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缓冲溶液习题

第四章缓冲溶液

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章后习题解答

难题解析[TOP]

例4-1计算pH=5.00，总浓度为0.20mol·L-1的C2H5COOH（丙酸,用HPr表示）-C2H5COONa缓冲溶液中，C2H5COOH和C2H5COONa的物质的量浓度。

若向1L该缓冲溶液中加入0.010molHCl，溶液的pH等于多少？

分析⑴用Henderson—Hasselbalch方程式直接计算丙酸和丙酸钠的浓度。

⑵加入HCl后，C2H5COOH浓度增加,C2H5COONa浓度减小。

解⑴查表4-1，C2H5COOH的pKa=4.87，设c（HPr）=xmol·L-1。

则c（NaPr）=（0.20-x）mol·L-1

pH＝pKa+lg

=4.87+lg

=5.00

解得x=0.085即c（HPr）=0.085mol·L-1

c（NaPr）=（0.20-0.085）mol·L-1=0.12mol·L-1

⑵加入0.050molHCl后：

pH＝pKa+lg

=4.87+lg

=4.91

例4-2柠檬酸（缩写H3Cit）常用于配制供培养细菌的缓冲溶液。

现有500mL的0.200mol·L-1柠檬酸溶液，要配制pH为5.00的缓冲溶液，需加入0.400mol·L-1的NaOH溶液多少毫升？

分析配制pH为5.00的缓冲溶液，应选NaH2Cit-Na2HCit缓冲系，NaOH先与H3Cit完全反应生成NaH2Cit，再与NaH2Cit部分反应生成Na2HCit。

解查表4-1,柠檬酸的pKa2=4.77，设H3Cit全部转化为NaH2Cit需NaOH溶液V1mL

⑴H3Cit（aq）+NaOH（aq）

NaH2Cit（aq）+H2O（l）

0.400mol·L-1×V1mL=0.200mol·L-1×500mL

V1=250

即将H3Cit完全中和生成NaH2Cit，需0.400mol·L-1NaOH溶液250mL，生成NaH2Cit0.200mol·L-1×500mL=100mmol

设NaH2Cit部分转化为Na2HCit需NaOH溶液V2mL，

⑵NaH2Cit（aq）+NaOH（aq）

Na2Hcit（aq）+H2O（l）

则n（Na2HCit）=0.400V2mmol，n（NaH2CitB）=（100-0.400V2）mmol，

pH=pKa2+lg

=4.77＋lg

=5.00

V2=157

共需加入NaOH溶液的体积为

V1mL+V2mL=（250+157）mL=407mL

例4-3已知巴比妥酸（C4H4N2O3）的pKa=4.01。

今有500mL总浓度0.200mol·L-1、pH为3.70的巴比妥酸－巴比妥酸钠缓冲溶液，欲将溶液的pH调整到4.20，需加入NaOH多少克？

调整前后缓冲溶液的缓冲容量各为多少？

分析用Henderson—Hasselbalch方程式分别求出加入NaOH前后缓冲系中巴比妥酸及巴比妥酸钠的浓度，再求缓冲容量。

解⑴在pH为3.70的缓冲溶液中

3.70=4.01+lg

解得c（C4H4N2O3）=0.134mol·L-1

c（NaC4H3N2O3）=（0.200-0.134）mol·L-1=0.066mol·L-1

β=

=0.10mol·L-1

⑵设将pH调整为4.20需加入固体NaOHxg：

4.20=4.01+lg

解得：

m=1.1

c（C4H4N2O3）=0.134mol·L-1–

=0.079mol·L-1

c（NaC4H3N2O3）=0.066mol·L-1+

=0.12mol·L-1

β=

=0.11mol·L-1

例4-4用0.025mol·L-1的H2C8H4O4（邻苯二甲酸）溶液和0.10mol·L-1的NaOH溶液，配制pH为5.60的缓冲溶液100mL，求所需H2C8H4O4溶液和NaOH溶液的体积比。

分析NaOH与H2C8H4O4完全反应生成NaHC8H4O4，再与NaHC8H4O4部分反应生成Na2C8H4O4。

解缓冲系为

—

查表4-1，pKa2=5.41。

设需H2C8H4O4溶液V1mL，需NaOH溶液的总体积为V2mL，依题意第一步反应需NaOH溶液的体积亦为V1mL。

对于较复杂的平衡体系，可用列表法找出平衡时各物质的量。

⑴H2C8H4O4（aq）+NaOH（aq）

（aq）+H2O（l）

起始量mmol+0.025V1+0.025V1

变化量mmol-0.025V1-0.025V1+0.025V1

平衡量mmol00+0.025V1

⑵

（aq）+NaOH（aq）

（aq）+H2O（l）

起始量mmol+0.025V1+（0.10V2-0.025V1）

变化量mmol-（0.10V2-0.025V1）-（0.10V2-0.025V1）+（0.10V2-0.025V1）

平衡量mmol[0.025V1-（0.10V2-0.025V1）]0（0.10V2-0.025V1）

=（0.050V1-0.10V2）

pH=pKa2+lg

=5.41+lg

=5.60

解得

学生自测题[TOP]判断题选择题填空题问答题计算题

一、判断题（对的打√，错的打×）

1.缓冲溶液就是能抵抗外来酸碱影响，保持溶液pH绝对不变的溶液。

（）

2、在一定范围内稀释缓冲溶液后，由于[共轭碱]与[共轭酸]的比值不变，故缓冲溶液的pH和缓冲容量均不变。

（）

3、可采用在某一元弱酸HB中，加入适量NaOH的方法来配制缓冲溶液。

（）

4、总浓度越大，缓冲容量越大，缓冲溶液的缓冲能力越强。

（）

5、正常人体血浆中，碳酸缓冲系的缓冲比为20：

1，所以该缓冲系无缓冲作用。

（）

二、选择题（将每题一个正确答案的标号选出）[TOP]

