1 實驗一實驗一緩沖溶液的配制和性質 溶液緩沖溶液的配制和性質 溶液 pH 值測定值測定 實驗目的實驗目的 1 學習緩沖溶液及常用等滲磷酸鹽緩沖溶液的配制方法 2 加深對緩沖溶液性質的理解 3 強化吸量管的使用方法 4 學習使用pHS 2C型酸度計 5 培養環境保護意識 預習作業預習作業 1 一般性溶液與緩沖溶液有什么不同 2 緩沖溶液的性質有哪些 3 如何衡量緩沖溶液的緩沖能力大小 緩沖溶液的緩沖能力與什么因素有關 4 實驗是如何設計以驗證緩沖溶液所具有的性質及緩沖容量的影響因素的 設計時 有哪些注意事項 5 該如何檢測緩沖溶液的pH值是否發生改變 是否均需要用pH計 6 本實驗屬定量測定還是定性測定或半定量測定 實驗原理實驗原理 普通溶液不具備抗酸 抗堿 抗稀釋作用 緩沖溶液通常是由足夠濃度的弱酸及其共軛堿 弱堿及其共軛酸或多元酸的酸式鹽及 其次級鹽組成的 具有抵抗外加的少量強酸或強堿 或適當稀釋而保持溶液pH值基本不變 的作用 本實驗通過將普通溶液和配制成的緩沖溶液對加入酸 堿或適當稀釋前后pH數值的變 化來探討緩沖溶液的性質 根據緩沖溶液中共軛酸堿對所存在的質子轉移平衡 HB B H3O 緩沖溶液 pH 值的計算公式為 緩沖比lgap 共軛酸 共軛堿 lgap HB B lgppH KKKa 式中pKa為共軛酸解離常數的負對數 此式表明 緩沖溶液的pH值主要取決于弱酸的 pKa值 其次決定于其緩沖比 需注意的是 由上述公式算得的pH值是近似的 準確的計算應該用活度而不應該用濃 度 要配制準確pH值的緩沖溶液 可參考有關手冊和參考書上的配方 它們的pH值是由精 確的實驗方法確定的 緩沖容量 是衡量緩沖能力大小的尺度 緩沖容量 的大小與緩沖溶液總濃度 緩沖組分的比值有關 1 緩沖比 B 2 303 HB B B HB 2 303 緩沖溶液總濃度越大則 越大 緩沖比越趨向于1 則 越大 當緩沖比為1時 達極大 值 2 實驗室中最簡單的測定緩沖容量的方法是利用酸堿指示劑變色來進行判斷的 例如 本實驗就使用了甲基紅指示劑 表2 3 1 甲基紅指示劑變色范圍 pH值 4 24 2 6 3 6 3 顏色紅色橙色黃色 醫學上常用PBS 等滲磷酸鹽緩沖鹽水 作為體外細胞緩沖培養液 PBS是與人體血漿滲 透壓 280 320mOsmol L 1 等滲 并與人體血液pH值 7 35 7 45 一致的含有 NaCl KCl Na2HPO4 KH2PO4等物質的磷酸鹽緩沖液 根據不同用途 PBS有不同的配 制方法 如用于細胞培養的pbs配方為 8g NaCl 0 2g KCl 0 24g KH2PO4 1 44g Na2HPO4 加水至800ml 用HCl調pH至7 4 補水至1L 消毒滅菌既得 其在水溶液中的質子轉移平衡如下 H2PO4 H2O H2PO42 H3O Ka2 由上式可知該緩沖液pH的計算公式為 2 4 2 24 HPO pHp algp alg KH PO KK 共軛堿 共軛酸 該公式計算出來的數值由于未考慮溶液的活度 所以所得的數值仍為近似值 儀器與試劑儀器與試劑 儀器 吸量管 5mL 5 10mL 5 比色管 20mL 4 量筒 10mL 燒杯 50mL 6 試 管 10mL 6 20mL 6 滴管 玻棒 洗瓶 pHS 2C型酸度計等 試劑 1 0mol L 1 HAc 0 1mol L 1HAc 1 0mol L 1 NaAc 0 10mol L 1 NaAc 0 15mol L 1KH2PO4 0 10mol L 1Na2HPO4 0 15mol L 1NaCl 0 15mol L 1KCl 1 0mol L 1NaOH 1 0mol L 1HCl 0 15mol L 1HCl 蒸餾水 甲基紅指示劑 廣泛 pH試紙 自帶試樣兩份 實驗步驟實驗步驟 方法 方法 1 一 緩沖溶液的配制 按照表2 3 2中用量 用吸量管配制甲 乙 丙及細胞培養用PBS緩沖溶液于已標號的 四支10mL 20mL比色管中 備用 二 緩沖溶液的性質 1 緩沖溶液的抗酸 抗堿 抗稀釋作用 取7支試管 按表2 3 3分別加入下列溶液 