缓冲溶液习题

1、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 mol·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 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) =

2、 x mol·L-1。则c(NaPr) =（0.20-x）mol·L-1 pH pKa+lgPr)(H)Pr( -cc=4.87+lg1-1LmolLmol)20.0(?xx=5.00 解得 x = 0.085 即c(HPr) = 0.085 mol·L-1 c(NaPr) = (0.20 - 0.085) mol·L-1 = 0.12 mol·L-1 加入0.050 mol HCl后： pHpKa+lg)HPr()Pr(-nn=4.87+lg0.010)mol(0.0850.010)mol(0.12?=4.91 例4-2 柠檬酸（缩写H3Ci

3、t）常用于配制供培养细菌的缓冲溶液。现有500 mL的0.200 mol·L-1柠檬酸溶液，要配制pH为5.00的缓冲溶液，需加入 0.400 mol·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V1 mL H3Cit(aq) + NaOH(aq)NaH2Cit(aq) + H2O(l) 0.400 mol·

4、;L-1 × V1 mL = 0.200 mol·L-1 × 500 mL V1 = 250 即将H3Cit完全中和生成NaH2Cit，需0.400 mol·L-1NaOH溶液250 mL，生成NaH2Cit 0.200 mol·L-1 ×500 mL=100 mmol 设NaH2Cit部分转化为Na2HCit需NaOH溶液V2 mL， NaH2Cit(aq) + NaOH(aq) Na2Hcit(aq) + H2O(l) 则n(Na2HCit ) = 0.400V2 mmol， n(NaH2CitB) = (100 - 0.400V

5、2) mmol， pH = pKa2 + lg)CitH()HCit(-2-2nn= 4.77 lg)mmol0.400-(100mmol400.022VV= 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 mol·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HendersonHasselb

6、alch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)ONH(C)ONH(CL0.200mol32443244-1cc? 解得 c（C4H4N2O3）= 0.134 mol·L-1 c（NaC4H3N2O3）= (0.200 - 0.134) mol·L-1 = 0.066 mol·L-1 =1-1-1L0.066)mol(0.134L0.066molL0.134mol2.303?=0.10 mol·L-1 设将pH调整为4.20需加入固体NaOH x

7、 g： 4.20 = 4.01 + lg1-1-1-1-mol40gg0.50LL4mol13.0mol40ggL50.0L66mol0.0?xx 解得： m = 1.1 c（C4H4N2O3）= 0.134 mol·L-1 L50.0molg401g.11-?= 0.079 mol·L-1 c（NaC4H3N2O3）= 0.066 mol·L-1 + L50.0molg401.1g1-?= 0.12 mol·L =1-1-1L0.12)mol(0.079L0.12molL0.079mol2.303?= 0.11 mol·L-1 例4-4 用0

8、.025 mol·L-1的H2C8H4O4(邻苯二甲酸)溶液和0.10 mol·L-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?448OHHC?2448OHC,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，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。 H2C

9、8H4O4(aq) + NaOH(aq) ?448OHHC(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 ?448OHHC(aq) + NaOH(aq) ?2448OHC(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- (0.10V2-0.025

10、V1) 0 (0.10V2-0.025V1) = (0.050V1-0.10V2) pH = pKa2 + lg)O HHC()OHC(-448-2448nn= 5.41 + lgmmol)10.0050.0(mmol)025.010.0(2112VVVV?= 5.60 解得 5.221?VV 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H

11、B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 （ ） A50 mLc（KH2PO4）= 0.10 mol·L-1的溶液+50 mL c（NaOH）= 0.10 mol·L-1的溶液。 B50 mL c（HAc）= 0.10 mol·L-1的溶液+25 mLc（NaOH）= 0.10 mol·L-1的溶液。 C50

12、mL c（NH3）= 0.10 mol·L-1的溶液+25 mL c（HCl）= 0.20 mol·L-1的溶液。 D500 mL c（NaHCO3）= 0.10 mol·L-1的溶液+5 mL CO2饱和水溶液（常温下CO2的摩尔溶解度为0.04 mol·L-1）。 El升纯水中加入c（HAC）= 0.01 mol·L-1和c（NaAc）= 0.01 mol·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（ ） A4.0 B5.0

13、C7.0 D. 10.0 E14.0 3、用相同浓度的HCl溶液和NH3·H2O溶液（pKb4.76）配制pH = 9.24的缓冲溶液，HCl溶液和NH3·H2O溶液的体积比应为（ ） A11 B12 C21 D31 E13 4、配制pH=9.30的缓冲溶液，下列缓冲对中最合适的是（ ） ANaHCO3-Na2CO3（H2CO3的pKa2 = 10.33） BHAc - NaAc（HAc的pKa = 4.756） CNH4Cl NH3·H2O（NH3·H2O的pKb = 4.75） DNa2HPO4 Na3PO4（H3PO4的pKa3 = 12.32）

