基础化学答案第4.docx

1、基础化学答案第4章后习题解答 TOP习题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。答 能抵抗少量外来强酸、强碱而保持其pH基本不变的溶液称为缓冲溶液。血液中溶解的CO2与组成缓冲系。正常人体/CO2(aq)为20/1，pH=7.40。若pH7.45，发生碱中毒。当酸性代谢产物增加时，抗酸成分与H3O+结合，增加的H2CO3可通过加快呼吸以CO2的形式呼出；消耗的则由肾减少对其的排泄而得以补充；当碱性代谢产物增加时，OH-与H3O+生成H2O，促使抗碱成分H2CO3离解以补充消耗的H3O+。同理，减少的H2CO3及增加的可通过肺和肾来调

2、控。血液中的H2CO3缓冲系与其他缓冲系共同作用，维持pH 为7.357.45的正常范围。2. 什么是缓冲容量？影响缓冲溶量的主要因素有哪些?总浓度均为0.10molL-1的 HAc-NaAc和H2CO3-缓冲系的缓冲容量相同吗？解 缓冲容量是衡量缓冲溶液缓冲能力大小的尺度，表示单位体积缓冲溶液pH发生一定变化时，所能抵抗的外加一元强酸或一元强碱的物质的量。影响缓冲容量的主要因素是缓冲系的总浓度和缓冲比：缓冲比一定时，总浓度越大缓冲容量越大；总浓度一定时，缓冲比越接近于1缓冲容量越大。总浓度及缓冲比相同的HAc-NaAc和H2CO3-缓冲系的缓冲容量相同。3. 下列化学组合中，哪些可用来配制缓

3、冲溶液？ (1) HCl + NH3H2O (2) HCl + Tris (3)HCl + NaOH(4) Na2HPO4 + Na3PO4 (5) H3PO4 + NaOH (6)NaCl + NaAc解 可用来配制缓冲溶液的是：(1) HCl + NH3H2O、(2) HCl + Tris、(4) Na2HPO4 + Na3PO4和(5) H3PO4 + NaOH4. 将0.30 molL-1吡啶(C5H5N，pKb=8.77)和0.10 molL-1HCl溶液等体积混合,混合液是否为缓冲溶液？求此混合溶液的pH。解 C5H5N与HCl反应生成C5H5NH+Cl-(吡啶盐酸盐)，混合溶液为

4、0.10 molL-1 C5H5N和0.050 molL-1 C5H5NH+Cl-缓冲溶液，pKa = 14.00 - 8.77 = 5.235. 将10.0 gNa2CO3和10.0 gNaHCO3溶于水制备250 mL缓冲溶液，求溶液的pH。 解 6. 求pH=3.90，总浓度为0.400 molL-1的HCOOH (甲酸)HCOONa(甲酸钠)缓冲溶液中，甲酸和甲酸钠的物质的量浓度(HCOOH的pKa=3.75)解 设c(HCOONa) = x molL-1, 则c(HCOOH) = 0.400 molL-1 x molL-1解得 c(HCOO-) = x molL-1 = 0.234

5、molL-1 c(HCOOH)=(0.400 - 0.234) molL-1=0.166 molL-17. 向100mL某缓冲溶液中加入0.20 g NaOH固体，所得缓冲溶液的pH为5.60.。已知原缓冲溶液共轭酸HB的pKa=5.30，c(HB)=0.25molL-1，求原缓冲溶液的pH。解 n(NaOH) = 0.050 molL-1 加入NaOH后，解得 B- = 0.35 molL-1原溶液 8. 阿司匹林(乙酰水杨酸、以HAsp表示)以游离酸(未解离的)形式从胃中吸收，若病人服用解酸药，调整胃容物的pH为2.95，然后口服阿司匹林0.65 g。假设阿司匹林立即溶解，且胃容物的pH不

6、变，问病人可以从胃中立即吸收的阿司匹林为多少克 (乙酰水杨酸的Mr=180.2、pKa=3.48) ？ 解 依题意 解得 n(HAsp) = 0.0028 mol可吸收阿司匹林的质量 = 0.0028 mol 180.2 gmol-1 = 0.50 g9. 在500 mL 0.20 molL-1 C2H5COOH（丙酸，用HPr表示）溶液中加入NaOH1.8 g，求所得溶液的近似pH和校正后的精确pH。已知C2H5COOH的pKa=4.87，忽略加入NaOH引起的体积变化。解 求近似pHpH = pKa 求精确pH，丙酸钠是强电解质I =cizi2 = (12+12) = 0.09 molL-

7、1 0.1 molL-1当Z = 0，I = 0.10时，校正因数 pH = pKa10. 某医学研究中，制作动物组织切片时需pH约为7.0的磷酸盐缓冲液作为固定液。该固定液的配方是：将29 g Na2HPO412H2O和2.6 g NaH2PO42H2O分别溶解后稀释至1 L。若校正因数lg=-0.53，计算该缓冲溶液的精确pH。解 c(Na2HPO4) = 0.081 molL-1c(NaH2PO4) = 0.017 molL-1pH=pKa2 + +lg = 7.21 +(-.0.53) + lg= 7.3611. 将0.10 molL-1HAc溶液和0.10 molL-1NaOH溶液以