用廣泛pH試紙測pH值 然后 分別在各試 管中滴加2滴1mol L 1HCl溶液或2滴1mol L 1NaOH溶液 再測pH值 記錄實驗數據 解釋 所得結果 2 緩沖容量與緩沖溶液總濃度 c 及緩沖比的關系 HB B 取6支試管 按表2 3 4分別加入下列溶液 測pH值 然后 在1 4號試管中各加2滴 1mol L 1HCl溶液或2滴1mol L 1NaOH 再測pH值 5 6號試管中分別滴入2滴甲基紅指示 劑 溶液呈紅色 然后一邊振搖一邊逐滴加入1 0mol L 1NaOH溶液 直至溶液的顏色剛好 變成黃色 記錄所加的滴數 記錄實驗結果 解釋所得結果 三 PBS溶液及自帶試樣溶液pH值的測定 先用pH試紙測量PBS溶液及自帶試樣溶液的pH值 然后用pHS 2C型酸度計分別測定它 們的pH值 比較一下所測的pH數值是否與你預想的一致 3 數據記錄與結果分析數據記錄與結果分析 日期 溫度 相對濕度 表2 3 2 緩沖溶液的配制 編號試劑濃度 mol L 1用量 mL總體積 mL HAc1 06 00 甲 NaAc1 06 00 12 00 HAc0 104 00 乙 NaAc0 104 00 8 00 HAc0 100 30 丙 NaAc0 102 70 3 00 KH2PO40 150 20 Na2HPO40 101 70 NaCl0 1515 50 細胞培養用 PBS KCl0 150 30 17 70 表2 3 3 緩沖溶液的抗酸 抗堿 抗稀釋作用 實驗編號1234567 緩沖溶液 甲 mL2 02 0 2 0 H2O mL 2 02 0 5 0 NaCl mL 2 02 0 pH 1 1 0mol L 1HCl 滴2 2 2 1 0mol L 1NaOH 滴 2 2 2 pH 2 pH 結論 表2 3 4 緩沖容量 與緩沖比 及緩沖溶液總濃度 c 間的關系 HB B 實驗項目 與 c 關系 與關系 HB B 實驗編號123456 緩沖溶液 甲 mL2 0 2 0 緩沖溶液 乙 mL 2 0 2 02 0 緩沖溶液 丙 mL 2 0 pH 1 甲基紅指示劑 滴 22 溶液顏色 1 0mol L 1HCl 滴22 1 0mol L 1NaOH 滴 22至溶液至溶液 4 剛好變 成黃色 滴 剛好變 成黃色 滴 pH 2 pH 結論 表2 3 5 PBS溶液及自帶試樣溶液pH值的測定 實驗項目PBS溶液自帶試樣1自帶試樣2 pH試紙 pHS 2C pH 結論 備注 本實驗方法配制的細胞培養用PBS溶液 已與人體血漿滲透壓等滲 若PBS溶 液pH不等于7 4 可直接用0 15mol L 1HCl調節至7 4 實驗步驟實驗步驟 方法 方法 2 一 一般溶液的抗酸 抗堿 抗稀釋作用 取10支試管 按照表2 3 6中用量 分別加入各種試劑 測pH值 然后 在各試管中分 別滴加2滴1mol L 1HCl溶液或1mol L 1NaOH溶液 再測pH值 最后 在各試管中在加入 5ml蒸餾水 再測pH值 記錄實驗數據 解釋普通溶液是否具有抗酸 抗堿 抗稀釋作用 二 緩沖溶液的配制及性質 取8支試管 按照表2 3 7中用量 分別加入各種試劑 測pH值 然后 在各試管中分 別滴加2滴1mol L 1HCl溶液或1mol L 1NaOH溶液或蒸餾水 再測pH值 記錄實驗結果 解 釋緩沖溶液的抗酸 抗堿 抗稀釋作用及緩沖容量的影響因素 三 PBS溶液的配制及自帶試樣溶液pH值的測定 取50ml燒杯3個 其中一個按照表2 3 8中用量配制PBS溶液 然后用pH試紙測量PBS溶 液及自帶試樣溶液的pH值 再用pHS 2C型酸度計分別測定它們的pH值 比較一下所測的 pH數值是否與你預想的一致 數據記錄與結果分析數據記錄與結果分析 日期 溫度 相對濕度 表2 3 6 普通溶液否具有抗酸 抗堿 抗稀釋作用 編號12345678910 1 0mol L 1NaAc ml1 01 0 1 0mol L 1HAc ml1 01 0 0 1mol L 1NaAc ml1 01 0 0 1mol L 1HAc ml1 01 0 0 15mol L 1NaCl ml1 01 