓冲容量及缓冲范围

在缓冲溶液中加入少量强酸或强碱时，溶液中的pH变化不大，如果所加的酸或碱及溶剂超过了一定的限度时，缓冲溶液就失去了缓冲能力，即溶液的pH会发生大幅度的变化。可见缓冲溶液的缓冲作用是有一定限度的。这样就引入一个衡量缓冲溶液的缓冲能力大小的尺度，即在1L缓冲溶液中，引起pH改变1个单位时，所需加入的强酸(或强碱)的量(mol/L)，称为缓冲容量。

【例5-2-1-1】 求0.1mol/L HAc—NaAc缓冲溶液的缓冲容量。 解：已知0.1mol/L HAc—NaAc缓冲溶液的pH为4．74。

若使pH改变1个单位，即为3.74或5.74，所需加入 酸或碱的量是多少?

若使pH=3.74，设所加入的酸量为x1mol/L，即溶液中 增加x1mol/L[H+]并与Ac-结合，增加了x1mol/L的HAc， 同时，减少了x1mol/L的Ac-。

pH=pKa-1g

C酸C盐

3.74=4.74-1g

0.1?x1

0.1?x1

0.1?x1=10

0.1?x1得 x1=0.080(mol/L)

若使pH=5.74，设需加入碱x2 mol/L，因而HAc浓度应减少x2mol/L，[Ac-]增加x2mol/L。

5.74＝4.74－1g

0.1?x2

0.1?x20.1?x21＝ 100.1?x2x2＝0.08（mol/L ）

0.1 mol/L HAc—NaAc缓冲溶液的缓冲容量为酸0.08 mol/L 碱0.08 mol/L L。

缓冲容量的大小和缓冲物质的浓度有关，浓度高的缓冲容量大，浓度低的缓冲容量小。同时还和缓冲物质浓度比有关，当浓度比为1：1时，即浓度相等时，缓冲容量最大，两物质浓度相差越大，缓冲容量越小。相差量大到一定程度，就

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失去了缓冲能力。因此，对任何一种缓冲溶液，都有一个有效的缓冲范围。

由式 pH=pKa-lg

c酸c盐可知，缓冲溶液的缓冲能力一般在pH=pKa±1或pOH=pKb

±1的范围内，这就是缓冲范围，不同缓冲对组成的缓冲溶液，由于pKa或pKb

不同，它们的缓冲范围也不同。

五、缓冲溶液的配制及计算

【例5-2-1-2】 欲配制1LpH=5.0的c（HAc）=0.20mol/L 的缓冲溶液，需称取NaAc· 3H2O晶体多少克？需要2.0mol/L HAc溶液多少毫升？

解：已知 Ka=1.8×10-5，pH=5.0 则c(H+)=1.0×10-5mol/L 将其代入式：c(H+)=Ka×

ca cb0.20 =0.36(mol/L) ?51.0?10　　　　　 得c(b)=Ka×

cac(H?)

=1.8×10-5 ×

亦即 c（NaAc）=0.36mol/L

故所需醋酸钠[M（NaAc·3H2O）=136.1g/mol]的质量为 m=136.1×0.36×1.0=49.01（g） 所需2.0mol/lHAc溶液的体积为

V=0.20×1000.0/2.0=100.0（mL）

答：需称取NaAc·3H2O晶体49.01g。需要2.0mol/L HAc溶液100.0mL。有关缓冲溶液的配方可查阅分析化学手册。常用的几种缓冲溶液配方见表5-2-1-1。

表5-2-1-1 几种常见缓冲溶液配方 pH 3.6 4.5 5.7 8.5 9.5 10.5 六、缓冲溶液的选择

配制方法 NaAc·3H2O8g,溶于少量水，加6mol/L HAc134mL ，稀释至500mL NaAc·3H2O32g溶于少量水，加6mol/L HAc68mL ，稀释至500mL NaAc·3H2O100g溶于少量水，加6mol/L HAc13mL ，稀释至500mL NH4Cl 40g溶于少量水，加浓氨水8.8mL，稀释至500mL NH4Cl 30g溶于少量水，加浓氨水65mL ，稀释至500mL NH4Cl 9g溶于少量水，加浓氨水175mL ，稀释至500mL 在实际工作中，要配制一定的缓冲溶液，应该怎样选择合适的缓冲对呢?选择缓冲对一般有以下几个原则。

