實驗九 緩衝溶液

海洋 1A 第 22 組

00281012 張雅昀、00281018 陳柔靜

合作組 21 組

實驗九 緩衝溶液

2014/4/14

1

目錄

一、 _{實驗記錄 p.} 2

數據表格&數據圖

二、 實驗結果 p.8

三、 問題與討論 p.13

四、 心得 p.14

五、 工作分配 p.15

2

<一>實驗記錄

一、 記錄並計算一滴HCl或NaOH溶液之平均體積

第一次 滴數 體積(mL) 平均體積(mL/

滴)

1M HCl 17 1 0.0833

1M NaOH 12 1 0.0588

第二次 滴數 體積(mL) 平均體積(mL/

滴)

1M HCl 20 1 0.0500

1M NaOH 20 1 0.0500

待測溶液體積取量：

溶液編號 0.05M HOAc(mL) 0.05M NaOAc(mL)

H2O(mL)

(a) 15 15 0

(b) 8 8 14

(c) 5 5 20

(d) 30 0 0

(e) 0 30 0

(f) 0 0 30

(g) 5 25 0

(h) 10 20 0

(i) 20 10 0

(j) 25 5 0

二、 記錄(a)~(j)溶液每次滴加酸或鹼之pH值3.

※補充說明：

1. 實測pH值：溶液加酸或鹼的pH值

2. 修正pH值：因為相同溶液有兩杯，準備加酸的初始pH與準備加鹼的初始pH有些 許不同，故以加酸為標準，將加鹼的曲線平移到0滴時與加酸的曲線0滴時的pH相 等。