0 pH 1 1 0mol L 1HCl 滴22222 1 0mol L 1NaOH 滴22222 5 pH 2 pH pH 2 pH 1 H2O ml 5 05 05 05 05 05 05 05 05 05 0 pH 3 pH pH 3 pH 2 結論 表2 3 7 緩沖溶液的配制及性質 編號12345678 1 0mol L 1NaAc ml1 01 01 0 1 0mol L 1HAc ml1 01 01 0 0 1mol L 1NaAc ml1 01 01 01 00 2 0 1mol L 1HAc ml1 01 01 01 01 8 緩沖溶液總濃度 緩沖比 pH 值 甲基紅 滴22 1 0mol L 1HCl 滴22 1 0mol L 1NaOH 滴22 至溶液 剛好變 成黃色 滴 至溶液 剛好變 成黃色 滴 H2O ml 5 05 0 pH 值 pH 結論 表2 3 8 細胞培養用PBS緩沖溶液的配制及自帶試樣溶液pH值的測定 試劑用量 mL總體積 mLpH值 試紙 pH值 儀器 0 15 mol L 1KH2PO40 20 0 10 mol L 1Na2HPO41 70 0 15 mol L 1NaCl15 50 0 15 mol L 1KCl0 30 17 70 自帶試樣溶液1 自帶試樣溶液2 結論 思考題思考題 1 緩沖溶液的pH值由哪些因素決定 2 為什么緩沖溶液具有緩沖能力 3 pH試紙與pHS 2C型酸度計測定溶液的pH值的準確度如何 6 4 為何每測定完一種溶液 復合電極需用蒸餾水洗凈并吸干后才能測定另一種溶液 5 本實驗是如何設計以驗證這些性質的 6 本實驗屬定量測定還是定性測定或半定量測定 7 如果只有HAc和NaOH HCl和NH3 H2O KH3PO4和NaOH 能夠進行上述實 驗嗎 你將怎樣進行實驗設計 90 KMnO4K2MnO4O2 H2C2O4 90 H2O2 CO2H2O 1 H2C2O4CO2 H2O 0 5 KMnO4MnO2 K2MnO4 KMnO40 004mol L 1 MnO4 5C2O42 8H Mn2 10CO2 4H2O 0 1300 0 1400g 100 00mLNa2C2O4 Na2C2O4 20 00mL Na2C2O4 250mL 3 0L 1mol H2SO4 10mL KMnO4 Mn2 Mn2 H2SO4 HNO3 HCl L 1mol L 1mol H2SO4 KMnO4 KMnO4 KMnO4 30s KMnO4 KMnO4 H2O2 20 00mL H2O2 3 0mL3L 1 molH2SO4 KMnO4 30s KMnO4 H2O2 2MnO4 5H2O2 6H 2Mn2 8H2O 5O2 25mL 5 2 20mL 0 004molL 1 100mL 20mL MNa2C2O4 5mL 實驗一實驗一 儀器的認領 洗滌及干燥儀器的認領 洗滌及干燥 實驗三實驗三 溶液的配制溶液的配制 7 容量儀器與量器的分類 它們的洗滌及干燥要求各有何共同點及不同點 容量儀器與量器的分類 它們的洗滌及干燥要求各有何共同點及不同點 共有幾種洗滌方式 各用于哪些方面 共有幾種洗滌方式 各用于哪些方面 答提示 常規洗滌 化學洗滌 物理洗滌 如超聲波 答提示 常規洗滌 化學洗滌 物理洗滌 如超聲波 針對溶質不同的存在狀態 溶液配制分別有哪些方法 注意事項是什么 針對溶質不同的存在狀態 溶液配制分別有哪些方法 注意事項是什么 答提示 考慮氣相 液相 固相答提示 考慮氣相 液相 固相 針對溶質的物理和化學性質 配制溶液時應注意些什么 針對溶質的物理和化學性質 配制溶液時應注意些什么 答提示 考慮物理性質 揮發性 吸水性 吸熱及放熱答提示 考慮物理性質 揮發性 吸水性 吸熱及放熱 考慮化學性質 水解性 空氣中與考慮化學性質 水解性 空氣中與CO2作用 分子式與試劑名一致 吸濕 作用 分子式與試劑名一致 吸濕 風化 氧化或還原 分解風化 氧化或還原 分解 使用容量瓶時 用滴管加水至刻度線時 為何使用容量瓶時 用滴管加水至刻度線時 為何 滴管要從滴管要從刻度線以上刻度線