缓冲溶液pH计算80807(精品)

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,4.5,缓冲溶液,pH,的计算,(HA+A,-,),(p57),先写出质子条件,HA=,c,a,-H,+,+OH,-,A,-,=,c,b,+H,+,-OH,-,代入平衡关系,得精确式,酸性,略去,OH,-,:,碱性,略去,H,+,:,若,C,a,OH,-,-H,+,或,C,b,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,c,a,c,b,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,-1,c,a,H,+,c,b,H,+,结果合理,pH=4.94,应用近似式,:,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=pKa,1,）,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,0.01,1mol/L,之间）；,Ca/,Cb,应在,1/10,10/1,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 冲 溶 液,pH,(25,o,C),饱和酒石酸氢钾,(0.034molkg,-1,),3.557,邻苯二甲酸氢钾,(0.050molkg,-1,),4.008,0.025molkg,-1,KH,2,PO,4,+,0.025molkg,-1,Na,2,HPO,4,6.865,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,(,0.01,1molL,-1,);,pHp,K,a,即,c,a,c,b,11,4.5,6,8,10,HAc,NaAc,:,p,K,a,=4.76 (pH,4,5.5,),NH,4,ClNH,3,:,p,K,b,=4.75 (pH ),(CH,2,),6,N,4,(CH,2,),6,N,4,H,+,:,p,K,b,=8.87,(pH,),2.,不干扰测定,(,EDTA,滴定,Pb,2+,不用,HAc,-Ac,-,),。,常用缓冲溶液,缓冲溶液,p,K,a,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,H,2,PO,4,-,+HPO,4,2-,7.21,6.5,8,三羟甲基甲胺,+,HCl,8.21,7.5,9,硼砂,(H,3,BO,3,+H,2,BO,3,-,),9.24,8.5,10,NH,4,+,+NH,3,9.25,8.5,10,缓冲溶液的配制方法,1.,按比例加入,HA,和,A,(NaAc+HAc,NH,4,Cl+NH,3,),;,2.,溶液中,H,+,大,加过量,A,-,溶液中,OH,-,大,加过量,HA,;,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,c,a,/,c,b,:pH,0,=,p,K,a,+lg(,c,b,/,c,a,);,2.,按引入的酸,(,碱,),量,c,a,及,pH,变化限度计算,c,a,和,c,b,:,3.,据,c,a,c,b,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,pH,0,和,pH,1,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,.pH,0,时,c,a,=,c,总,x,(HA),c,b,=,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.,根据所需,pH,求总浓度,c,:=2.3,c,x,0,x,1,3.,按,x,0,与,x,1,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,NH,3,-NH,4,Cl,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,NH,4,Cl,和多少毫升,1.0 mol/L,氨水？,p,K,b,(NH,3,)=4.75,解,又,m,(NH,4,Cl)=,（,cV,）,M,(NH4Cl),V,(NH,3,)=,（,c,V,）,/,c,(NH3),五、酸碱指示剂的变色原理及选择,1,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,表示弱酸型指示剂，其在溶液中的平衡移动过程，可以简单表示如下：,HIn+H,2,O=H,3,O,+,+In,-,K,HIn,=,（,In,-,H,+,/HIn,）,K,HIn,/H,+,=In,-,/HIn,指示剂的颜色转变依赖于比值,In,-,/HIn,In,-,代表,碱式,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：,8,10,，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。,甲基橙：三苯甲烷类，酸滴碱时用。变色范围：,3.1,4.4,，黄色变橙色。,酚酞：偶氮类结构，碱滴酸时用。变色范围：,8,10,，无色变红色。,变色原理：,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+H,2,O =H,3,+,O+In,-,HIn=H,+,+In,-,K,HIn,=(H,+,In,-,)/HIn,K,HIn,称指示剂常数,在一定温度下,它是个常数,.,将上式改写为,:,In,-,/HIn=,K,HIn,/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(In,-,/HIn)=lg,K,HIn,-lgH,+,pH=p,K,HIn,+lg(In,-,/HIn),K,HIn,一定，指示剂颜色随溶液,H,+,浓度改变而变化。,In,-,=HIn,pH=p,K,HIn,溶液的颜色是酸色和碱色的,中间色,；,In,-,/HIn=1/10,时,则,pH,1,=p,K,HIn,1,酸色,，,勉强辨认出碱色,；,In,-,/HIn=10/1,时,则,pH,2,=p,K,HIn,+1,碱色勉强辨认出酸色,。,指示剂的变色范围为：,pH=p,K,HIn,1,结论,：,1,）酸碱指示剂的变色范围取决于指示剂常数值,K,HIn,2,）各种指示剂在变色范围内显示出过渡色,3,）指示剂的变色间隔不会大于,2,个,pH,单位,4,）指示剂加入量影响：适当少些颜色明显；加的多,消耗滴定剂。,p,K,HIn,2,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,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,：,（,1,）由两种或两种以上的指示剂混合而成。,例如,:,溴甲酚绿,+,甲基红，在,pH=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,）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,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。,（一）,一元酸碱滴定曲线的计算,1.,强碱滴定强酸,例,：,0.1000 molL,-1,NaOH,溶液滴,2,0.00mL0.1000,molL,-1,HCl,溶液,。,(1),滴定前,，,未加入滴定剂,(NaOH),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,）,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,）,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,）,滴定突跃随浓度增大而增大。当酸、碱浓度均增加,10,倍时，滴定突跃范围就增加,2,个,pH,单位，则选择指示剂范围更宽。,pH=7,2.,强碱滴定弱酸,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,）,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,）,化学计量点前,开始滴定后，溶液即变为,HAc(,c,a,)-NaAc(,c,b,),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：,c,a,=0.02,0.1000/(20.00+19.98),=5.00,10,-5,mol/L,c,b,=19.98,0.1000/(20.00+19.98),=5.00,10,-2,mol/L,H,+,=,K,a,c,a,/,c,b,=10,-4.74,5.00,10,-5,/(5.00,10,-2,),=1.82,10,-8,溶液,pH=7.74,3,）化学计量点时,:,生成,HAc,的共轭碱,NaAc(,弱碱,),其浓度为：,c,b,=20.00,0.1000/(20.00+20.00)=5.00,10,-2,molL,-1,此时溶液呈碱性，需要用,p,K,b,进行计算,p,K,b,=14-p,K,a,=14-4.74=9.26,OH,-,2,=,c,b,K,b,=5.00,10,-2,10,-9.26,=5.24,10,-6,molL,-1,pOH=5.28,;,pH=14-5.28=8.72,4,）化学计量点后,加入滴定剂体积,