1.选用的缓冲溶液除与H+或OH-反应外，不能与系统中其他物质发生反应。 2.由于不同的缓冲溶液，其缓冲作用的pH范围不一样。因此在实际工作中，若要配制一定pH范围的缓冲溶液，应尽可能选择其pKa与所需pH接近的缓冲对。

3.对于某一确定的缓冲溶液，由于pKa或pKb是一个常数，所以在一定的范围内可以根据所需的pH，适当调整弱酸及其盐(或弱碱及其盐)的浓度，以调节缓冲溶液本身的pH。

4.应考虑缓冲溶液的缓冲能力。通常缓冲溶液的两组分的浓度比控制在0.1～10之间比较合适，如果超出了此范围，则一般认为失去了缓冲作用。

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一、问答题

1.缓冲溶液的定义与作用是什么？ 2.缓冲溶液的组成是什么？ 3.如何选择缓冲溶液？

4.用EDTA标准滴定溶液测定水的总硬度时宜采用什么缓冲溶液使溶液的pH保持在10左右？如何配制200mL此种缓冲溶液？

任务二 认知酸碱指示剂

【任务目标】

通过本任务的学习，使学生 1解酸碱指示剂的变色原理。

2握酸碱指示剂的变色范围及影响变色范围的因素。 3够正确配制常见的酸碱指示剂。

几百年前，英国科学家波义耳发现一种有趣的现象：从石蕊苔藓中提取的紫色浸液（即石蕊试液），酸能使它变红色，碱能使它变蓝色，请你解释其中的奥秘。

石蕊是一种酸碱指示剂，要想解开酸碱使它变色的奥秘，必须了解酸碱指示剂的特点、变色原理，掌握变色范围，了解影响变色范围的因素。

一、酸碱指示剂的变色原理

酸碱指示剂一般是有机弱酸、弱碱或两性物质，它们在不同酸度的溶液中具有不同的结构，并呈现不同的颜色。当被滴溶液的pH改变时，指示剂失去H+由酸式体变为碱式体，或得到H+由碱式体变为酸式体，从而引起颜色的变化。

例如，酚酞的酸式色为无色，碱式色为红色，两型体间的过渡色为粉红色。

甲基橙的酸式色为红色，碱式色为黄色，两型体间的过渡色为橙色。 可见，酸碱指示剂的变色与溶液的酸度有关，且具有一定的pH范围。 二、酸碱指示剂的变色范围

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指示剂发生颜色变化的pH范围称为指示剂的变色范围。现说明如下。 以HIn表示指示剂的酸式体、以In-表示指示剂的碱式体，它们在水溶液中存在如下酸碱平衡。

HIn H+ + In- 酸式 碱式

[H+][ In-]

KHIn=

HIn

[H+] HIn

=

即 KHIn [ In-]

KHIn称为指示剂常数。可见，溶液的颜色取决于指示剂酸式体与碱式体的浓

-度比，即[HIn]与[ In]的比值。对于给定的指示剂，因为一定温度下KHIn为一常数，故[HIn]/[ In-]值只取决于溶液中H+的浓度，当[H+]发生改变时，[HIn]/[ In-]也随之改变，从而使溶液呈现不同的颜色。由于人的眼睛对各种颜色的敏感程度不同而且能力有限，一般来讲，只有当酸式体与碱式体两种型体的浓度相差10倍以上时，人的眼睛才能辨别出其中浓度大的型体的颜色，而浓度小的另一型体的颜色则辨别不出来。

当两型体的浓度差别不是很大（一般在10倍以内）时，则人眼观察到的是这两种型体颜色的混合色。即当[HIn]/[ In-]=10时，看到的主要是酸式体HIn的颜色，碱式体In-的颜色几乎看不出来，此时pH=pKHIn—1；当[HIn]/[ In-]=1/10时，看到的主要是碱式体In-的颜色，酸式体HIn的颜色几乎看不出来，此时pH=pKHIn+1；而在1/10≤[HIn]/[ In-]≤10之间，即pH=pKHIn附近，看到的是酸式体HIn和碱式体In-的互补颜色，亦即两种型体的过渡色。见表5-2-2-1

表5-2-2-1 [HIn]/[ In] =10 1/10≤[HIn]/[ In]≤10 =1/10

--pH pKHIn—1 pKHIn±1 pKHIn+1 颜色 酸式色 碱式色 酸式体HIn的颜色 酸式体HI …… 此处隐藏：3333字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……