1、下列混合溶液中，具有缓冲作用的是（）

A．50mLc（KH2PO4）=0.10mol·L-1的溶液+50mLc（NaOH）=0.10mol·L-1的溶液。

B．50mLc（HAc）=0.10mol·L-1的溶液+25mLc（NaOH）=0.10mol·L-1的溶液。

C．50mLc（NH3）=0.10mol·L-1的溶液+25mLc（HCl）=0.20mol·L-1的溶液。

D．500mLc（NaHCO3）=0.10mol·L-1的溶液+5mLCO2饱和水溶液（常温下CO2的摩尔溶解度为0.04mol·L-1）。

E．l升纯水中加入c（HAC）=0.01mol·L-1和c（NaAc）=0.01mol·L-1的溶液各1滴。

2、由相同浓度的HB溶液与B-溶液等体积混合组成的缓冲溶液，若B-的Kb=1.0×10-10，则此缓冲溶液的pH为（）

A．4.0B．5.0C．7.0D.10.0E．14.0

3、用相同浓度的HCl溶液和NH3·H2O溶液（pKb＝4.76）配制pH=9.24的缓冲溶液，HCl溶液和NH3·H2O溶液的体积比应为（）

A．1∶1B．1∶2C．2∶1D．3∶1E．1∶3

4、配制pH=9.30的缓冲溶液，下列缓冲对中最合适的是（）

A．NaHCO3-Na2CO3（H2CO3的pKa2=10.33）

B．HAc-NaAc（HAc的pKa=4.756）

C．NH4Cl–NH3·H2O（NH3·H2O的pKb=4.75）

D．Na2HPO4–Na3PO4（H3PO4的pKa3=12.32）

E．C2H5COOH–C2H5COONa（C2H5COOH的pKa=4.87）

5、已知常温下H3PO4的pKa1=2.16，pKa2=7.21,pKa3=12.32。

下列缓冲对中，最适合于配制pH为2.0的缓冲溶液的是（）

A.H3PO4?

B.

?

C.

?

D.H3PO4?

E.H3PO4?

三、填空题[TOP]

1、缓冲容量的影响因素中，缓冲比对缓冲容量的影响是：

对同一缓冲溶液，当总浓度相同时，缓冲比越接近于

（1），缓冲容量越

（2）。

2、NaHCO3和Na2CO3组成的缓冲溶液，抗酸成分是（3），抗碱成分是（4），计算该缓冲溶液pH的公式为（5）。

该缓冲系的有效缓冲范围是（6）。

（已知：

H2CO3的pKa1=6.35，pKa2=10.33）

3、影响缓冲容量的两个重要因素是（7）和（8）。

四、问答题[TOP]

1、什么是缓冲溶液？

试以血液中的H2CO3-

缓冲系为例，说明缓冲作用的原理及其在医学上的重要意义。

2、影响缓冲溶液的pH的因素有哪些？

为什么说共轭酸的pKa是主要因素？

五、计算题[TOP]

1.临床检验得知患者甲、乙、丙三人血浆中

和溶解态CO2（aq）的浓度如下：

甲[

]=24.0mmol·L-1，[CO2（aq）]=1.20mmol·L-1

甲[

]=21.6mmol·L-1，[CO2（aq）]=1.35mmol·L-1

甲[

]=56.0mmol·L-1，[CO2（aq）]=1.40mmol·L-1

已知在血浆中校正后的

（H2CO3）=6.10，试分别计算三位患者血浆的pH。

并判断谁为酸中毒，谁为碱中毒，谁为正常？

2．现有

（1）0.10mol·L-1HCl溶液，

（2）0.10mol·L-1HAc溶液，（3）0.10mol·L-1NaH2PO4溶液各50mL，欲配制pH=7.00的溶液，问需分别加入0.10mol·L-1NaOH溶液多少毫升？

配成的三种溶液有无缓冲作用？

哪一种缓冲能力最好？

学生自测答案[TOP]

一、判断题

1.×2.×3.√4.×5.×

二、选择题

1.B2.A3.B4.C5.A

三、填空题

1．

（1）1；

（2）大

2．（3）Na2CO3（4）NaHCO3（5）

（6）pH=9.33~11.33

3.（7）总浓度（8）缓冲比

四、简答题

1.能抵抗少量外来强酸、强碱而保持溶液pH基本不变的溶液称为缓冲溶液。

H2CO3-

是血浆中最重要的缓冲系，二者之间存在如下质子转移平衡：

H2CO3+H2O

+H3O+

当体内酸性物质增加时，血液中大量存在的抗酸成分

与H3O+结合，上述平衡向左移动，使[H3O+]不发生明显地改变。

同理，当体内碱性物质增加时，H3O+将质子传递给OH-，生成H2O，上述平衡向右移动，使大量存在的抗碱成分H2CO3离解，以补充被消耗的H3O+，达到新的平衡时，[H3O+]也不发生明显地改变。

虽然其缓冲比为20∶1，已超出体外缓冲溶液有效缓冲比（即10∶1~1∶10）的范围，但碳酸缓冲系仍然是血液中的一个重要缓冲系。

这是因为在体外的实验系统中，当缓冲作用发生后，因对抗H3O+或OH-而消耗了的

或H2CO3的浓度得不到补充和调节，抗酸或抗碱成分会被耗尽。

而体内是一个“敞开系统”，当缓冲作用发生后，