3 實驗記錄：

(a)0.05M 醋酸/醋酸鈉

1M HCl 實測 PH 值 修正 PH 值

5 drop/- 4.39 4.39

4 drop/- 4.42 4.42

3 drop/- 4.49 4.49

2 drop/- 4.55 4.55

1 drop/- 4.61 4.61

0 drop/- 4.68 4.68

1M NaOH 實測 PH 值 修正 PH 值

0 drop/+ 4.68 4.68

1 drop/+ 4.77 4.77

2 drop/+ 4.83 4.83

3 drop/+ 4.90 4.90

4 drop/+ 4.98 4.98

5 drop/+ 5.06 5.06

(b)0.027M 醋酸/醋酸鈉

1M HCl 實測 PH 值 修正 PH 值

5 drop/- 3.98 3.98

4 drop/- 4.16 4.16

3 drop/- 4.31 4.31

2 drop/- 4.46 4.46

1 drop/- 4.60 4.60

0 drop/- 4.69 4.69

1M NaOH 實測 PH 值 修正 PH 值

0 drop/+ 4.74 4.69

1 drop/+ 4.91 4.87

2 drop/+ 5.06 5.01

3 drop/+ 5.18 5.13

4 drop/+ 5.36 5.31

5 drop/+ 5.49 5.44

4 (c)0.017M 醋酸/醋酸鈉

1M HCl 實測 PH 值 修正 PH 值

5 drop/- 3.72 3.72

4 drop/- 3.93 3.93

3 drop/- 4.17 4.17

2 drop/- 4.40 4.40

1 drop/- 4.53 4.53

0 drop/- 4.71 4.71

1M NaOH 實測 PH 值 修正 PH 值

0 drop/+ 4.70 4.71

1 drop/+ 4.84 4.85

2 drop/+ 4.98 4.99

3 drop/+ 5.14 5.15

4 drop/+ 5.32 5.33

5 drop/+ 5.48 5.49

(d)0.05M 醋酸

1M HCl 實測 PH 值 修正 PH 值

5 drop/- 2.08 2.08

4 drop/- 2.17 2.17

3 drop/- 2.28 2.28

2 drop/- 2.43 2.43

1 drop/- 2.69 2.69

0 drop/- 3.04 3.04

1M NaOH 實測 PH 值 修正 PH 值

0 drop/+ 3.06 3.04

1 drop/+ 3.40 3.38

2 drop/+ 3.60 3.58

3 drop/+ 3.76 3.74

4 drop/+ 3.89 3.87

5 drop/+ 4.00 3.98

5 (e)0.05M 醋酸鈉

1M HCl 實測 PH 值 修正 PH 值

5 drop/- 5.46 5.46

4 drop/- 5.60 5.60

3 drop/- 5.77 5.77

2 drop/- 5.98 5.98

1 drop/- 6.31 6.31

0 drop/- 7.19 7.19

1M NaOH 實測 PH 值 修正 PH 值

0 drop/+ 7.23 7.19

1 drop/+ 10.98 10.94

2 drop/+ 11.47 11.43

3 drop/+ 11.64 11.60

4 drop/+ 11.75 11.71

5 drop/+ 11.84 11.80

(f)蒸餾水

1M HCl 實測 PH 值 修正 PH 值

5 drop/- 2.10 2.10

4 drop/- 2.18 2.18

3 drop/- 2.29 2.29

2 drop/- 2.47 2.47

1 drop/- 2.78 2.78

0 drop/- 8.30 8.30

1M NaOH 實測 PH 值 修正 PH 值

0 drop/+ 8.25 8.30

1 drop/+ 10.71 10.76

2 drop/+ 11.30 11.35

3 drop/+ 11.46 11.51

4 drop/+ 11.61 11.66

5 drop/+ 11.70 11.75

6 (g)0.05M 醋酸/醋酸鈉

HOAc/OAc⁻(1: 5)

1M HCl 實測 PH 值 修正 PH 值

5 drop/- 4.99 4.99

4 drop/- 5.03 5.03

3 drop/- 5.11 5.11

2 drop/- 5.19 5.19

1 drop/- 5.28 5.28

0 drop/- 5.41 5.41

1M NaOH 實測 PH 值 修正 PH 值

0 drop/+ 5.38 5.41

1 drop/+ 5.47 5.50

2 drop/+ 5.60 5.63

3 drop/+ 5.78 5.81

4 drop/+ 6.05 6.08

5 drop/+ 6.80 6.83

(h)0.05M 醋酸/醋酸鈉 HOAc/OAc⁻(1: 2)

1M HCl 實測 PH 值 修正 PH 值

5 drop/- 4.66 4.66

4 drop/- 4.69 4.69

3 drop/- 4.78 4.78

2 drop/- 4.81 4.81

1 drop/- 4.92 4.92

0 drop/- 4.98 4.98

1M NaOH 實測 PH 值 修正 PH 值

0 drop/+ 5.00 4.98

1 drop/+ 5.03 5.01

2 drop/+ 5.06 5.04

3 drop/+ 5.10 5.08

4 drop/+ 5.22 5.20

5 drop/+ 5.26 5.24

7 (i)0.05M 醋酸/醋酸鈉

HOAc/OAc⁻(2: 1)

1M HCl 實測 PH 值 修正 PH 值

5 drop/- 4.13 4.13

4 drop/- 4.19 4.19

3 drop/- 4.40 4.40

2 drop/- 4.48 4.48

1 drop/- 4.62 4.62

0 drop/- 4.76 4.76

1M NaOH 實測 PH 值 修正 PH 值

0 drop/+ 4.80 4.76

1 drop/+ 4.83 4.79

2 drop/+ 4.92 4.88

3 drop/+ 4.94 4.90

4 drop/+ 5.03 4.99

5 drop/+ 5.08 5.04

(j)0.05M 醋酸/醋酸鈉 HOAc/OAc⁻(5: 1)

