缓冲溶液教学教案

1缓冲溶液教学教案【引言】：血液pH范围为7.35~7.45，不因代谢过程中产生酸、碱性物质而变化，血液是缓冲溶液，缓冲溶液如何维持pH不变。一、缓冲溶液的组成及作用机理（一）缓冲溶液的组成HAc—NaAc加少量HCl、NaOH、ΔpH很小缓冲溶液：能抵抗外加少量强酸或强碱，而维持pH基本不发生变化的溶液。缓冲作用：缓冲溶液所具有的抵抗外加少量强酸或强碱的作用。缓冲溶液的组成：足够浓度的共轭酸碱对（缓冲对）由足够浓度的共轭酸碱对组成的缓冲溶液，所起作用是抗酸、抗碱，如何抗得。（二）缓冲作用机理以HAc—NaAc为例HAc、NaAc足量HAc+H2OH3O++Ac-+左移H3O+抗酸成分+抗碱成分右移OH-2H2O共轭酸—抗碱成分共轭碱—抗酸成分【小结】：机理三要点:方程（酸解离）,平衡移动方向，抗酸、碱成分NH4+—NH3缓冲系、抗碱成分NH4+缓冲作用0.1molL-1HAc—NaAc0.1molL-1HCl、NaOH浓度大，少量酸、碱，浓度几乎不变二、缓冲溶液pH的计算（一）公式推导HA—NaAC（HA）C（A-）HA+H2OH3O++A-C（HA）-Ceq(H3O+)Ceq(H3O+)C（A-）+Ceq(H3O+)C（HA）C（A-）Ka（HA）=CHACCACCOHCeq/]/][/[3）（）（）（Ceq(H3O+)/C=)()()(ACHACHAKa2pH=)()(lg)(HACACHApKa)()(HACAC—缓冲比r，C为缓冲液，不是混合前pKa：HAc-NaAcpKa（HAc）、NH4Cl-NH3pKa（NH4+）、H2PO4--HPO42-pKa2（H3PO4）（二）其他形式pH=VHAnVAnHApKa/)(/)(lg)()()(lg)(HAnAnHApKa当C（HA）=C（A-）pH=)()()()(lg)(HAVHACAVACHApKa)()(lg)(HAVAVHApKa【小结】：决定缓冲溶液pH的主要因素有：pKa（HA）和r（三）应用书P101例5-825℃时，在1.0LHAc-NaAc缓冲溶液中含有0.10molHAc和0.20molNaAc。（1）计算此缓冲溶液的pH；（2）向100mL该缓冲溶液中加入10mL0.10molL-1HCl溶液后，计算缓冲溶液的pH；（3）向100mL该缓冲溶液中加入10mL0.10molL-1NaOH溶液后，计算缓冲溶液的pH；（4）向100mL该缓冲溶液中加入1L水稀释后，计算缓冲溶液的pH。Ka（HAc）=1.810-5解：(1)pH=10.020.0lg108.1lg5=5.05(2)pH=10.0010.010010.0010.0100lg108.1lg100010.0100020.05=4.98(3)pH=10.0010.010010.0010.0100lg108.1lg100010.0100020.05=5.11(4)pH=10.020.0lg108.1lg5=5.05三、缓冲容量和缓冲区间（一）缓冲容量β定量表示缓冲溶液的缓冲能力1、定义VdpHdnaVdpHdnb单位体积的缓冲溶液的pH增大或减小1时，所需加入强酸或强碱的物质的量单位:molL-13β↑缓冲能力↑2、影响β的因素)]()([)1(3.22ACHACrrC(HA)+C(A-)=C总)()(HACACr缓冲比【小结】：(1)C总r定C总↑β↑(2)rC总定r=1β最大)]()([43.2maxACHACr远离1β↓书P103例5-9计算下列缓冲溶液的缓冲容量：(1)0.10molL-1HAc—0.10molL-1NaAc溶液；（2）0.010molL-1HAc—0.010molL-1NaAc溶液；（3）0.050molL-1HAc—0.15molL-1NaAc溶液。解：（1）β1=)10.010.0()1(3.2210.010.010.010.0=0.12(molL-1)(2)β2=)010.0010.0()1(3.22010.0010.0010.0010.0=0.012(molL-1)(3)β3=)15.0050.0()1(3.22050.015.0050.015.0=0.086(molL-1)缓冲液有缓冲作用除了要有足够浓度的缓冲对，还要适当缓冲比，缓冲比为多少无缓冲作用。（二）缓冲区间r远离1,β↓r0.1无缓冲作用pH=pKa-1r10pH=pKa+1缓冲区间：缓冲溶液能发挥缓冲作用的pH范围pH=pKa（HA）±1HAc—NaAcpKa（HAc）=4.74pH=3.74~5.74NH4Cl—NH3pKb（NH3）=4.74pH=8.26~10.26H2PO4-—HPO42-pKa2（H3PO4）=7.21pH=6.21~8.21四、缓冲溶液的选择与配制为了有足够的β，必须满足下列原则和步骤:（1）选择合适的缓冲对pKa（HA）与pH接近，r接近1（2）适当的总浓度0.05~0.2molL-14C(HA)=C(A-)=0.10molL-1(3)计算所需缓冲对的量(4)校正(pH计)书P105例5-10用浓度均为0.10molL-1的弱酸和其共轭碱溶液配制100mlpH为5.00的缓冲溶液。可供选择的试剂有：(1)NH4Cl—NH3pKb（NH3）=4.74(2)NaH2PO4—Na2HPO4pKa2(H3PO4)=7.21(3)HAc—NaAcpKa(HAc)=4.74解：选HAc—NaAc5.00=)(100)(lg74.4NaAcVNaAcVV(NaAc)=64.5(mL)V(HAc)=100-64.5=35.5(mL)取0.10molL-1HAc和NaAc各35.5mL和64.5mL混合。五、缓冲溶液在医学上的意义血液pH=7.35~7.45代谢物质pH不变1、组成NaHCO3—H2CO3，Na2HPO4—KH2PO4，Na蛋白质—H蛋白质能力最大2、缓冲机理Ka1CO2（溶解）+2H2OH3O++HCO3-+CO2（g）（肺）H3O+肾抗碱成分+抗酸成分OH-2H2O【例题分析】：3.pH计算例已知正常血液中HCO3-—CO2（溶解）的pKa1（H2CO3）=6.10（6.35），C（HCO3-）=0.024molL-1、C（CO2溶）=0.0012molL-1，求血液的pH。解：pH=6.10+lg0012.0024.0=6.10+lg20=7.40讨论：体外缓冲比101~10体内缓冲比204、人体调节作用CO2—HCO3-CO2↑HCO3-↓CO2↓HCO3-↑肺抗酸加快吐出CO2抗碱减慢呼出CO2肾减少排泄HCO3-加速排泄HCO3-肺部换气不足（CO2吐出慢）引起酸中毒