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1、缓冲溶液习题第四章 缓冲溶液首 页难题解析学生自测题学生自测答案章后习题解答难题解析 TOP 例4-1 计算pH=5.00，总浓度为0.20 molL-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1 L该缓冲溶液中加入0.010 mol HCl，溶液的pH等于多少？分析 用HendersonHasselbalch方程式直接计算丙酸和丙酸钠的浓度。 加入HCl后，C2H5COOH浓度增加, C2H5COONa浓度减小。解 查表4-1，C2H5COOH的pK a= 4.87，设c(HPr) = x molL-1

2、。则c(NaPr) =（0.20-x）molL-1pHpKa+lg=4.87+lg=5.00解得 x = 0.085 即c(HPr) = 0.085 molL-1c(NaPr) = (0.20 - 0.085) molL-1 = 0.12 molL-1 加入0.050 mol HCl后：pHpKa+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500 mL的0.200 molL-1柠檬酸溶液，要配制pH为5.00的缓冲溶液，需加入0.400 molL-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-Na2H

3、Cit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V1 mL H3Cit(aq) + NaOH(aq)NaH2Cit(aq) + H2O(l)0.400 molL-1 V1 mL = 0.200 molL-1 500 mL V1 = 250即将H3Cit完全中和生成NaH2Cit，需0.400 molL-1NaOH溶液250 mL，生成NaH2Cit 0.200 molL-1 500 mL=100 mmol设NaH2Cit部分转化为Na2

4、HCit需NaOH溶液V2 mL， NaH2Cit(aq) + NaOH(aq) Na2Hcit(aq) + H2O(l)则n(Na2HCit ) = 0.400V2 mmol， n(NaH2CitB) = (100 - 0.400V2) mmol，pH = pKa2 + lg= 4.77lg= 5.00 V2 = 157共需加入NaOH溶液的体积为 V1 mL + V2 mL = (250 + 157) mL = 407 mL例4-3 已知巴比妥酸 (C4H4N2O3)的pKa = 4.01。今有500 mL总浓度0.200 molL-1、pH为3.70的巴比妥酸巴比妥酸钠缓冲溶液，欲将溶液

5、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HendersonHasselbalch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 在pH为3.70的缓冲溶液中 3.70 = 4.01 + lg解得 c（C4H4N2O3）= 0.134 molL-1 c（NaC4H3N2O3）= (0.200 - 0.134) molL-1 = 0.066 molL-1 =0.10 molL-1 设将pH调整为4.20需加入固体NaOH x g：4.20 = 4.01 + lg解得： m = 1.1c（C4H4N2O3）= 0.1

6、34 molL-1 = 0.079 molL-1c（NaC4H3N2O3）= 0.066 molL-1 + = 0.12 molL-1 = 0.11 molL-1例4-4 用0.025 molL-1的H2C8H4O4(邻苯二甲酸)溶液和0.10 molL-1的NaOH溶液，配制pH为5.60的缓冲溶液100 mL，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V1 mL，需NaOH溶液的总体积为V2 mL

7、，依题意第一步反应需NaOH溶液的体积亦为V1 mL。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。 H2C8H4O4(aq) + NaOH(aq) (aq) + H2O(l)起始量mmol + 0.025V1 +0.025V1变化量mmol -0.025 V1 -0.025V1 +0.025V1平衡量mmol 0 0 +0.025V1 (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

8、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。（ ）

9、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 （ ）A50 mLc（KH2PO4）= 0.10 molL-1的溶液+50 mL c（NaOH）= 0.10 molL-1的溶液。B50 mL c（HAc）= 0.10 molL-1的溶液+25 mLc（NaOH）= 0.10 molL-1的溶液。C50 mL c（NH3）= 0.10 molL-1的溶液+25 mL c（HCl）= 0.20 molL-1的溶液。D500 mL c（NaHCO3）= 0.10 molL-1的