1M HCl 實測 PH 值 修正 PH 值

5 drop/- 3.99 3.99

4 drop/- 4.03 4.03

3 drop/- 4.19 4.19

2 drop/- 4.26 4.26

1 drop/- 4.35 4.35

0 drop/- 4.38 4.38

1M NaOH 實測 PH 值 修正 PH 值

0 drop/+ 4.41 4.38

1 drop/+ 4.47 4.44

2 drop/+ 4.52 4.49

3 drop/+ 4.60 4.57

4 drop/+ 4.63 4.60

5 drop/+ 4.70 4.67

8

<二>實驗結果

一、濃度與緩衝容量

1. 以修正 pH 值為縱軸，未加酸鹼及加酸鹼的滴數共十一點為橫軸，作：

A. a、b、c 組溶液的 pH 值變化圖形。

B. a、d、e、f 組溶液的 pH 值變化圖形。

3.5 4 4.5 5 5.5

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5

pH

滴定HCl滴數 滴定NaOH滴數

abc組溶液之pH變化圖形

0.05M 醋酸/醋酸鈉 0.027M 醋酸/醋酸鈉 0.017M 醋酸/醋酸鈉

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5

pH

滴定HCl滴數 滴定NaOH滴數

adef組溶液之pH變化圖形

0.05M 醋酸/醋酸鈉 0.05M 醋酸

0.05M 醋酸鈉 蒸餾水

9 2. 取未加酸鹼及滴加1及2滴酸或鹼共五點，作：

A. a、b、c組溶液圖形。

B. a、d、e、f組溶液圖形。

(a)y = 0.072x + 4.688 R² = 0.9954 (b)y = 0.137x + 4.726

R² = 0.9914 (c)y = 0.15x + 4.696

R² = 0.9977

4.35 4.45 4.55 4.65 4.75 4.85 4.95 5.05

-2 -1 0 1 2

pH

滴定HCl滴數 滴定NaOH滴數

abc組溶液緩衝容量-五點作圖

(a)0.05M 醋酸/醋酸鈉

(b)0.027M 醋酸/醋酸鈉

(c)0.017M 醋酸/醋酸鈉

(a)y = 0.072x + 4.688 R² = 0.9954 (d)y = 0.299x + 3.024

R² = 0.9928 (e)y = 1.553x + 8.37

R² = 0.8829 (f)y = 2.574x + 7.132

R² = 0.9077 1.5

2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5

-2 -1 0 1 2

pH

滴定HCl滴數 滴定NaOH滴數

adef組溶液緩衝容量-五點作圖 (a)0.05M 醋酸/醋酸鈉

(d)0.05M 醋酸 (e)0.05M 醋酸鈉 (f)蒸餾水

10

3. 綜合上題作圖數據，算出各溶液的緩衝容量。（實驗中使用緩衝溶液體積為30mL，

酸鹼的當量濃度為1N）。

緩衝容量(meq

L ∙ pH) = 1

斜率⁽滴/𝑝𝐻) × 𝑉_滴(𝑚𝐿/滴) × 𝑁(𝑒𝑞/𝐿) ×1000(𝑚𝐿/𝐿) 30(𝑚𝐿)

溶液 a: 1/0.072*0.07105*1*1000/30=32.89 (^meq

L ∙ pH) 溶液 b: 1/0.137*0.07105*1*1000/30=17.29 (^meq

L ∙ pH) 溶液 c: 1/0.15*0.07105*1*1000/30=15.79 (^meq

L ∙ pH) 溶液 d: 1/0.299*0.07105*1*1000/30=7.92 (^meq

L ∙ pH) 溶液 e: 1/1.553*0.07105*1*1000/30=1.53 (_{L ∙ pH}^meq)

溶液 f: 1/2.574*0.07105*1*1000/30=0.92 (^meq

L ∙ pH)

11

二、[𝑂𝐴𝑐⁻]/[𝐻𝑂𝐴𝑐]比例與緩衝當量

1. 將a、g、h、i、j五種溶液之結果繪於另一圖上。

2. 同上，取未加酸鹼及滴加 1 及 2 滴酸或鹼共五點，作圖及最小方差線，求出其斜率(即 滴酸鹼)。

3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5

pH

滴定HCl滴數 滴定NaOH滴數

aghij組溶液之pH變化圖形

0.05M 醋酸/醋酸鈉

0.05M 醋酸/醋酸鈉 [HOAc/OAc-(1:5)]

0.05M 醋酸/醋酸鈉 [HOAc/OAc-(1:2)]

0.05M 醋酸/醋酸鈉 [HOAc/OAc-(2:1)]

0.05M 醋酸/醋酸鈉 [HOAc/OAc-(5:1)]

