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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：
或
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，盐的浓度为，则

所以缓冲溶液pH值可写为
或
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(或)＝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。
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

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