如何选择酸碱缓冲溶液？

缓冲溶液通常是由足够浓度的弱酸及其共轭碱、弱碱及其共轭酸或多元酸的酸式盐及其次级盐组成的，具有抵抗外加的少量强酸或强碱，或适当稀释而保持溶液pH值基本不变的作用。

1.缓冲溶液的组成和缓冲作用的原理

缓冲溶液通常由弱酸与弱酸盐（共轭碱）（如CH₃COOH-CH₃COONa）、弱碱与弱碱盐（共轭酸）（NH₃-NH₄Cl）、多元弱酸的酸式盐及次级盐（Na₂CO₃-NaHCO₃）组成。

下面以CH₃COOH-CH₃COONa组成的缓冲溶液为例，说明其缓冲作用的原理。这种缓冲溶液的特点是：体系中同时含有大量的CH₃COOH和CH₃COO^-，并存在着CH₃COOH的解离平衡。

当外加少量酸时，溶液中的CH₃COO^-瞬间即与外加的H⁺结合成CH₃COOH，使CH₃COOH的解离平衡向左移动，溶液中H⁺的浓度几乎不变，这里CH₃COO^-起到了抗酸的作用；当外加少量碱时，溶液中的H⁺与OH^-结合生成H₂O，使CH₃COOH的解离平衡向右移动，即大量存在的未解离的CH₃COOH就继续解离以补充H⁺的消耗，溶液中OH^-的浓度几乎不变，这里CH₃COOH起到了抗碱的作用。显然，缓冲溶液同时具有抗少量酸、碱的作用，并且由缓冲溶液的不同部分承担。

2.缓冲溶液pH值的计算

假设一元弱酸与弱酸盐HA-MA组成缓冲溶液，一元弱酸的浓度为c_酸，弱酸盐的浓度为c_盐，由HA解离得[H⁺]=xmol/L

由于HA的解离度很小，加入NaA后，存在同离子效应，解离出来的H⁺和A^-浓度更小，所以0.10±x≈0.10。

由于HA为弱酸，且存在同离子效应，H⁺浓度更小，所以c_酸-x≈c_酸，c_盐+x≈c_盐，则

对于任意一元弱酸-弱酸盐：

同理，也可推导出一元弱碱与弱碱盐pH值的计算公式为

3.关于缓冲溶液的几点说明

1）缓冲溶液的pH值主要取决于弱酸或弱碱的解离平衡常数K^θ_a或K_b^θ；选择缓冲对时，应使pK_a^θ和pK^θ_b尽量接近pH、pOH。

2）缓冲溶液pH值的控制主要体现在或，外加少量酸、碱时，或的值改变不大，因此pH值改变不大。

3）缓冲溶液的缓冲能力主要与弱酸（弱碱）及其盐的浓度有关。弱酸（弱碱）浓度大，比值改变小，pH值变化小。缓冲能力还与或有关，比值接近于1时，缓冲能力最大，一般比值在0.1～10之间。

4）各种缓冲溶液只能在一定范围内（pH=pK_a^θ±1）发挥缓冲作用。选择缓冲溶液时应注意其缓冲范围。(www.xing528.com)

5）将缓冲溶液适当稀释，或的比值不变，故溶液pH值不变。

4.缓冲溶液的配制

【例1-5-8】欲配制pH值为5.00，乙酸浓度为0.10mol/L的缓冲溶液1.0L，求所需固体乙酸钠（CH₃COONa·3H₂O）的质量以及所需浓度为0.5mol/L的CH₃COOH溶液的体积。

解 已知pH=5.00，即[H⁺]=1.0×10^-5mol/L，c_酸=0.10mol/L，代入

则所需CH₃COONa·3H₂O的质量为

1.0L×0.18mol/L×136g/mol≈24g

所需0.5mol/L CH₃COOH溶液的体积为

计算出所需CH₃COOH和CH₃COONa的量之后，先将24gCH₃COONa·3H₂O放于少量水中，使其溶解，再加入0.5mol/L的CH₃COOH溶液0.20L，然后用水稀释至1.0L，即得pH值为5.00的缓冲溶液。

【例1-5-9】如何配制100mL pH值为5.00的缓冲溶液？

解 缓冲溶液的pH值为5.00，而CH₃COOH的pK_a^θ=4.76，所以可选用CH₃COOH-CH₃COONa缓冲对。设使用相同浓度的CH₃COOH和CH₃COONa溶液，CH₃COONa溶液体积为VmL，CH₃COOH溶液体积为（100-V）mL，则

答 需CH₃COONa溶液63.3mL，CH₃COOH溶液的体积为100mL-63.3mL=36.7mL。

选择适当的相同浓度的CH₃COOH溶液36.7mL和CH₃COONa溶液63.3mL混合，即可得到需要的缓冲溶液。

常用的酸碱缓冲溶液可控制的pH值范围见表1-5-4。

表1-5-4 常用的酸碱缓冲溶液可控制的pH值范围

（续）