(a)y = 0.072x + 4.688 R² = 0.9954 (g)y = 0.11x + 5.402

R² = 0.996 (h)y = 0.055x + 4.952

R² = 0.9144 (i)y = 0.097x + 4.706

R² = 0.9531 (j)y = 0.055x + 4.384

R² = 0.9783 4

4.25 4.5 4.75 5 5.25 5.5 5.75 6

-2 -1 0 1 2

pH

滴定HCl滴數 滴定NaOH滴數

aghij組溶液緩衝容量-五點作圖 (a)0.05M 醋酸/醋酸鈉 (g)0.05M 醋酸/醋酸鈉 [HOAc/OAc-(1:5)]

(h)0.05M 醋酸/醋酸鈉 [HOAc/OAc-(1:2)]

(i)0.05M 醋酸/醋酸鈉 [HOAc/OAc-(2:1)]

(j)0.05M 醋酸/醋酸鈉 [HOAc/OAc-(5:1)]

12 3. 同上，計算此五種溶液之緩衝容量。

溶液 a: 1/0.072*0.05*1*1000/30=23.148 (^meq

L ∙ pH) 溶液 g: 1/0.11*0.05*1*1000/30=15.15 (^meq

L ∙ pH) 溶液 h: 1/0.055*0.05*1*1000/30=30.30 (^meq

L ∙ pH) 溶液 i: 1/0.097*0.05*1*1000/30=17.18 (^meq

L ∙ pH) 溶液 j: 1/0.055*0.05*1*1000/30=30.30 (_{L ∙ pH}^meq)

13

<三>、 問題與討論

1. 試列表表示並說明溶液a、b、c濃度與緩衝容量之關係。

溶液 緩衝容量

0.05 M 醋酸 / 醋酸鈉 32.89 (^meq

L ∙ pH) 0.027 M 醋酸 / 醋酸鈉 17.29 (_{L ∙ pH}^meq) 0.017 M 醋酸 / 醋酸鈉 15.79 (^meq

L ∙ pH)

緩衝溶液濃度越高,緩衝容量越大

2. 試列表表示並說明溶液a、g、h、i、j 之[𝑂𝐴𝑐⁻]/[𝐻𝑂𝐴𝑐]比例與緩衝容量之關係。

溶液 緩衝容量

0.05 M 醋酸 / 醋酸鈉 23.148 (^meq

L ∙ pH) 0.05 M 醋酸 / 醋酸鈉 HOAc/OAc⁻(1: 5) 15.15 (_{L ∙ pH}^meq) 0.05 M 醋酸 / 醋酸鈉 HOAc/OAc⁻(1: 2) 30.30 (_{L ∙ pH}^meq) 0.05 M 醋酸 / 醋酸鈉 HOAc/OAc⁻(2: 1) 17.18 (^meq

L ∙ pH) 0.05 M 醋酸 / 醋酸鈉 HOAc/OAc⁻(5: 1) 30.30 (_{L ∙ pH}^meq)

緩衝溶液的 OAc^-比例越大,緩衝容量越小 緩衝溶液的 HOAc 比例越大,緩衝容量越大

14

<四>、心得

00281012 張雅昀

這次的實驗是與隔壁組一起做的，雖然有很多要做，但大 家分工合作就做得很快，而且也有輪流做，讓每個人都有實際 操作到儀器。

我覺得這個實驗看似很複雜，但其實仔細想完再認真做就 覺得還好，而且從中可以清楚看到緩衝溶液及緩衝容量的關係，

加深我們的印象。做完這次的實驗，學到了更多與同學合作的 方式及化學的知識。

00281018 陳柔靜

這次的實驗主要耗時在要做的次數多，一杯接著一杯。最 麻煩的部分應該是在等反應的時候，有時候可能還來不及完全 反應，我們就開始做測量導致有些數據的不準確。

太過急躁是這次實驗的敗點，下次會改進。

15

<五>、工作分配

1. 實驗操作

○¹ 配製溶液、測 pH 值：（輪流）

00281012 張雅昀、00281018 陳柔靜 2. 實驗結果

○¹ 計算：00281012 張雅昀 3. 實驗結報

○¹ Excel：00281012 張雅昀

○² Word ：00281018 陳柔靜