03 实验二 缓冲溶液的配制与性质.pptx

第1页：缓冲溶液的配制与性质封面

基础化学实验：缓冲溶液的配制与性质

第2页：缓冲溶液的定义与组成

【实验原理】

缓冲溶液（buffer solution）

能够抵抗少量外来强酸、强碱，或在有限量稀释时保持其 pH 基本不变的溶液。

组成

由足够浓度和适当比例的共轭酸碱对（buffer pair）两种物质组成；共轭酸称为抗碱成分，共轭碱称为抗酸成分。

第3页：人体内的缓冲系与 pH 恒定

人体内各种酶只有在一定 pH 范围的体液中才具有活性；体外细胞的培养、组织切片和细菌的染色、血库中血液的冷藏以及某些药物配成溶液，pH 值也要保持恒定。

第4页：血浆与细胞中的缓冲系

一、人体内的缓冲系

• 血浆：
• 细胞：

第5页：碳酸氢盐缓冲系与血液 pH

碳酸氢盐缓冲系在血液中浓度最高、缓冲能力最大，维持血液正常 pH 的作用也最重要；人体血液 pH 为 7.35～7.45。

平衡关系：CO2（溶解）+ H2O ⇌ H2CO3 ⇌ H⁺ + HCO3⁻。

• 当 [H⁺] 增加时，抗酸成分 HCO3⁻ 与之结合使平衡向左移动，[H⁺] 不发生明显改变。
• 当 [H⁺] 减少时，平衡向右移动，[H⁺] 同样不发生明显改变。

第6页：HAc—Ac⁻体系缓冲作用

以 HAc—Ac⁻ 体系为例（冰醋酸 m.p.＝16.6 ℃）。

• 加入少量强酸时，增加的 H3O⁺ 与 Ac⁻ 作用，质子转移平衡左移，溶液 pH 保持基本不变。
• 加入少量强碱时，加入的 OH⁻ 与 H3O⁺ 结合，质子转移平衡右移以补充消耗的 H3O⁺，溶液 pH 保持基本不变。

体系中 Ac⁻ 为抗酸成分，HAc 为抗碱成分。

第7页：缓冲溶液 pH 计算公式

弱酸（HB）及其共轭碱（B⁻）组成缓冲溶液时存在平衡：HB + H2O ⇌ H3O⁺ + B⁻。

由共轭酸碱对组成的缓冲溶液 pH 由 Henderson-Hasselbalch 方程计算，其数值取决于弱酸的解离常数 Ka 与共轭酸碱对的浓度比。

第8页：缓冲溶液实验目的

• 掌握缓冲溶液的配制方法。
• 掌握缓冲溶液的性质和缓冲容量的测定方法。
• 学会酸度计的使用。

第9页：缓冲比与体积比

缓冲溶液的 pH 由弱酸的解离常数 Ka 和溶液中共轭酸碱对的浓度比（缓冲比）决定；若使用相同浓度的弱酸与其共轭碱，可用体积比代替浓度比。

第10页：缓冲容量 β

缓冲容量（buffer index，β）

衡量缓冲能力大小的尺度；β 愈大，缓冲能力愈强。

物理意义

使 1 L 溶液 pH 增加（降低）一个单位时所需强碱（酸）的物质的量。

缓冲溶液的缓冲能力是有一定限度的。

第11页：pHS-3C型酸度计仪器面板

四、实验步骤

• 仪器外观
• 显示窗口
• 复合电极

第12页：复合电极的使用与维护

1. 使用前浸泡 24 小时。
2. 补加电极溶液；自来水冲洗电极；蒸馏水润洗；试液润洗；滤纸吸干；放入待测试液中。
3. 检查补加电极溶液，测试时取下胶塞，测试完毕重新盖好。
4. 使用后自来水冲洗干净、蒸馏水润洗、滤纸吸干，保护帽内加 KCl 溶液并盖好。

第13页：酸度计的连接与预热

1. 连接电极导线，连接电源线，打开仪器开关。
2. 预热约 30 min。

第14页：酸度计的校正

1. 用蒸馏水冲洗电极，并用滤纸吸干。
2. 将电极浸入标准缓冲溶液（由袋装混合磷酸盐配制成的 250 mL 溶液）中，开启酸度计开关。
3. 测出标准缓冲溶液的温度，按“温度”键输入相同值。
4. 待读数稳定后按“定位”键，仪器显示“StdYES”字样，按“确认”键进入标定状态，校准 pH 为 6.86。

