实验七：缓冲溶液的配制与性能 实验目的 (1)学习缓冲溶液的配制方法，加深对缓冲溶液性质的理解 (2)了解缓冲容量与缓冲剂浓度和缓冲组分的比值关系： (3)练习吸量管的使用方法。 实验原理 能抵抗外来少量强酸、强碱或适当稀释而保持pH值基本不变的溶液叫缓冲 溶液。缓冲溶液一般是由弱酸及其盐、弱碱及其盐、多元弱酸的酸式盐及其次 级盐组成。缓冲溶液的pH值可用下式计算： pH=p,+e政 pOH=pk+LG C 缓冲溶液pH值除主要决定于pKb(pKb)外，还与盐和酸（或碱）的浓度比值 有关，若配制缓冲溶液所用的盐和酸（或碱）的原始浓度相同均为C,酸（碱）的体 积为V(V),盐的体积为Vs总体积为V,混合后酸（或碱）的浓度为 ()盐的度为则 所以缓冲溶液pH值可写为 pH-pk.+电的 oH-pk+电受 配制缓冲溶液时，只要按计算值量取盐和酸（或碱）溶液的体积，混合后即 可得 pH值的缓冲溶液 缓冲容量是衡量缓冲溶液的缓冲能力大小的尺度。为获得最大的缓冲容量，应 控制C,/C(或C,/C。)=1,酸（或碱）、盐浓度大的，缓冲容量亦大。但实践中 酸（或碱）、盐浓度不宜过大。 三仪器与药品 1.仪器。10mL吸量管、烧杯、试管、量筒等。 2.药品.HCI(0.1molL-)pH=4的HCI溶液、HAc(0.10.1molL-l、1molL-) NaOH(0.1molL、2molL-)pH=10的NaOH溶液、NHH20(0.1molL)、 NaAc0.1 mol +L-!、1molL)、NahP0(0.1 mol L-、NmHP04(0.1 mol L-I) NHC1(O.1mol·L以及甲基红指示剂、广泛pH试纸、精密pH试纸。 四实验步骤 1.缓冲溶液配制。甲、乙、丙三种缓冲溶液的组成如下表。如配制三种缓冲
1 实验七：缓冲溶液的配制与性能 一 实验目的 (1)学习缓冲溶液的配制方法，加深对缓冲溶液性质的理解 (2)了解缓冲容量与缓冲剂浓度和缓冲组分的比值关系： (3)练习吸量管的使用方法。 二 实验原理 能抵抗外来少量强酸、强碱或适当稀释而保持 pH 值基本不变的溶液叫缓冲 溶液。缓冲溶液一般是由弱酸及其盐、弱碱及其盐、多元弱酸的酸式盐及其次 级盐组成。缓冲溶液的 pH 值可用下式计算： a s a C C pH = pK + lg 或 b s B C C pOH = pK +LG 缓冲溶液 pH 值除主要决定于 pKb(pKb)外，还与盐和酸(或碱)的浓度比值 有关，若配制缓冲溶液所用的盐和酸(或碱)的原始浓度相同均为 C,酸(碱)的体 积为 Va(Vb)，盐的体积为 Vs 总体积为 V，混合后酸 (或碱 )的浓度为 • • V C V V C Va b ，盐的浓度为 V C Vs • ，则 b s b s a s A s a s V V C C V V CV V CV V C C = = 或 = 所以缓冲溶液 pH 值可写为 a s a V V pH = pK + lg 或 b s b V V pOH = pK + lg 配制缓冲溶液时，只要按计算值量取盐和酸〔或碱)溶液的体积，混合后即 可得到一定 pH 值的缓冲溶液。 缓冲容量是衡量缓冲溶液的缓冲能力大小的尺度。为获得最大的缓冲容量，应 控制 Cs Ca (或 Cs Cb )＝1，酸(或碱)、盐浓度大的，缓冲容量亦大。但实践中 酸(或碱)、盐浓度不宜过大。 三 仪器与药品 1．仪器。10mL 吸量管、烧杯、试管、量筒等。 2．药品。HCl(0.1mol·L -1 )、pH＝4 的 HCl 溶液、HAc(0.10.1mol·L -1、1mol·L -1 )、 NaOH(0.1mol·L -1、2mol·L -1 );pH＝10 的 NaOH 溶液、NH3·H20〔0.1 mol·L -1 )、 NaAc(0.1 mol·L -1、l mol·L -1 )、NaH2P04(0.1 mol·L -1 )、Na2 HP04 (0.1 mol·L -1 )、 NH4Cl (0.1 mol·L -1 )以及甲基红指示剂、广泛 pH 试纸、精密 pH 试纸。 四 实验步骤 1．缓冲溶液配制。甲、乙、丙三种缓冲溶液的组成如下表。如配制三种缓冲
