第四章酸碱滴定法（课件）《分析化学(邢文卫)》酸碱缓冲溶液同步教学（ 化学工业出版社第三版）

1 酸碱缓冲溶液 一、缓冲溶液及作用 2. 作用： 能够抵抗少量外加强酸强碱及适当稀释，而保持溶液pH基本不变的溶液。 滴定分析中，用于控制溶液酸度（一般缓冲溶液） 测量溶液pH值时，作参比溶液（标准缓冲溶液） 1. 定义： 分析化学 2 KH2PO4-K2HPO4 3. 组成 高浓度的强酸（pH<2）和强碱（pH>12）溶液； 弱酸-共轭碱， 弱碱-共轭酸，如HAc-NaAc; NH3-NH4Cl 两性物质溶液 分析化学 3 二、缓冲溶液pH值计算 A 公式推导 一元弱酸 ： HA ，ca mol L-1 共轭碱：NaA ，cb mol L-1 1. 一般缓冲溶液(HA-NaA) 分析化学 4 选HA和H2O作质子参考水准，则： [A-] = cb + [H+] − [OH-] 选NaA和H2O作质子参考水准，则： [HA] - ca + [H+] = [OH-] [H+] = [A-] -cb+ [OH-] [HA] = ca − [H+] + [OH-] （一元三次方程） (精确式) 代 入 公 式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 分析化学 5 (近似式1) ⅰ. 若缓冲溶液在酸性范围内起缓冲作用（使用 pH < 6）则 [H+] >>[OH-] B. 公式简化 分析化学 6 (近似式2) ⅱ. 若缓冲溶液在碱性范围内起缓冲作用（使用pH > 8） 则 [OH-]>>[H+] 分析化学 7 ⅲ. 若缓冲溶液的组分浓度较大，即ca， cb较大 （注：为保证足够的缓冲容量，缓冲组分浓度通常较大） cb>> [H+] 或 [OH-] ca >> [H+] 或 [OH-] 则 分析化学 8 一般缓冲溶液 标准缓冲溶液 离子强度校正 2. 标准缓冲溶液 因标准缓冲溶液用作pH校正，因此，在计算标准缓冲溶液pH值时，必须校正离子强度。 分析化学 9 三、缓冲容量和缓冲范围 1. 缓冲容量 对酸： 对碱： da: 所加强酸的物质的量 db: 所加强碱的物质的量 dpH: pH的变化量 （1）定义：使1 L缓冲溶液的pH值增加dpH单位所需强碱的量db(mol)，或使1L缓冲溶液的pH值降低dpH单位所需强酸的量db(mol)。 (Buffer Index, Buffer Capacity and Buffer Range) 显然， 值越大，缓冲溶液缓冲容量越大。 分析化学 10 现以HB-B-缓冲体系为例，设缓冲溶液的总浓度为c，其中B-的浓度为b。显然，它相当于浓度为c 的HB与浓度为b的强碱的混合溶液。其PBE为： （2）缓冲容量的计算 b=[OH-]+[B-]-[H+] 分析化学 11 分析化学 12 条件： 即：只有当pH = pKa时，缓冲溶液具有最大缓冲能力，当缓冲溶液pH偏离pKa时，缓冲容量迅速降低。 B. 强碱溶液： 可以证明： C. 弱酸-共轭碱和弱碱-共轭酸 A. 强酸溶液 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 分析化学 13 与缓冲溶液组分的总浓度有关，总浓度越大，缓冲容量越大； 与缓冲溶液的组分比有关，组分比越接近1:1，缓冲容量越大。 （3）影响缓冲容量大小的因素 分析化学 14 2. 缓冲范围 （1）定义：缓冲作用的有效pH范围。 （2）缓冲范围的求算 例：HAc-NaAc pKa = 4.74, 缓冲范围：3.74-5.74 B. 就组分浓度而言，缓冲范围在两组分浓度比为 1:10 10:1 缓冲溶液是具有一定浓度的共轭酸碱对 A. 就pH值而言，缓冲范围在pKa两侧各1个pH单位 分析化学 15 使所选缓冲溶液酸组分的pKb尽可能接近所需控制的pOH。 四、缓冲溶液的选择 1. 缓冲溶液的选择原则 2. 选择方法 使所选缓冲溶液酸组分的pKa尽可能接近所需控制的pH; A. 对分析过程无干扰； B. 所需控制的pH值在缓冲溶液的缓冲范围内； C. 缓冲溶液应具有足够的缓冲容量。 分析化学 16 表4-3 常用缓冲溶液（P111） 缓冲溶液 pKa 缓冲范围 氨基乙酸+HCl 2.35 1.5～3.0 氯乙酸+NaOH 2.86 2～3.5 甲酸+NaOH 3.77 3～4.5 HAc+NaAc 4.76 4～5.5 六次甲基四胺+HCl 5.13 4.5～6.0 H2PO4-+HPO42- 7.21 6.5～8 三羟甲基甲胺+HCl