8、3:1的体积比混合，求此缓冲溶液的pH及缓冲容量。解 HAc溶液和NaOH溶液的体积分别为3V和V，c(HAc) = (0.103V - 0.10 V) molL-1 / (3V + V) = 0.050 molL-1c(Ac-) = 0.10 molL-1 V / (3V + V ) = 0.025 molL-112. 某生物化学实验中需用巴比妥缓冲溶液，巴比妥(C8H12N2O3)为二元有机酸（用H2Bar表示，pKa17.43)。今称取巴比妥18.4 g，先加蒸馏水配成100 mL溶液，在pH计监控下，加入6.00 molL-1NaOH溶液4.17 mL，并使溶液最后体积为1000 mL

9、。求此缓冲溶液的pH和缓冲容量。（已知巴比妥的Mr=184 gmol-1）解 H2Bar与NaOH的反应为H2Bar(aq) + NaOH(aq)NaHBar(aq) +H2O(l)反应生成的NaHBar的物质的量n(NaHBar) c(NaOH)V(NaOH)6.0 molL-14.17 mL25 mmol，剩余H2Bar的物质的量为n余(H2Bar)n(H2Bar) - n(NaOH)1000 - 25 mmol75 mmolpHpKa+lg7.43+lg6.95 2.3030.043 molL-113. 分别加NaOH溶液或HCl溶液于柠檬酸氢钠（缩写Na2HCit）溶液中。写出可能配制

10、的缓冲溶液的抗酸成分、抗碱成分和各缓冲系的理论有效缓冲范围。如果上述三种溶液的物质的量浓度相同，它们以何种体积比混合，才能使所配制的缓冲溶液有最大缓冲容量?（已知H3Cit的pKa1=3.13、pKa2=4.76、pKa3=6.40）解.溶液组成缓 冲 系抗酸成分抗碱成分有效缓冲范围最大时体积比Na2HCit+HClH2Cit-HCit2-HCit2-H2Cit-3.765.762:1Na2HCit+HClH3Cit-H2Cit-H2Cit-H3Cit2.134.132:3Na2HCit+NaOHHCit2-Cit3-Cit3-HCit2-5.407.402:114. 现有(1)0.10 mo

11、lL-1NaOH溶液，(2)0.10 molL-1NH3溶液，(3)0.10 molL-1Na2HPO4 溶液各50 mL，欲配制pH=7.00的溶液，问需分别加入0.10 molL-1 HCl溶液多少mL？配成的三种溶液有无缓冲作用？哪一种缓冲能力最好？解 HCl与NaOH完全反应需HCl溶液50 mL。 HCl(aq) + NH3H2O(aq) = NH4Cl(aq) + H2O(l)NH4+的pKa = 14.00-4.75= 9.25， 解得 V(HCl) = 50 mL HCl(aq) + Na2HPO4(aq) = NaH2PO4(aq) + NaCl(aq)H3PO4的pKa2=

12、7.21， 解得 V (HCl) = 31 mL 第一种混合溶液无缓冲作用；第二种pHpKa -1，无缓冲能力；第三种缓冲作用较强。15. 用固体NH4Cl和NaOH溶液来配制1 L总浓度为0.125 molL-1，pH=9.00的缓冲溶液，问需NH4Cl多少克？求需1.00 molL-1的NaOH溶液的体积（mL）。解 设需NH4Cl 的质量为 xgpKa(NH4+) = 14.00 - 4.75 = 9.25得 1.00 molL-1 V(NaOH) = 0.562x/53.5 gmol-1 - 1.00 molL-1 V(NaOH)又 1.00 molL-1 VNaOH) + 0.562

13、 (x / 53.5gmol-1 - 1.00 molL-1 V(NaOH) / 1L=0.125 molL-1解得 x = 6.69, V(NaOH) = 0.045 L即：需NH4Cl 6.69 g，NaOH溶液0.045 L。 16. 用0.020 molL-1H3PO4溶液和0.020 molL-1NaOH溶液配制100 mL pH=7.40的生理缓冲溶液，求需H3PO4溶液和NaOH溶液的体积（mL）。解 设第一步反应需H3PO4和NaOH溶液体积各为x mL H3PO4(aq)+ NaOH(aq)= NaH2PO4(aq) + H2O(l)x mLH3PO4与x mLNaOH完全反

14、应，生成NaH2PO4 0.020 molL-1 x mL = 0.020 x mmol 第二步反应：设生成的NaH2PO4再部分与NaOH y mL反应，生成Na2HPO4，其与剩余NaH2PO4组成缓冲溶液 NaH2PO4(aq) + NaOH(aq) = Na2HPO4(aq) + H2O(l)起始量mmol +0.020x +0.020y 变化量mmol -0.020y -0.020y +0.020y 平衡量mmol 0.020(x-y) 0 +0.020y =1.55依题意又有 2x + y = 100解得 x = 38.4，y = 23.2即需H3PO4溶液38.4 mL，NaOH

15、溶液(38.4 + 23.2) mL = 61.6 mL。17. 今欲配制37时，近似pH为7.40的生理缓冲溶液，计算在Tris和TrisHCl浓度均为0.050 molL-1的溶液l00 mL中，需加入0.050 molL-1HCl溶液的体积（mL）。在此溶液中需加入固体NaCl多少克，才能配成与血浆等渗的溶液？（已知TrisHCl在37时的pKa7.85，忽略离子强度的影响。） 解 V(HCl) = 47.6 mL 设加入NaCl x g，血浆渗透浓度为300 mmolL-1=0.018 molL-1=0.050 molL-1（0.018 + 20.050）molL-1 + 0.300 molL-1x = 0.79，即需加入NaCl 0.79