1. 分析化学 Analytical Chemistry 分析化学 化学化工学院 2005-10 分析化学教程（ 2005-2006 学年 ) GXQ1 3.4 缓冲溶液 3.4.1 缓冲溶液的定义与种类 缓冲溶液的定义与种类 3.4.2 缓冲溶液的 pH 计算 缓冲溶液的 pH 计算 缓冲溶液的 pH 计算 3.4.3 缓冲容量、缓冲指数、及有效缓 冲范围 缓冲容量、缓冲指数、及有效缓 冲范围 缓冲容量、缓冲指数、及有效缓 冲范围 3.4.4 缓冲溶液的选择 缓冲溶液的选择 3.4.5 标准缓冲溶液 标准缓冲溶液 buffer solution 讨论

2. 分析化学 Analytical Chemistry 分析化学 化学化工学院 2005-10 分析化学教程（ 2005-2006 学年 ) GXQ2 3.4.1 缓冲溶液的定义与种类 定义 缓冲溶液是指具有稳定某种性质的溶液体系。 pH 缓冲溶液具有稳定体系酸度的特性。 分类 1 、浓度较大的弱酸或弱碱及其共轭酸碱对。 2 、浓度较大的强酸或强碱。 由 C a mol/L HB 和 C b mol/L B - 构成的共轭酸碱平衡： H+H+ OH - 使 pH 稳定在一个较窄的范围。 缓冲溶液的作用机制 高浓度强酸强碱则是因为本身浓度大对少量的酸或碱的加入 不敏感而达到稳定 pH 值的作用的。

3. 分析化学 Analytical Chemistry 分析化学 化学化工学院 2005-10 分析化学教程（ 2005-2006 学年 ) GXQ3 Plots of pH vs. mL of water added to (a ) 0.500 mL of 0.100 mol. L -1 HCl and (b) 0.500 mL of a solution 0.100 mol. L -1 in both HAc and NaAc. 对溶液稀释过程 pH 变化的控制 HClNaAc-HAc

4. 分析化学 Analytical Chemistry 分析化学 化学化工学院 2005-10 分析化学教程（ 2005-2006 学年 ) GXQ4 3.4.2 缓冲溶液的 pH 计算 设 C a mol/L HB 和 C b mol/L B - 构成的缓冲溶液 PBE 推导PBE 推导 参考水准： H 2 O, HB PBE 参考水准： H 2 O, B - 精确式 简化 1.pH < 6 2.pH > 8 最简式

5. 分析化学 Analytical Chemistry 分析化学 化学化工学院 2005-10 分析化学教程（ 2005-2006 学年 ) GXQ5 共轭体系质子平衡式 共轭体系 C b mol/L NaAc 与 C a mol/L HAc 参考水准 H 2 O, HAc PBE 参考水准 H 2 O, Ac - x y

6. 分析化学 Analytical Chemistry 分析化学 化学化工学院 2005-10 分析化学教程（ 2005-2006 学年 ) GXQ6 解：首先进行体系分析， 0.10 mol/L NH 4 HF 2 0.10 mol/L NH 4 F + 0.10 mol/L HF 体系中的酸 NH 4 + ， HF ； 体系中的碱： F - 构成缓冲体系 对缓冲体系 ，若共轭酸碱对的浓度相差 不大， pH  pKa ，可由此估计 [H + ] 和 [OH - ] ，并依此判断该 用近似式、最简式或精确式。 例题 求 0.10 mol/L NH 4 HF 2 溶液的 pH 。 什么情况下可用最简式？

7. 分析化学 Analytical Chemistry 分析化学 化学化工学院 2005-10 分析化学教程（ 2005-2006 学年 ) GXQ7 3.4.3 缓冲容量、缓冲指数与有效缓冲范围 buffer capacity buffer index buffer intensity buffer value 缓冲指数 是指缓冲溶液抵御 pH 值变化的能力。缓冲容量缓冲容量 OH - pH H+H+ 式中 a 与 b 分别代表加入的强酸或强碱的浓度。 缓冲指数是溶液的一个状态参数，当溶液的状态发生变化时， 缓冲指数也发生变化。 例如，当缓冲溶液被稀释时；往缓冲溶液中加入酸或碱时。

8. 分析化学 Analytical Chemistry 分析化学 化学化工学院 2005-10 分析化学教程（ 2005-2006 学年 ) GXQ8 The definition of buffer capacity (Kellner) Buffer capacity is defined as the number of moles of strong acid or base required to change the pH of 1 L of buffer solution by one pH unit.