溶液各10mL,计算所需各组分的体积，并填入表中。 用广泛P阳试纸测定所配制的缓 冲溶液的PH值，填入表中。试比较实验值与计算值是否相符（保留溶液，留作 下面实验用)。 表3一1缓冲溶液理论配制与实验测定 缓冲溶液pH 各组分的体积ml pH(实验值) 4 0.Imol.LHAc 0ImolL'NaAc 0.1mol.L-INaH2PO 0.1mol.L-! 内 分 0.1mol.L-INH3.H2O 0.1mol.L-INH4CI 2,缓冲溶液的性能 (1)缓冲溶液对强酸和强碱的缓冲能力。 在两支试管中各加入3mL蒸馏水 用pH试纸测定其pH,然后分别加入3 滴0.1mol.LHCI和0.1 mol.L-NaOH溶液，再用PH试纸测其pH。 ②将实验1中配制的甲、乙、丙三种溶液依次各取3L,每种取2份，共取 6份，分别加入3滴0.1mol.L-HC1和0.1mol.L-NaOH溶液，用p试纸测其 pH值并填入表3-2： 表3一2缓冲溶液的性质 缓冲溶甲 PH 加酸 加碱 加酸 加碱 加酸 加碱 测定分别加入酸和碱后 (2)缓冲溶液对稀释的缓冲能力。按表3一3，在3支试管中，依次加入1m比 PH=4的缓冲溶液、DH=4的HC1溶液、DH=10的缓冲溶液、DH=10的NaO 溶液，然后在各试管中加入I0L蒸馏水，混合后用精密pH试纸测量其pH 值。并解释实验现象 3-3缓冲溶液的稀释 试管号 容液 稀释后的pH pH=4的缓冲溶液 pH=4的HC1溶液 pH=10的缓冲溶液 pH=10的NaOH溶液 3.缓冲容量： ()缓冲容量与缓冲剂浓度的关系。 取2支试管，用吸量管在一支试管中加0.1 mol.L-HAc和0.1molL-NaAg 溶液各3mL,另一只试管中加1mol.L-lHAc和1 mol.L-NaAc溶液各3mL,摇 动使之混合均匀。 测两试管内溶液的PH值是否相同？在两试管中分别滴入2滴甲基红指示 2
2 溶液各 10mL，计算所需各组分的体积，并填入表中。 按照表 3-1 中用量，用 10mL 小量筒（尽可能读准小数点后一位）配制甲、 乙、丙三种缓冲溶液于已标号的 3 支试管中。用广泛 PH 试纸测定所配制的缓 冲溶液的 PH 值，填入表中。试比较实验值与计算值是否相符(保留溶液，留作 下面实验用)。 表 3—1 缓冲溶液理论配制与实验测定. 缓冲溶液 pH 各组分的体积/ml pH（实验值） 甲 4 0.1mol.L-1HAc 0.1mol.L-1NaAc 乙 7 0.1mol.L-1NaH2PO4 0.1mol.L-1 Na2HPO4 丙 10 0.1mol.L-1NH3.H2O 0.1mol.L-1NH4Cl 2．缓冲溶液的性能 (1)缓冲溶液对强酸和强碱的缓冲能力。 ① 在两支试管中各加入 3mL 蒸馏水，用 pH 试纸测定其 pH，然后分别加入 3 滴 0.1mol.L-1HCl 和 0.1 mol.L-1NaOH 溶液，再用 PH 试纸测其 pH。 ② 将实验 1 中配制的甲、乙、丙三种溶液依次各取 3mL，每种取 2 份，共取 6 份，分别加入 3 滴 0.1 mol.L-1HCl 和 0.1 mol.L-1NaOH 溶液，用 pH 试纸测其 pH 值并填入表 3—2： 表 3—2 缓冲溶液的性质 缓冲溶 液 甲 乙 丙 PH 加酸 加碱 加酸 加碱 加酸 加碱 测定分别加入酸和碱后，同一缓冲溶液的 pH 值有无变化?与末加酸、碱的缓冲 溶液的 pH 值比较有无变化?为什么? (2) 缓冲溶液对稀释的缓冲能力。按表 3—3，在 3 支试管中，依次加入 lm 比 PH＝4 的缓冲溶液、pH＝4 的 HCl 溶液、pH＝10 的缓冲溶液、pH＝l0 的 NaOH 溶液，然后在各试管中加入 10rnL 蒸馏水，混合后用精密 pH 试纸测量其 pH 值。并解释实验现象。 表 3-3 缓冲溶液的稀释 试管号 溶液 稀释后的 pH 1 pH=4 的缓冲溶液 2 pH=4 的 HCl 溶液 3 pH=10 的缓冲溶液 4 pH=10 的 NaOH 溶液 3．缓冲容量； (1) 缓冲容量与缓冲剂浓度的关系。 取 2 支试管，用吸量管在一支试管中加 0.1 mol.L-1HAc 和 0.1mol.L-1NaAc 溶液各 3mL，另一只试管中加 1 mol.L-1HAc 和 1mol.L-1NaAc 溶液各 3mL，摇 动使之混合均匀。 测两试管内溶液的 PH 值是否相同？在两试管中分别滴入 2 滴甲基红指示
剂，溶液里何色？然后在两试管中分别滴加2molL-NaOH溶液（每加一滴均需 充分混合)，直到溶液的颜色变成黄色。记录各管所加的滴数。解释所得的结果。 ②)缓冲容量与缓冲组分比值的关系取2支试管，用吸量管在支试管中 0.1molL~NacHPO,和0.1 molL-NaH2PO,各5mL,另 支试管中加入9m 0.I mol.L-NazHPO4和0.1molL-NaPO4,用精密pH试纸或pH计测定两浴 液的pH值。然后在每支试管中加入0.9mL0.lmO1·LNaOH再用精密pH试 纸或pH计测定它们的pH值。每一试管加NaoH溶液前后两次的pH值是否相 同？两只试管比较情况又如何？解释原因。 五)思考题 1.缓冲溶液的pH值由哪些因素决定？ 2.现有下列几种酸及这些酸的各种对应盐类（包括酸式盐），欲配制pH=2、pH =10、 pH=12的缓冲溶液，应各选用哪种缓冲剂较好？ 是否具有缓冲能力？使用pH试纸检验溶液的pH时，应注意那些问题
3 剂，溶液里何色?然后在两试管中分别滴加 2 mol.L-1NaOH 溶液(每加一滴均需 充分混合)，直到溶液的颜色变成黄色。记录各管所加的滴数。解释所得的结果。 (2) 缓冲容量与缓冲组分比值的关系 取 2 支试管，用吸量管在一支试管中加 入 0.1 mol.L-1 Na2HPO4 和 0.1 mol.L-1 NaH2PO4 各 5mL，另一支试管中加入 9mL 0.1 mol.L-1 Na2HPO4 和 0.1 mol.L-1 NaH2PO4，用精密 pH 试纸或 pH 计测定两溶 液的 pH 值。然后在每支试管中加入 0．9mL 0.1m01·LNaOH 再用精密 pH 试 纸或 pH 计测定它们的 pH 值。每一试管加 NaoH 溶液前后两次的 pH 值是否相 同?两只试管比较情况又如何?解释原因。 （五)思考题 1．缓冲溶液的 pH 值由哪些因素决定? 2．现有下列几种酸及这些酸的各种对应盐类(包括酸式盐)，欲配制 pH=2、pH ＝10、 pH＝12 的缓冲溶液，应各选用哪种缓冲剂较好? H3PO4、HAc、H2C204、H2CO3、HF 将 10Ml0.1 mol.L-1 HAc 溶液和 10mL0.1 mol.L-1NaOH 溶液混合后，问所得溶液 是否具有缓冲能力?使用 pH 试纸检验溶液的 pH 时，应注意那些问题