实践项目四
电离平衡和缓冲溶液性质验证

一、目的要求

（1）能正确理解电解质电离的特点和影响平衡移动的因素。

（2）会使用酸碱指示剂和用pH试纸测定pH。

（3）能掌握缓冲溶液配制的基本实验方法。

（4）会使用pH试纸和pH计测定溶液pH。

二、基本原理

1.电离平衡概念

弱电解质在溶液中存在电离平衡。若AB为弱酸或弱碱，则在水溶液中存在电离平衡： 。达到平衡时溶液中未电离的AB的浓度和由AB电离产生的A ⁺ 或(B) ^- 离子的浓度之间存在的定量关系为： 。若在此平衡体系中加入含有相同离子的强电解质，即增加A ⁺ 或(B) ^- 离子的浓度，则平衡向生成AB分子的方向移动，使弱电解质AB的电离度降低，这种效应称为同离子效应。改变溶液的酸度或温度等条件，也可促使平衡移动。

2.缓冲溶液概念

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。

3.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，如弱酸和弱酸盐、弱碱和弱碱盐。如果缓冲溶液由弱酸和弱酸盐（如 组成，则 。

4.缓冲溶液性质

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。

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、试剂与仪器

1.试剂

2.仪器

四、操作步骤

1.溶液的酸碱性

用pH试纸测定0.1 mol·L ^-1 HCl溶液，0.1 mol·L ^-1 HAc溶液，蒸馏水，0.1 mol·L ^-1 NH ₃ ·H ₂ O溶液，0.1 mol·L ^-1 NaOH溶液的pH，填入表2-11并与理论值比较。

2.同离子效应

（1）在试管中加入1 mL 0.1 mol·L ^-1 HAc溶液，加1滴甲基橙试液，观察溶液的颜色；再加入少量固体NaAc，观察溶液颜色的变化。

（2）在试管中加入1 mL 0.1 mol·L ^-1 NH ₃ ·H ₂ O溶液，加1滴酚酞试液，观察溶液的颜色；再加入少量固体NH ₄ Cl，观察溶液颜色的变化。

3.溶液酸度的影响

（1）取2支试管，分别加入2 mL饱和H ₂ S水溶液和1滴石蕊试液，观察溶液的颜色，并用湿润的醋酸铅试纸检查有无H ₂ S气体放出。

向其中一支试管中滴加2 mol·L ^-1 NaOH溶液，至溶液呈碱性，观察溶液颜色的变化，检查有无H ₂ S气体放出。

向另一支试管中滴加2 mol·L ^-1 HCl溶液，至溶液呈酸性，观察溶液颜色的变化，检查有无H ₂ S气体放出。

（2）取2支试管，分别加入2 mL 0.1 mol·L ^-1 MgCl ₂ 溶液后，滴加0.1 mol·L ^-1 NH ₃ ·H ₂ O溶液，观察现象。

向其中一支试管中加入少量固体NH ₄ Cl，观察有什么变化；向另一支试管中滴加2 mol·L ^-1 HCl溶液，观察有什么变化。

4.温度的影响

在试管中加入1 mL 0.1 mol·L ^-1 NaAc溶液和1滴酚酞试液，加热后观察颜色变化，并解释。

5.缓冲溶液的性质

（1）抗酸、碱和抗稀释

①取3支试管，依次加入配制的pH=4.0、pH=7.0、pH=10.0的缓冲溶液各3 mL，用精密pH试纸测定各管中溶液的pH，将结果记录在表2-12中。

②向各管加入5滴0.1 mol·L ^-1 HCl溶液，混匀后用精密pH试纸测其pH，记录在表2-12中。

③另取3支试管，依次加入配制的pH=4.0、pH=7.0、pH=10.0的缓冲溶液各3 mL后，向各管加入5滴0.1 mol·L ^-1 NaOH溶液，混匀后用精密pH试纸测其pH，记录在表2-12中。

④另取3支试管，依次加入配制的pH=4.0、pH=7.0、pH=10.0的缓冲溶液各3 mL后，向各管中加入7 mL蒸馏水，混匀后再用精密pH试纸测其pH，记录在表2-12中。

（2）对比实验

①取3支试管，依次加入蒸馏水、pH=4.0的HCl溶液、pH=10.0的NaOH溶液各3 mL，用pH试纸测其pH，将结果记录在表2-12中。

②向各管加入5滴0.1 mol·L ^-1 HCl溶液，混匀后用精密pH试纸测其pH，记录在表2-12中。

③另取3支试管，依次加入蒸馏水、pH=4.0的HCl溶液、pH=10.0的NaOH溶液各3 mL，向各管加入5滴0.1 mol·L ^-1 NaOH溶液，混匀后用精密pH试纸测其pH，记录在表2-12中。

④另取3支试管，依次加入蒸馏水、pH=4.0的HCl溶液、pH=10.0的NaOH溶液各3 mL，向各管中加入7 mL蒸馏水，混匀后再用精密pH试纸测其pH，记录在表2-12中。

通过以上实验结果，说明缓冲溶液具有什么性质。

6.缓冲溶液的缓冲容量

（1）缓冲容量与缓冲组分浓度的关系

①取两支试管，在一试管中加入0.1 mol·L ^-1 HAc溶液和0.1 mol·L ^-1 NaAc溶液各3 mL，另一试管中加入1 mol·L ^-1 HAc溶液和1 mol·L ^-1 NaAc溶液各3 mL，混匀后用精密pH试纸测定两试管内溶液的pH是否相同？

②在两试管中分别滴入2滴甲基红试液，溶液呈现什么色（甲基红在pH<4.2时呈红色，pH>6.3时呈黄色）？

③在两试管中分别逐滴加入0.1 mol·L ^-1 NaOH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。

比较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

①取两只烧杯，用吸量管在一只烧杯中加入0.1 mol·L ^-1 NaH ₂ PO ₄ 溶液和0.1 mol·L ^-1 Na ₂ HPO ₄ 溶液各10 mL，另一只烧杯中加入2 mL 0.1 mol·L ^-1 NaH ₂ PO ₄ 溶液和18 mL 0.1 mol·L ^-1 Na ₂ HPO ₄ 溶液，混匀后用精密pH试纸分别测量其pH，记录。

②在每只烧杯中各加入1.8 mL 0.1 mol·L ^-1 NaOH溶液，混匀后再用精密pH试纸分别测量其pH，记录。

比较说明哪种缓冲溶液的缓冲容量大。

五、思考题

在弱电解质溶液中加入含有相同离子的强电解质，对弱电解质电离平衡有什么影响？ 5jpHOO1OaLpZYxrHMVCg59QozEsI1SlFNoLFJoQZeRQLWqFUYrpouc1wk5nM1FXg