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电离平衡和缓冲溶液
一、实验目的
1、进一步巩固电解质电离的特点和影响平衡移动的因素
2、 巩固pH值的概念，掌握酸碱指示剂和pH试纸的使用
3、学习缓冲溶液的配制试验及其性质
二、实验原理
① 基本概念：在弱酸或弱碱等弱电解质溶液中，加入与弱酸或弱碱解离后具有相同离子的易溶强电解质，使弱电解质解离度降低的现象称同离子效应。
在一定程度上能抵抗外加少量酸、碱或稀释，而保持溶液pH值基本不变的作用称为缓冲作用。具有缓冲作用的溶液称为缓冲溶液。
② 缓冲溶液组成及计算公式：
缓冲溶液一般是由共轭酸碱对组成的，例如弱酸和弱酸盐，或弱碱和弱碱盐(NH3·H2O - NH4Cl)。如果缓冲溶液由弱酸和弱酸盐 (例如HAc-NaAc)组成，则
其PH计算的公式为:

可见缓冲溶液的PH首先取决于PKa,即取决于弱酸的解离常数Ka的大小,同时又与Ca和Cb的比值有关.
③缓冲溶液性质：
a.抗酸/碱,抗稀释作用 
因为缓冲溶液中具有抗酸成分和抗碱成分，所以加入少量强酸或强碱，其pH值基本上是不变的。稀释缓冲溶液时，酸和碱的浓度比值不改变，适当稀释不影响其pH值。
b.缓冲容量 
缓冲容量是衡量缓冲溶液缓冲能力大小的尺度。缓冲容量的大小与缓冲组分浓度和缓冲组分的比值有关。缓冲组分浓度越大，缓冲容量越大；缓冲组分比值为 1:1 时，缓冲容量最大。

三、仪器和药品
试管，量筒(100mL，10mL)，烧杯(100mL，50mL)，吸量管(10mL)等。
HAc(0.1mol/L)，NaAc(0.1mol·L-1，1mol·L-1), NaH2PO4 (0.1 mol·L-1)，Na2HPO4 (0.1 mol·L-1) NH3·H2O (0.1 mol·L-1)，NH4Cl (0.1 mol·L-1)，HCl (0.1 mol·L-1)，NaOH (0.1 mol·L-1，1 mol·L-1)，pH=4的HCl，pH＝10的NaOH，pH=4.00标准缓冲溶液，pH=9.18标准缓冲溶液，甲基红溶液，广泛pH试纸，精密pH试纸，吸水纸等。
四、实验步骤
实验步骤
实验现象
解释和结论（包括反应式）
一、同离子效应
1. 1mL 蒸馏水+2D 2mol·L-1氨水+1D酚酞指示剂
1mL 蒸馏水+2D 2mol·L-1氨水+1D酚酞指示剂+少许NH4Cl(s)

溶液呈红色

溶液呈无色

2. 5滴0.1mol·L-1MgCl2+5滴2mol·L-1 NH4Cl+ 5滴 2mol·L-1 NH3﹒H2O

5滴0.1mol·L-1MgCl2+ 5滴水+5滴2mol·L-1NH3﹒H2O

NH3.H2O = NH4+ + OH-
Mg+2OH-=Mg(OH)2(s)
NH4Cl加入,由于同离子效应使溶液中C(OH -)减小,所以Mg(OH)2不能生成
二、缓冲溶液的配制试验及其性质
1.8.5mL 1mol·L1HAc+1.5mL1mol·L-1NaAc组成缓冲溶液，用PH试纸测其PH
PH=
4 0=4 74+lgV NaAc / V HAc
V NaAc + V HAc=10mL
V HAc=8.5mL
V NaAc=1.5mL
2、1.5mL 0.1mol·L-1 NaH2PO4
+ 8.5mL1mol·L-1 Na2HPO4组成缓冲溶液，用PH试纸测其PH=

PH=

3.8.5mL0.1mol·L-1 NH3·H2O +1.5mL0.1mol·L-1 NH4Cl
组成缓冲溶液，用PH试纸测其PH
PH=

性质
1.测蒸馏水的PH
3mL蒸馏水(测PH ) +1滴0.1mol·L-1HCl 测PH
3mL蒸馏水(测PH ) +1滴0.1mol·L-1NaOH测PH

PH=

PH=
说明水几乎没缓冲能力
2 .3mL缓冲溶液(甲)+3滴0.1mol·L-1HCl
3mL缓冲溶液(甲)+3滴0.1mol·L-1NaOH
3mL缓冲溶液(甲)+ 1mL蒸馏水

PH=

PH=

PH=
缓冲溶液中加入少量酸或碱， PH几乎没有变化
3 .用乙、丙缓冲溶液重复步骤2

（3）缓冲容量
1 .缓冲容量与缓冲组分浓度的关系 
1mL0.1mol·L-1 HAc+1mL0.1mol·L-1NaAc +甲基红+ (?)1mol·L-1NaOH
1mL1mol·L-1 HAc+1mL1mol·L-1
NaAc+甲基红+ (?) 1mol·L-1NaOH

PH=

PH=
甲基红在pH<4.2时呈红色，pH>6.3时呈黄色

记录各试管所滴入NaOH的滴数，说明哪一试管中缓冲溶液的缓冲容量大。
2. 缓冲容量与缓冲组分比值的关系
 10mlNaH2PO4 + 10ml Na2HPO4 + 1.8mL 0.1 mol·L-1NaOH
2mL 0.1 mol· L-1 NaH2PO4 + 18mL 0.1 mol·L-1Na2HPO4+
1.8mL 0.1 mol·L-1NaOH
PH=
PH=

PH=
PH=
说明哪一试管中缓冲溶液的缓冲容量大。

3. 缓冲溶液的应用
取FeCl3\.MgCl2各1ml+8ml蒸馏水+缓冲溶液
沉淀用离心机分离

缓冲溶液的值应选多大能够达到分离的目的.

思考题
(1) 为什么缓冲溶液具有缓冲作用？
(2) NaHCO3溶液是否具有缓冲作用，为什么？
(3) 用pH计测定溶液pH值时，已经标定的仪器，“定位”调节是否可以改变位置，为什么？