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文檔簡介
第四章緩沖溶液首頁HYPERLINK學(xué)生自測題HYPERLINK學(xué)生自測答案HYPERLINK章后習(xí)題答案難題解析HYPERLINK[TOP]例4-1現(xiàn)有1.0L緩沖溶液,內(nèi)含0.01molH2PO4-、0.030molHPO42-。計算該緩沖溶液的pH;往該緩沖溶液中參加0.0050molHCl后,pH等于多少?析題設(shè)緩沖系:H2PO4-HPO42-+H+,用公式pH=pKa+lg計算。假設(shè)參加HCl,H+與HPO42-反響生成H2PO4-。解〔1〕根據(jù)H3PO4:pKa1=2.16;pKa2=7.21;pKa3=12.32pH=pKa+lg=7.21+lg=7.68〔2〕參加0.0050molHCl后:pH=pKa+lg=7.21+lg=7.42例4-2檸檬酸〔縮寫H3Cit〕常用于配制供培養(yǎng)細菌的緩沖溶液。如用500mL的0.200mol·L-1檸檬酸,須參加0.400mol·L-1的NaOH溶液多少毫升,才能配成pH為5.00的緩沖溶液?〔檸檬酸的pKa1=3.14,pKa2=4.77,pKa3=6.39〕析要配pH5.00的緩沖溶液,應(yīng)選pKa2,緩沖系NaH2Cit-Na2HCit,用NaOH與H3Cit完全反響生成NaH2Cit,再與NaH2Cit局部反響生成Na2HCit。解設(shè)H3Cit全部轉(zhuǎn)化為NaH2Cit需NaOH溶液V1mL:0.200mol·L-1×500mL=0.400mol·L-1×V1mL解得:V1=250設(shè)NaH2Cit局部轉(zhuǎn)化,組成NaH2Cit-Na2Hcit緩沖系,需NaOH溶液V2mL:NaH2Cit+NaOHNa2HCit+H2On〔Na2HCit〕=0.400mol·L-1×V2mL=0.400V2mmoln〔NaH2Cit〕=0.200mol·L-1×500mL-0.400mol·L-1×V2mL=(100-0.400V2)mmolpH=pKa2+lg=4.77+lg=5.00解得:V2=157共需參加NaOH溶液的體積:V1mL+V2mL=250mL+157mL=407mL例4-3今有500mL總濃度0.200mol·L-1、pH4.50的HAc-NaAc緩沖溶液,欲將pH調(diào)整到4.90,需加NaOH多少克?調(diào)整后緩沖溶液的緩沖容量是多少?解查表得HAc的pKa=4.76,在pH4.50的緩沖溶液中:4.50=4.76+lg解得c〔HAc〕=0.130mol·L-1c〔NaAc〕=0.200mol·L-1-0.130mol·L-1=0.070mol·L-1參加固體NaOHmg:4.90=4.76+lg解得:m=0.92在pH4.90的緩沖溶液中:[HAc]=0.130mol·L-1-=0.084mol·L-1[Ac-]=0.070mol·L-1+=0.116mol·L-1緩沖容量為:β===0.112mol·L-1例4-4用0.025mol·L-1的H3PO4和0.10mol·L-1的NaOH,配制pH7.40的緩沖溶液100mL,求所需H3PO4和NaOH的體積比。解緩沖系為NaH2PO4-Na2HPO4。設(shè)需H3PO4體積V1mL,NaOH體積V2mL。n(H3PO4)=0.025mol·L-1×V1mL=0.025V1mmoln(NaOH)=0.10mol·L-1×V2mL=0.10V2mmolH3PO4+NaOHNaH2PO4+H2O反響前0.025V1mmol0.10V2mmol反響后(0.10V2-0.025V1)mmol0.025V1mmolNaH2PO4+NaOHNa2HPO4+H2O起始0.025V1mmol(0.10V2-0.025V1)mmol平衡時[0.025V1-(0.10V2-0.025V1)]mmol(0.10V2-0.025V1)mmol=(0.050V1-0.10V2)mmolpH=pKa+lg=7.21+lg=7.40學(xué)生自測題HYPERLINK[TOP]HYPERLINK判斷題HYPERLINK選擇題HYPERLINK填空題HYPERLINK問答題HYPERLINK計算題一、判斷題〔對的打√,錯的打×,共10分〕1.緩沖溶液就是能抵抗外來酸堿影響,保持pH絕對不變的溶液?!病?.緩沖溶液被稀釋后,溶液的pH根本不變,故緩沖容量根本不變?!病?.混合溶液一定是緩沖溶液?!病?.緩沖溶液的緩沖容量大小只與緩沖比有關(guān)?!病?.緩沖溶液中,其他條件相同時,緩沖對的pKa越接近緩沖溶液的pH時,該緩沖溶液的緩沖容量就一定越大?!病?.HAc溶液和NaOH溶液混合可以配成緩沖溶液,條件是NaOH比HAc的物質(zhì)的量適當(dāng)過量?!病?.由HB和NaB組成的緩沖溶液,HB和B-的平衡濃度近似等于c(HB)和c(NaB)?!病?.