缓冲溶液的配制和性质.DOCVIP

缓冲溶液的配制和性质 实验目的 1．掌握缓冲溶液的配制方法，加深对其性质的理解。 2．掌握刻度吸管、滴管的使用方法。 3．了解pH计测定溶液pH的原理，学会使用pH计。 实验原理 缓冲溶液是由弱酸及其盐或弱碱及其盐组成。对于由弱酸及其盐组成的缓冲体系，其pH值可用下式表示： 因此，缓冲溶液的pH值除主要决定于pKa外，还随盐和酸的浓度比而变。只要按不同的浓度比配制溶液，就可得到不同pH的缓冲溶液。必须指出，由上述公式算得的pH是近似值，精确的计算应用活度而不应用浓度。 缓冲溶液中具有抗酸及抗碱成分，所以加入少量酸或碱其pH变化不大。当稀释缓冲溶液时，酸和盐的浓度比不变，故适当稀释对pH影响不大。缓冲容量是衡量缓冲能力大小的尺度。它的大小与缓冲剂浓度、缓冲组分比值有关。缓冲剂浓度越大，缓冲容量越大；缓冲组分比值为1∶1时，缓冲容量最大。 pH计测定溶液的pH值是一种比较精确而又快速的方法(电位法)。pH计的指示电极(常用玻璃电级)和参比电极(常用甘汞电极)与待测溶液组成一原电池： 玻璃电极∣待测溶液(pHx)‖甘汞电极 甘汞电极的电极电势稳定不变，而玻璃电极的电极电势与待测液的pH有关，因此通过测定电池的电动势便可求得待测液的pH。 Ex = ?甘 -( ?玻? - 0.059pHx) 因?玻?不确定，故先用已知pH的标准液代替待测液测定电池电动势以求算?玻?，这称为定位或校正。 Es = ?甘 -( ?玻? - 0.059pHs) 两式相减便可求得pHx。 0.059由2.303换算所得，该数值随温度而变。在pH计上可通过温度补偿器加以校准。 器材和药品 1．器材 pH计、刻度吸管、50mL烧杯、试管。 2．药品 HAc（0.1mol·L-1）， NaAc（0.1mol·L-1）， NH3·H2O（0.1mol·L-1），pH=10的NaOH，NaOH（0.1mol·L-1），NH4Cl（0.1mol·L-1），HCl（0.1mol·L-1），pH=5的HCl，pH广泛试纸，邻苯二甲酸氢钾(0.05mol·L-1，pH=4.01)，硼酸 (0.01mol·L-1，pH=9.18)。 实验方法 一、配制缓冲溶液 通过计算，把配制下列四种缓冲溶液所需各组分的体积填入下表(总体积为30mL)。 按表中用量分别配制四种缓冲溶液，然后分别用pH试纸和pH计测定它们的pH值，与计算值比较。pH计的使用参阅《精密仪器的使用方法》中的pH计部分。 缓冲溶液 pH值 各组分的体积/mL pH(实验值) pH试纸 pH计 甲 5.05 0.1mol·L-1 HAc ? ? ? 0.1mol·L-1 NaAc ? 乙 5.05 0.05mol·L-1 HAc ? ? ? 0.05mol·L-1 NaAc ? 丙 9.25 0.1mol·L-1NH3·H2O ? ? ? 0.1mol·L-1 NH4Cl ? 丁 8.55 0.1mol·L-1NH3·H2O ? ? ? 0.1mol·L-1 NH4Cl ? 二、缓冲溶液的性质 1．取两支试管，分别加5mL 甲缓冲液和pH=5的HCl溶液，然后在两支试管中各加入5滴0.1mol·L-1HCl，用pH试纸测定pH。 用同样的方法，试验5滴0.1mol·L-1NaOH对两溶液pH值的影响，记录实验结果。 试管 溶液 酸、碱加入量 pH 1 2 3 4 甲缓冲液 pH=5的HCl 甲缓冲液 pH=5的HCl 5滴HCl 5滴HCl 5滴NaOH 5滴NaOH ? 2．用丁缓冲液和pH=10的NaOH溶液重复上述实验，记录结果。 试管 溶液 酸、碱加入量 pH 1 2 3 4 丁缓冲液 pH=10的NaOH 丁缓冲液 pH=10的NaOH 5滴NaOH 5滴NaOH 5滴HCl 5滴HCl ? 3．分别取10mL乙缓冲液、丙缓冲液、pH=5的HCl溶液、pH=10的NaOH溶液，各加入10mL水，用pH计测定它们的pH值。 试管 溶液 稀释后的pH值 1 2 3 4 乙缓冲液 丁缓冲液 pH=5的HCl pH=10的NaOH ? 上述实验说明缓冲溶液具有什么性质？ 三、缓冲容量 在剩余的甲、乙、丙、丁四种缓冲溶液中，加入5mL 0.1mol·L-1NaOH，用pH计测pH值。记录结果，解释原因。 溶液 缓冲剂浓度 加NaOH后的pH值 甲缓冲液 乙缓冲液 0.1 mol·L-1 0.05 mol·L-1 ? ? 缓冲比 ? 丙缓冲液 丁缓冲液 ? ? ? 思考题 1．缓冲溶液为什么具有缓冲能力？它的pH值由哪些因素决定？ 2．现有H3PO4、HAc、H2C2O4、H2CO3、HF等几种酸及其盐(包括酸式盐)，欲配制pH=2、10、12 3．NaHCO3溶液是否具有缓冲能力，为什么？ 50种缓冲溶液的