10、溶液+5 mL CO2饱和水溶液（常温下CO2的摩尔溶解度为0.04 molL-1）。El升纯水中加入c（HAC）= 0.01 molL-1和c（NaAc）= 0.01 molL-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=1.010-10，则此缓冲溶液的pH为（ ）A4.0 B5.0 C7.0 D. 10.0 E14.03、用相同浓度的HCl溶液和NH3H2O溶液（pKb4.76）配制pH = 9.24的缓冲溶液，HCl溶液和NH3H2O溶液的体积比应为（ ）A11 B12 C21 D31 E134、配制pH=9.30的缓冲溶液，下列缓冲对中最

11、合适的是（ ）ANaHCO3-Na2CO3（H2CO3的pKa2 = 10.33）BHAc - NaAc（HAc的pKa = 4.756）CNH4Cl NH3H2O（NH3H2O的pKb = 4.75）DNa2HPO4 Na3PO4（H3PO4的pKa3 = 12.32）EC2H5COOHC2H5COONa（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 TOP1、缓

12、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 TOP1、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

13、算题 TOP1.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 = 24.0 mmolL-1，CO2(aq) = 1.20 mmolL-1甲 = 21.6 mmolL-1，CO2(aq) = 1.35 mmolL-1甲 = 56.0 mmolL-1，CO2(aq) = 1.40 mmolL-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)0.10 molL-1 HCl溶液，(2)0.10 molL-1 HAc溶液，(3)0.10 molL-1 NaH2PO4 溶液各50 mL，欲配制p

14、H = 7.00的溶液，问需分别加入0.10 molL-1 NaOH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. B 2. A 3. B 4. C 5. A 三、填空题 1（1）1；（2）大2（3）Na2CO3 （4）NaHCO3 （5） （6）pH = 9.33 11.333. （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

15、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201，已超出体外缓冲溶液有效缓冲比（即101 110 ）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，或H

16、2CO3浓度的改变可由肺的呼吸作用和肾的生理功能获得补充和调节，使得血液中的和H2CO3的浓度保持相对稳定。 总之，由于血液中多种缓冲系的缓冲作用和肺、肾的调节作用，使正常人血液的pH维持在7.35 7.45的狭小范围内。2. 影响缓冲溶液的pH的因素有共轭酸的pKa和缓冲比，由于缓冲比处在对数项中，对pH值的影响较小，故不是主要因素，所以，共轭酸的pKa是决定缓冲溶液pH的主要因素。五、计算题1.解 患者甲血浆的pH为：患者乙血浆的pH为：患者丙血浆的pH为： 血浆的正常pH为7.357.45，当pH7.35时属于酸中毒，当pH7.45时属于碱中毒。因此患者甲属于正常，患者乙属于酸中毒，患者

17、丙属于碱中毒。2.解 （1）当加入50 mL 0.10 molL-1 NaOH溶液时，NaOH和HCl刚好完全反应生成0.050 molL-1 的NaCl溶液，pH=7.00，此时溶液无缓冲作用。（2）设在HAc中需加入x L NaOH ，才能形成HAc Ac-缓冲系，有此时，缓冲比为166，溶液的缓冲能力很小。（3）依题意，选择-为缓冲对，需加入y L NaOH，则y = 0.0191(L) = 19.1（mL）此时，缓冲比为0.62，溶液的缓冲能力较强。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

18、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

19、.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，哪些可用来配制缓冲溶液？ (1) HCl + NH3H2O (2) HCl + Tris (3)HCl + NaOH(4) Na2HPO4 + Na3PO4 (5) H3

20、PO4 + 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

21、.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 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 Na

22、OH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

23、 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-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

24、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)

25、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。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)NaHB

26、ar(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

27、?（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 molL-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

28、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=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NH4C

29、l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 (x / 53.5gmol-1 - 1.00 molL-1 V(NaOH) / 1L=0.125 molL-1解得 x = 6.69, V(NaOH)

30、= 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