实验5 缓冲溶液的配制与pH 值的测定
1.
实验目的
(1) 了解缓冲溶液的配制原来及缓冲溶液的性质； (2) 掌握溶液配制的基本实验方法，学习pH 值的使用方法
2. 实验原理
① 基本概念：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。如果缓冲溶液由弱酸和弱酸盐 (例如HAc-NaAc)组成，则
≈K aHAc —c a c
s
c H +pH ＝p K a －lg c a
c s
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 11 时，缓冲容量最大。 3. 实验仪器与试剂
pHS －3C 酸度计，试管，量筒(100mL ，10mL)，烧杯(100mL ，50mL)，吸量
管(10mL)等。
HAc(0.1mol·L -1，1mol·L -1)，NaAc(0.1mol·L -1，1mol·L -1), NaH 2PO 4 (0.1 mol·L -1)，Na 2HPO 4 (0.1 mol·L -1) NH 3·H 2O (0.1 mol·L -1)，NH 4Cl (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。
4.实验步骤
⑴缓冲溶液的配制与pH值的测定
按照下表，通过计算配制三种不同pH值的缓冲溶液，然后用精密pH试纸和pH计分别测定它们的pH值。比较理论计算值与两种测定方法实验值是否相符(溶液留作后面实验用)。
表1 缓冲溶液的配制与pH值的测定
实验号理论pH值
各组分的体积/mL
(总体积50mL)
精密pH试纸
测定pH值
PH计
测定pH值
0.1mol·L-1HAc
甲 4.0
0.1mol·L-1NaAc
0.1mol·L-1 NaH2PO4
乙7.0
0.1mol·L-1 Na2HPO4
0.1mol·L-1 NH3·H2O
丙10.0
0.1mol·L-1 NH4Cl
⑵缓冲溶液的性质
①取3支试管，依次加入蒸馏水，pH=4的HCl溶液，pH =10的NaOH溶液各3mL，用pH试纸测其pH值，然后向各管加入5滴0.1mol·L-1HCl，再测其pH 值。用相同的方法，试验5滴0.1mol·L-1NaOH对上述三种溶液pH值的影响。将结果记录在表2中。
②取3支试管，依次加入自己配制的pH=4.0、pH=7.0、pH=10.0的缓冲溶液各3mL。然后向各管加入5滴0.1mol·L-1 HCl，用精密pH试纸测其pH值。用相同的方法，试验5滴0.1mol·L-1NaOH对上述三种缓冲溶液pH值的影响。将结果记录在表2中。
③取4支试管，依次加入pH=4.0的缓冲溶液，pH=4的HCl溶液，pH=10的NaOH溶液各1mL，用精密pH试纸测定各管中溶液的pH值。然后向各管中加入10mL水，混匀后再用精密pH试纸测其pH值，考查稀释上述四种溶液pH值的影响。将实验结果记录于表2。
通过以上实验结果，说明缓冲溶液的什么性质？
表2 缓冲溶液的性质
实验号溶液类别 pH值
加5滴
HCl后pH
值
加5滴NaOH
后pH值
加10ml水
后pH值
1 蒸馏水
2 pH=4的HCl溶液
3 pH=10的NaOH溶
液
4 pH=4.0的缓冲溶
液
5 pH=7.0的缓冲溶
液
6 pH=10.0的缓冲溶
液
⑶缓冲溶液的缓冲容量
①缓冲容量与缓冲组分浓度的关系取两支大试管，在一试管中加入
0.1mol·L-1 HAc和0.1mol·L-1NaAc各3mL，另一试管中加入1mol·L-1HAc和1mol·L-1NaAc各3mL，混匀后用精密pH试纸测定两试管内溶液的pH值(是否相同)？在两试管中分别滴入2滴甲基红指示剂，溶液呈何色？(甲基红在pH<4.2时呈红色，pH>6.3时呈黄色)。然后在两试管中分别逐滴加入1mol·L-1NaOH溶液(每加入1滴NaOH均需摇匀)，直至溶液的颜色变成黄色。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取两支大试管，用吸量管在一试管中加入NaH2PO4和Na2HPO4各10ml，另一试管中加入2mL 0.1 mol·L-1 NaH2PO4和18mL 0.1 mol·L-1Na2HPO4，混匀后用精密pH试纸分别测量两试管中溶液的pH值。然后在每试管中各加入1.8mL 0.1 mol·L-1NaOH，混匀后再用精密pH试纸分别测量两试管中溶液的pH值。说明哪一试管中缓冲溶液的缓冲容量大。
5. 注意事项
⑴．实验室安全问题。