因NH4Cl-NH3·H2O緩沖溶液的pH大于7,所以不能抵抗少量的強堿。〔〕9.同一緩沖系的緩沖溶液,總濃度相同時,只有pH=pKa的溶液,緩沖容量最大?!病?0.0.1mol·L-1的KH2PO和0.05mol·L-1的NaOH以等體積混合,可以配制成緩沖溶液?!病扯?、選擇題〔將每題一個正確答案的標(biāo)號選出,每題1分,共22分〕HYPERLINK[TOP]一、判斷題1.×2.×3.×4.×5.√6.√7.√8.×9.√10.√二、選擇題1.E2.D3.B4.B5.D6.D7.E8.C9.B10.A11.E12.E13.B14.C15.C16.A17.E18.B19.B20.A21.E22.A三、填空題1.H2CO3和HCO3-;H2CO3HCO3-+H+2.pH值根本不變;共軛酸堿對3.H2PO4-?HPO42-;HPO42-4.不;公式中的溶液用的是濃度,沒有用活度,即沒有考慮離子強度的影響。5.緩沖;緩沖范圍6.H3PO4;HPO42-7.HPO42-;H2PO4-;0.03848.8.25?10.25;0.05mol·L-19.3.24;0.2310.過?。?.05?0.211.7.35?7.45;酸中毒;堿中毒12.6.30;6.10四、簡答題1.影響緩沖溶液的pH的因素有共軛酸的pKa和緩沖比,由于緩沖比處在對數(shù)項中,對pH值的影響較小,故不是主要因素,所以,共軛酸的pKa是決定緩沖溶液pH的主要因素。2.緩沖溶液能起緩沖作用是與它的組成有關(guān)的。是由弱電解質(zhì)離解平衡來調(diào)節(jié)的。例如由HAc和NaAc組成的緩沖溶液中含有大量的HAc和Ac-離子,當(dāng)向這種緩沖溶液中參加少量的酸〔H+〕時,溶液中含有的大量的Ac-離子可以結(jié)合這些H+形成HAc分子;反之,當(dāng)向這種緩沖溶液中參加少量的堿〔OH-〕時,OH-將與溶液中H+結(jié)合形成水,大量存在的HAc將離解出H+以補充被OH-結(jié)合掉的H+。所以溶液中H+的濃度不會發(fā)生大的變化,這就是緩沖作用。3.正常人體血液中碳酸緩沖系最重要,正常比值=20:1,故:pH=pKa,+lg=6.10+lg=7.40人體依靠HCO3-+H+CO2+H2O平衡的移動及腎和肺的生理功能,可抵抗血液中外來的少量酸堿,而使pH能保持在7.35?7.45范圍內(nèi)。五、計算題1.pKa=5.30;n〔B-〕=100c〔B-〕mmol+5.0mmol;n〔HB〕=20mmol5.60=5.30+lgc〔B-〕=0.35mol·L-12.(1)pH=7.2+lg=7.68(2)[H2PO4-]=0.010mol·L-1+0.0050mol·L-1=0.015mol·L-1[HPO42-]=0.030mol·L-1?0.0050mol·L-1=0.025mol·L-1pH=7.2+lg=7.42(3)[H2PO4-]=0.010mol·L-1-0.0040mol·L-1=0.060mol·L-1[HPO42-]=0.030mol·L-1?0.0040mol·L-1=0.043mol·L-1pH=7.2+lg=7.953.今有HAc-NaAc緩沖系配成的總濃度為0.200mol·L-1、pH=4.50的緩沖溶液500mL,今欲將此溶液的pH調(diào)整到4.90,需加固體NaOH多少克?pH為4.90的緩沖溶液的緩沖容量是多少?3.4.50=4.76+lgc〔HAc〕=0.130mol·L-1c〔NaAc〕=0.200mol·L-1-0.130mol·L-1=0.070mol·L-1參加NaOH后:4.90=4.76+lg,m〔NaOH〕=0.92g[HAc]=0.084mol·L-1,[Ac-]=0.116mol·L-1β==0.112(mol·L-1·pH-1)章后習(xí)題答案HYPERLINK[TOP]1.能抵抗少量外來強酸、強堿而保持其pH根本不變的溶液稱為緩沖溶液。血液中溶解的CO2與HCO3-組成緩沖系。[HCO3-]/[CO2]溶解為20/1時,pH=7.40。假設(shè)pH<7.35,發(fā)生酸中毒,>7.45,發(fā)生堿中毒。當(dāng)[H3O+]增加,抗酸成分HCO3-與H3O+結(jié)合;當(dāng)[OH-]增加,與H3O+生成H2O,促使H2CO3生成的抗堿成分H2CO3離解,以補充H3O+。[HCO3-]/[CO2]溶解改變不明顯。因此血液H2CO3–HCO3-緩沖系與其他緩沖系一起維持pH7.35~7.45的正常狹小范圍。2.緩沖容量是衡量緩沖能力大小的尺度,表現(xiàn)為單位體積緩沖溶液pH發(fā)生一定變化時所能抵抗外加一元強酸或一元強堿的物質(zhì)的量。影響緩沖容量的主要因素是緩沖系的總濃度和緩沖比:緩沖比一定,總濃度越大緩沖容量越大;總濃度一定,緩沖比越接近于1緩沖容量越大??倽舛认嗤?、緩沖比相同的HAc-NaAc和H2CO3-HCO3-緩沖系的緩沖容量相同。3.(1)HCl+NH3·H2O、(2)HCl+Tris、(4)Na2HPO4+Na3PO4和(5)H3PO4+NaOH可用來配制緩沖溶液。