9. 分析化学 Analytical Chemistry 分析化学 化学化工学院 2005-10 分析化学教程（ 2005-2006 学年 ) GXQ9 影响缓冲指数的因素讨论： 设一缓冲体系（ HA—NaA ）由 c HA mol/L HA 和 c A mol/L 的 NaA 构成，总浓度 c= c HA + c A 。若以 HA 和 H 2 O 为参考水准： PBE ： 若在该体系加入强碱，并使强碱的浓度为 b ， PBE ：推导过程

10. 分析化学 Analytical Chemistry 分析化学 化学化工学院 2005-10 分析化学教程（ 2005-2006 学年 ) GXQ10 推导过程 PBE ：

11. 分析化学 Analytical Chemistry 分析化学 化学化工学院 2005-10 分析化学教程（ 2005-2006 学年 ) GXQ11 影响缓冲指数的因素的讨论 (2)  C 有效缓冲范围： pK a  1  HAc  Ac  pK a = 4.76 pK a  1 结论：影响缓冲溶液缓冲指数大 小的因数为共轭酸碱对的分布分 数和缓冲溶液的总浓度。

12. 分析化学 Analytical Chemistry 分析化学 化学化工学院 2005-10 分析化学教程（ 2005-2006 学年 ) GXQ12 有效缓冲范围 1 ） HF-F - ， pK a = 3.17 缓冲体系 2.17 ~ 4.17 2 ） HAc-Ac - ， pK a = 4.76 3.76 ~ 5.76 3 ） H 2 PO 4 - —HPO 4 2- ， pK a2 = 7.21 6.21 ~ 8.21 4 ） Na 2 B 4 O 7 ， pK a = 9.18 8.18 ~ 10.18 5 ） NH 3 -NH 4 + ， pK a = 9.25 8.25 ~ 10.25

13. 分析化学 Analytical Chemistry 分析化学 化学化工学院 2005-10 分析化学教程（ 2005-2006 学年 ) GXQ13 缓冲指数分布图 1 ） HF-F - ， pK a = 3.17 2 ） HAc-Ac - ， pK a = 4.76 C = 1.0 mol/L C = 0.5 mol/L C = 0.2 mol/L 3 ） H 2 PO 4 - —HPO 4 2- ， pK a2 = 7.21 4 ） Na 2 B 4 O 7 ， pK a = 9.18 5 ） NH 3 -NH 4 + ， pK a = 9.24 6 ）强酸区 7 ）强碱区 问题 1 ：其它缓冲体系的总浓度？ 问题 2 ：同浓度不同 pKa 的弱酸弱 碱缓冲体系的异同？

14. 分析化学 Analytical Chemistry 分析化学 化学化工学院 2005-10 分析化学教程（ 2005-2006 学年 ) GXQ14 缓冲指数分布图 H 3 PO 4 pK a1 = 2.16 ， pK a2 = 7.21, pK a3 = 12.32 缓冲指数缓冲指数 问题：如何配制全域 pH 缓冲溶液 ( 系列）？

15. 分析化学 Analytical Chemistry 分析化学 化学化工学院 2005-10 分析化学教程（ 2005-2006 学年 ) GXQ15 缓冲溶液的计算 欲将 pH 值控制在某个范围内（△ pH ），缓冲溶液所能容纳外 加的强酸或强碱的浓度（△ a 或△ b ）的计算： 例 1 50 mL 由 0.10 mol L -1 NH 3 和 0.10 mol L -1 NH 4 Cl 按体积 比 3 ： 1 的比例配成的缓冲溶液，当其 pH 由 9.73 改变到 8.73 时 能容纳多少盐酸？（ pK a = 9.25 ） △ b ﹥ 0 为加入强碱， △ b ﹤ 0 为加入强酸 题解 题解 0.052 mol/L