14、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 ?42POH B.?42POH?24HPO C.?24HPO?34PO D. H3PO4 ?34PO E. H3PO4 ?24HPO 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）

15、，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-?3HCO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?3HCO和溶解态CO2(aq)的浓度如下： 甲 ?3HCO = 24.0 mmol·L-1，CO2(aq)

16、= 1.20 mmol·L-1 甲 ?3HCO = 21.6 mmol·L-1，CO2(aq) = 1.35 mmol·L-1 甲 ?3HCO = 56.0 mmol·L-1，CO2(aq) = 1.40 mmol·L-1 已知在血浆中校正后的1paK?（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 mol·L-1 HCl溶液，(2)0.10 mol·L-1 HAc溶液，(3)0.10 mol·L-1 NaH2PO4 溶液各50 mL，欲配制p

17、H = 7.00的溶液，问需分别加入0.10 mol·L-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） NaHCOCONalgppH332a2?K （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

18、冲溶液。 H2CO3 -?3HCO 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 + H2 O?3HCO + H3O+ 当体内酸性物质增加时，血液中大量存在的抗酸成分?3HCO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

19、，当缓冲作用发生后，因对抗H3O+或OH-而消耗了的?3HCO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，?3HCO或H2CO3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?3HCO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

20、 患者甲血浆的pH为： 40.7Lmmol20.1Lmmol0.24lg10.6(aq)COHCOlgppH112-31?aK 患者乙血浆的pH为： 30.7Lmmol35.1Lmmol6.21lg10.6pH11? 患者丙血浆的pH为： 70.7Lmmol40.1Lmmol0.56lg10.6pH11? 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，患者丙属于碱中毒。 2.解 （1）当加入50 mL 0.10 mol·L-1 NaOH溶液时，NaOH和HCl刚好完全反应生成0.050 mol·

21、;L-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 )HAc()Ac(lgppH-annK? LL0.10m ol 0.050L L 0.10m ol L L 0.10m ol lg 756 . 4 00 . 7 1 1 1 x x ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (mL) 7 . 49 L) ( 0497 . 0 ? ? x 此时，缓冲比为 166 ，溶液的缓冲能力很小。 （ 3 ）依题意，选择 ? 4 2 PO H- ? 24 HPO为缓冲对，需加入 y L NaOH ，则 ) PO

22、H ( ) HPO ( lg 21 . 7 00 . 7 - 4 2-2 4 n n ? ? L L 0.10mol 0.050L L 0.10mol L L 0.10mol lg 21 . 7 00 . 7 1 1 1 y y ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?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-?3HCO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

23、解的CO2与?3HCO组成缓冲系。正常人体?3HCO/CO2(aq)为20/1，pH=7.40。若pH<7.35，发生酸中毒，pH>7.45，发生碱中毒。当酸性代谢产物增加时，抗酸成分?3HCO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?3HCO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?3HCO可通过肺和肾来调控。血液中的H2CO3?3HCO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

24、响缓冲溶量的主要因素有哪些?总浓度均为0.10mol·L-1的 HAc-NaAc和H2CO3-?3HCO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-?3HCO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 + NH3·H2O (2) HCl + T

25、ris (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 + NH3·H2O、(2) HCl + Tris、(4) Na2HPO4 + Na3PO4和(5) H3PO4 + NaOH 4. 将0.30 mol·L-1吡啶(C5H5N，pKb=8.77)和0.10 mol·L-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 mol

26、83;L-1 C5H5N和0.050 mol·L-1 C5H5NH+Cl-缓冲溶液，pKa = 14.00 - 8.77 = 5.23 33.505.010.0lg23.5)NHHc(CN)Hc(ClgppH5555a?K 5. 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 0.119molmol84.0g10.0g)HCO(13?n0.094molmol106g10.0g)(CO123?n 10.230.119mol0.094mollg3310)(HCO)(COlgppH323a?nnK 6. 求pH=3.90，总浓度为0.