4.5.設(shè)c(HCOONa)=xmol·L-1,那么c(HCOOH)=0.400mol·L-1-xmol·L-1c(HCOO-)=xmol·L-1=0.236mol·L-1c(HCOOH)=0.400mol·L-1-0.236mol·L-1=0.164mol·L-16.n(NaOH)==0.050mol·L-1因參加NaOH后,[B-]=0.35mol·L-1固原溶液7.又可吸收阿司匹林的質(zhì)量=0.0028mol×180.2g·mol-1=0.50g8.求近似pHpH=pKa求精確pH,丙酸鈉(C2H5COONa)是強電解質(zhì)I=∑ciZi2=(×12+×12)=0.09mol·L-1≈0.1mol·L-1當(dāng)Z=0,I=0.10,校正因數(shù)pH=pKa9.HAc溶液和NaOH溶液的體積分別為3V和V,c(HAc)=(0.10mol·L-1×3V-0.10mol·L-1×V)/(3V+V)=0.050mol·L-1c(Ac-)=0.10mol·L-1×V/(3V+V)=0.025mol·L-110.(1)(2)(3)11.溶液緩沖系抗酸成分抗堿成分有效緩沖范圍β最大時配制體積比Na2HCit+HClH2Cit--HCit2-HCit2-H2Cit-3.77~5.772:1Na2HCit+HClH3Cit-H2Cit-H2Cit-H3Cit2.14~4.142:3Na2HCit+NaOHHCit2--Cit3-Cit3-HCit2-5.39~7.392:112.設(shè)需參加HCl溶液體積V,V(HCl)=47.6mL13.設(shè)需NH4Cl質(zhì)量m、1.00mol·L-1的NaOH溶液體積V,pKa(NH4+)=14-4.75=9.25得1.00mol·L-1×V=0.562[m/53.5g·mol-1-1.00mol·L-1×V]又[1.00mol·L-1×V+0.562(m/53.5g·mol-1-1.00mol·L-1×V)]/1L=0.125mol·L-1那么m=6.69g;V=0.045L14.(1)HCl與NaOH完全反響需HCl50mL。(2)HCl+NH3·H2O=NH4Cl+H2ONH4+的pKa=14-4.75=9.25,設(shè)需HCl體積V,V=0.0497L(3)HCl+Na2HPO4=NaH2PO4+NaClH3PO4的pKa2=7.21,設(shè)需HCl體積V,V=0.0309L=30.9mL第一種混合溶液無緩沖作用;第二種pH<pKa-1,無緩沖能力;第三種緩沖作用較強。15.設(shè)需H3PO4和NaOH溶液體積分別為V1和V2,H3PO4+NaOH=NaH2PO4+H2OH3PO4完全反響,生成0.020mol·L-1×V1的NaH2PO4,剩余NaOH0.020mol·L-1×V2-0.020mol·L-1×V1=0.020mol·L-1×(V2-V1)NaH2PO4+NaOH=Na2HPO4+H2O生成Na2HPO4的物質(zhì)的量等于NaOH的物質(zhì)的量0.020mol·L-1×(V2-V1),剩余NaH2PO40.020mol·L-1×V1-0.020mol·L-1×(V2-V1)=0.020mol·L-1×(2V1-V2)解得V1=38mL,V2=62mL。16.pH=pKa1′pH雖接近7.35,但由于血液中還有其他緩沖系的協(xié)同作用,不會引起酸中毒。Exercises1.Abuffersolutionconsistsofaconjugateacid-basepair.Theconjugatebasecanconsumetheaddedstrongacid,andtheconjugateacidcanconsumetheaddedstrongbase,tomaintainpH。Theconjugateacid-basepairofweakelectrolytespresentsinthesamesolutionatequilibrium.2.ThepHofabufferdependsonthebuffercomponentratio.When[B-]/[HB]=1,pH=pKa,thebufferismosteffective.Thefurtherthebuffer-componentratioisfrom1,thelesseffectivethebufferingactionis.Practically,ifthe[B-]/[HB]ratioisgreaterthan10orlessthan0.1,thebufferispoor.ThebufferhasaeffectiverangeofpH=pKa±1.3.Choose(d)and(e).Buffercapacitydependsonboththeconcentrationofthereservoirsandt
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