第15页：配制pH=4.60的缓冲溶液

1. 用 pH＝6.86 的标准缓冲溶液校正酸度计。
2. 配制 pH＝4.60 的缓冲溶液 20 mL（P41）：0.1 mol·L⁻¹ HAc 与 0.1 mol·L⁻¹ NaAc 按比例加入 50 mL 烧杯混匀。
3. 用酸度计测定 pH，再用 2.0 mol·L⁻¹ NaOH 或 2.0 mol·L⁻¹ HAc 调节 pH 至 4.60，保留备用。

第16页：配制20mL HAc-Ac⁻缓冲溶液

本页为配制 20 mL HAc—Ac⁻ 缓冲溶液的示意，按体积比将醋酸与醋酸钠溶液混匀后测定并调节 pH。

第17页：配制pH=7.40的缓冲溶液

配制 pH＝7.40 的缓冲溶液 60 mL：用碱式滴定管和吸量管量取 0.2 mol·L⁻¹ KH2PO4（pKa2＝6.86）与 0.2 mol·L⁻¹ Na2HPO4，在 100 mL 烧杯内混匀。

• 用酸度计测定其 pH。
• 用 2.0 mol·L⁻¹ NaOH 或 2.0 mol·L⁻¹ KH2PO4 溶液调节 pH 至 7.40，保留备用。

第18页：配制60mL H2PO4⁻-HPO4²⁻缓冲溶液

本页为配制 60 mL H2PO4⁻—HPO4²⁻ 缓冲溶液的示意，按体积比混匀后测定并调节 pH 至 7.40。

第19页：缓冲溶液的性质测定

按表 3-1 的体积，用 20 mL 吸量管吸取各种溶液并测定其 pH；根据加入酸、碱或纯水前后 pH 的改变值计算缓冲容量，说明缓冲溶液具有的性质。

第20页：缓冲溶液性质实验数据

本页对应缓冲溶液性质实验的记录内容，源文件仅保留页眉文字，具体数据表格建议对照原课件图片补充。

第21页：缓冲溶液性质实验结果

本页为缓冲溶液性质实验的结果展示，源文件仅保留页眉文字，建议对照原课件图片补充具体数据与图示。

第22页：缓冲溶液性质实验对照

本页为缓冲溶液性质实验的图示内容，源文件仅保留页眉文字，建议对照原课件图片补充具体数据与图示。

第23页：缓冲容量差异的原因分析

思考：为什么加入的酸、碱的物质的量相同，而缓冲溶液的 pH 改变和缓冲容量的大小都不相同？

第24页：缓冲溶液的稀释与缓冲容量

本页为缓冲溶液稀释实验的对照内容，源文件仅保留页眉文字，建议对照原课件图片补充具体数据。

第25页：实验6与实验1、实验7与实验2的比较

将实验 6 与实验 1 比较、实验 7 与实验 2 比较，解释为什么 pH 变化变大、缓冲容量变小。

第26页：缓冲溶液实验思考题

• 所配制的缓冲溶液 pH 计算值与实验值有一定差异，为什么？造成差异的因素有哪些？
• 根据实验说明什么情况下缓冲溶液具有最大缓冲容量？
• NaHCO3 是否具有缓冲能力？为什么？（pKa1＝6.38，pKa2＝3.87，缓冲范围是否有重叠）

第27页：实验台排放与仪器清单

• 4 个吸耳球；4 个胶头滴管。
• 自行检查并经老师检查后方可离开。

第28页：

第29页：整理仪器与试剂

1. 将电极浸泡于 KCl 电极洗液中。
2. 每组 8 个烧杯（100 mL×3＋50 mL×5）、1 支玻璃棒，用蒸馏水洗净待用。
3. 每组 1 个容量瓶、1 支碱式滴定管、8 支不同的吸量管，无需清洗。
4. 每组 10 瓶不同的试剂，摆放整齐。
5. 每人 1 个洗瓶，盛满蒸馏水待用。
6. 整理台面等待检查。

第30页：