16. 分析化学 Analytical Chemistry 分析化学 化学化工学院 2005-10 分析化学教程（ 2005-2006 学年 ) GXQ16 例题 2 已知 pH=10.0 的 NH 3 -NH 4 Cl 缓冲溶液中缓冲物质总能度为 0.10 mol.L -1, 问： (1) 该缓冲溶液的缓冲指数为多少（ pKa=9.4)? (2) 若允许 pH 改变 0.3pH 单位时，对强碱和强酸的缓冲容量各是 多少？ 解 (1) 解 (2)--1 解 (2)--2 结果比较与讨论

17. 分析化学 Analytical Chemistry 分析化学 化学化工学院 2005-10 分析化学教程（ 2005-2006 学年 ) GXQ17 结果比较与讨论  HAc  Ac  pK a = 4.76 pK a  1 加碱时缓 冲指数减 小，加酸 时缓冲指 数增大 加酸时缓冲指数减小， 加碱时缓冲指数增大 加酸或加碱，缓 冲指数均减小

18. 分析化学 Analytical Chemistry 分析化学 化学化工学院 2005-10 分析化学教程（ 2005-2006 学年 ) GXQ18 题解 解：

19. 分析化学 Analytical Chemistry 分析化学 化学化工学院 2005-10 分析化学教程（ 2005-2006 学年 ) GXQ19 例3例3例3例3 由 0.10 mol L -1 NH 3 和 0.10mol L -1 NH 4 Cl 按体积比 3 ： 1 的 比例配成的缓冲溶液，其缓冲指数为多少？ （ pK a = 9.25 ） 题解 题解  = 0.043 mol L -1 pH -1 用 0.02000 mol L -1 EDTA 滴定 25.00mL 浓度为 0.02000 mol L -1 的 Zn 2+ 溶液，欲加入 10 mL pH = 5.0 HAc-NaAc 缓冲 溶液（ pKa = 4.74 ），为使滴定前后的 pH 改变不超过 0.3 个单位，应配制总浓度为多大的缓冲溶液？ 例4例4例4例4 题解 题解 c 0 = 0.78 mol L -1

20. 分析化学 Analytical Chemistry 分析化学 化学化工学院 2005-10 分析化学教程（ 2005-2006 学年 ) GXQ20 题解 解：

21. 分析化学 Analytical Chemistry 分析化学 化学化工学院 2005-10 分析化学教程（ 2005-2006 学年 ) GXQ21 题解

22. 分析化学 Analytical Chemistry 分析化学 化学化工学院 2005-10 分析化学教程（ 2005-2006 学年 ) GXQ22 3.4.4 缓冲溶液的选择  所控制的 pH 应尽量与 pK a 一致，且浓度较大。  缓冲溶液应对体系的反应无干扰。 3.4.5 标准缓冲溶液 标准缓冲溶液是用来校准 pH 用的，它的 pH 值是经 过实验准确测定的。 如果要用计算来求得 某种标准缓冲溶液的 pH ，必 须校准离子强度的影响

23. 分析化学 Analytical Chemistry 分析化学 化学化工学院 2005-10 分析化学教程（ 2005-2006 学年 ) GXQ23 讨论 某溶液中含 HAc 、 NaAc 和 Na 2 C 2 O 4 ，其浓度分别为 0.80 、 0.29 和 1.0  10 -4 mol/L 。计算此溶液中 C 2 O 4 2- 的平衡浓度。 体系分析 碱： Ac - ， C 2 O 4 2- ， OH -, HC 2 O 4 - 酸： HAc ， H +, HC 2 O 4 -, H 2 C 2 O 4