实训8　缓冲溶液的配制和性质

【实训目的】

理解缓冲溶液的性质。掌握缓冲溶液pH 值的计算方法和配制方法：使用酸度计和复合电极测定溶液pH 值。

【实训指导】

缓冲溶液具有抵抗少量强酸、强碱或稍加稀释的影响仍保持其pH 值几乎不变的能力。

缓冲溶液一般由共轭酸碱对组成，其中弱酸为抗碱成分，共轭碱为抗酸成分。当弱酸和共轭碱浓度相等时，pH 值的计算公式为

计算所需弱酸HB 及其共轭碱B-的体积，将所需体积的弱酸溶液及其共轭碱溶液混合，即得所需缓冲溶液。

缓冲溶液的缓冲能力用缓冲容量来衡量，缓冲容量越大，缓冲能力越强。缓冲容量与总浓度及缓冲比有关，当缓冲比一定时，总浓度越大，缓冲容量越大；当总浓度一定时，缓冲比越接近1，缓冲容量越大（缓冲比等于1 时，缓冲容量最大）。

由上述计算配制的溶液，所得的pH 值为近似值，需用酸度计和复合电极测定其pH值，再用相应酸或碱调节pH 值。

【实训内容】

1）准备仪器和试剂

（1）仪器。试管（6 支）、试管架、玻璃棒、滴管、洗瓶、吸量管（10 mL、20 mL）、烧杯（100 mL）、量杯（5 mL）、酸度计、复合电极、温度计、洗耳球、塑料烧杯（50 mL，3 个）、精密pH 试纸、点滴板等。

（2）试剂。HAc（2 mol/L、1 mol/L、0.1 mol/L），NaAc（1 mol/L、0.1 mol/L），NaH2PO4（2 mol/L、0.2 mol/L），Na2HPO4（0.2 mol/L），HCl（0.1 mol/L），NaOH（2 mol/L、1 mol/L、0.1 mol/L），邻苯二甲酸氢钾标准缓冲溶液（0.05 mol/L），混合磷酸盐标准缓冲溶液（0.025 mol/L），溴酚红指示剂等。

2）操作步骤

（1）缓冲溶液的配制。

①计算配制pH=5.00 的缓冲溶液20 mL 所需0.1 mol/L HAc（pKa=4.76）溶液和0.1 mol/L NaAc 溶液的体积。分别用吸量管移取所需量的HAc 溶液和NaAc 溶液，置于50 mL塑料烧杯中，摇匀。用酸度计（配用复合电极，下同）测定其pH 值，并用2 mol/L NaOH 或2 mol/L HAc 调节pH 值至5.00，保存备用。

②计算配制pH=7.00 的缓冲溶液20 mL 所需0.2 mol/L NaH2PO4（pKa2=7.21）溶液和0.2 mol/L Na2HPO4 溶液的体积。分别用吸量管移取所需量的NaH2PO4 溶液和Na2HPO4 溶液，置于50 mL 塑料烧杯中，摇匀。用酸度计测定其pH 值，并用2 mol/L NaOH或2 mol/L NaH2PO4 调节pH 值至7.00，保存备用。

（2）缓冲溶液的性质。

①抗酸作用。取3 支试管，分别量取3 mL 上述配制好的pH 值为5.00、7.00 的缓冲溶液和蒸馏水，各加入2 滴1 mol/L HCl 溶液，摇匀，用精密pH 试纸分别测定其pH 值。

②抗碱作用。取3 支试管，分别量取3 mL 上述配制好的pH 值为5.00、7.00 的缓冲溶液和蒸馏水，各滴入2 滴1 mol/L NaOH 溶液，摇匀，用精密pH 试纸分别测定其pH 值。

③抗稀释作用。取4 支干燥洁净的试管，分别加入0.5 mL 上述配制好的pH 值为5.00、7.00的缓冲溶液、0.1mol/L HCl 溶液、0.1mol/L NaOH 溶液，分别各加入5 mL 蒸馏水，振荡试管，用精密pH 试纸分别测定其pH 值。

解释上述实验结果。

（3）缓冲容量的比较。

①缓冲容量与总浓度的关系。取两支试管，在一支试管中加入0.1 mol/L HAc 溶液和0.1 mol/L NaAc 溶液各2 mL，在另一支试管中加入1 mol/L HAc 溶液和1 mol/L NaAc 溶液各2 mL，测定两试管中溶液的pH 值，两者是否相同？ 向两试管中各滴入2 滴溴酚红（变色范围pH 为5.0～6.8，pH<5.0 呈黄色，pH >6.8 呈红色）试剂，然后向两支试管中分别滴加1 mol/L NaOH 溶液，边滴加边振荡试管，直至溶液颜色变为红色。记录两试管所加NaOH 溶液滴数。

②缓冲容量与缓冲比的关系。取两支试管，在一支试管中加入0.1 mol/L NaAc 溶液和0.1 mol/L HAc 溶液各5 mL，在另一支试管中加入9 mL 0.1 mol/L NaAc 溶液和1 mL 0.1 mol/L HAc 溶液。计算两缓冲溶液的缓冲比，用精密pH 试纸测定两溶液的pH 值。然后向每支试管中加入1 mL 1 mol/L NaOH 溶液，用精密pH 试纸测量两溶液的pH 值。

解释上述实验结果。

【实训注意】

（1）离子强度的影响，会造成所配缓冲溶液pH 测定值与理论值偏离，需用酸度计测定其pH 值，再用相应酸或碱调节其pH 值。

（2）配制缓冲溶液的水，应是新沸腾过并放冷的纯化水，其pH 值应为5.5～7.0。

【实训思考】

（1）若同样程度改变共轭酸及其共轭碱浓度，溶液pH 值是否改变？

（2）配制pH 值为9.00 的缓冲溶液，应选何种缓冲对？

（3）影响缓冲溶液缓冲容量的主要因素是什么？ 如何影响？

（4）10 mL 0.2 mol/L HAc 溶液和10 mL 0.1 mol/L NaOH 溶液混合后所得的溶液是否具有缓冲作用，为什么？