27、400 mol·L-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 mol·L-1, 则c(HCOOH) = 0.400 mol·L-1 x mol·L -1 90.3Lmol)(0.400Lmollg3.75pH11?xx 解得 c(HCOO-) = x mol·L-1 = 0.234 mol·L-1 c(HCOOH)=(0.400 - 0.234) mol·L-1=0.166 mol·L-1 7. 向100m

28、L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)=0.25mol·L-1，求原缓冲溶液的pH。 解 n (NaOH) =1L1000mL100mLmol0.20g/40g1?= 0.050 mol·L-1 加入NaOH后， 60.5L0.050)mol-(0.25L0.050molBlg5.30pH1-1? 解得 B- = 0.35 mol·L-1 原溶液 45.5Lmol25.0Lmol35.0lg30.5pH11? 8. 阿司匹林(乙酰水杨酸、以HAsp表示)以游离酸(未解离的

29、)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 95.2(HAsp)(Asplg48.3(HAsp)(AsplgppHa?nnnnK 295.0(HAsp)(Asp?nn 依题意 0.0036molmol180g0.65gn(HAsp)n(Asp1-? 解得 n(HAsp) = 0.0028 mol 可吸收阿司匹林的质量 = 0.0028 mol × 180.2 g·mol-1 = 0

30、.50 g 9. 在500 mL 0.20 mol·L-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pH pH = pK a4.78mol1.8g/40gL0.20mol0.500Lmol1.8g/40glg4.87(HPr)(Prlg1-1-1-?nn 求精确pH，丙酸钠是强电解质 I =21cizi2 = 21 (0.500L0.045mol×12 +0.500L0.045mol×12) = 0.09 mol&

31、#183;L-1 0.1 mol·L-1 当Z = 0，I = 0.10时，校正因数 11.0)HB()B(lg?pH = pK a67.4)11.0(78.4Pr)H()(PrlgPr)H()(Prlg?nn 10. 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 Na2HPO4·12H2O和2.6 g NaH2PO4·2H2O分别溶解后稀释至1 L。若校正因数 lg)POH()HPO(-4224?=-0.53，计算该缓冲溶液的精确pH。 解 c(Na2HPO4 ) =1Lmol358.0g29g1?= 0

32、.081 mol·L-1 c(NaH2PO4 ) =1Lmol156g2.6g1?= 0.017 mol·L-1 pH=pKa2 + )POH()HPO(-4224?+ lg)POH()(HPO4224?cc = 7.21 +(-.0.53) + lg11L0.017molL0.081mol?= 7.36 11. 将0.10 mol·L-1HAc溶液和0.10 mol·L-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) = (0.10×3V - 0.10 &#

33、215; V) mol·L-1 / (3V + V) = 0.050 mol·L-1 c(Ac-) = 0.10 mol·L-1 × V / (3V + V ) = 0.025 mol·L-1 4.45L0.050molL0.025mollg4.75pH1-1? 11-1-1Lmol038.0L0.025)mol(0.050L0.025molL0.050mol303.2? 12. 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 m

34、L溶液，在pH计监控下，加入6.00 mol·L-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 g·mol-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 mol·L-1×4.17 mL25 mmol，剩余H2Bar的物质的量为 n余(H2Bar)n(H2Bar) - n(NaOH) 1-mol1844.18?gg×

35、;1000 - 25 mmol75 mmol pHpKa +lgBar)(H)(HBar2nn? 7.43+lg75mmolmmol256.95 2.303×00mL)25)mmol/10(7500mL)(25mmol/1000mL)(75mmol/10?0.043 mol·L-1 13. 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?（已知H3Cit的pKa1=3.13、pKa2=

36、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+HCl H2Cit-HCit2- HCit2- H2Cit- 3.765.76 2:1 Na2HCit+HCl H3Cit-H2Cit- H2Cit- H3Cit 2.134.13 2:3 Na2HCit+NaOH HCit2-Cit3- Cit3- HCit2- 5.407.40 2:1 14. 现有(1)0.10 mol·L-1NaOH溶液，(2)0.10 mol·L-1NH3溶液，(3)0.10 mol·L-1Na2HPO4 溶液各50

37、 mL，欲配制pH=7.00的溶液，问需分别加入0.10 mol·L-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) + NH3·H2O(aq) = NH4Cl(aq) + H2O(l) NH4+的pKa = 14.00-4.75= 9.25， (HCl)L.10mol0(HCl)L.10mol00mL5L.10mol0lg25.900.7111VV? 解得 V(HCl) = 50 mL HCl(aq) + Na2HPO4(aq) = NaH2PO4(aq) + NaCl(aq)

38、 H3PO4的pKa2=7.21， (HCl)L.10mol0(HCl)L.10mol00mL5L.10mol0lg21.700.7111VV? 解得 V (HCl) = 31 mL 第一种混合溶液无缓冲作用；第二种pH<pKa -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 mol·L-1，pH=9.00的缓冲溶液，问需NH4Cl多少克？求需1.00 mol·L-1的NaOH溶液的体积（mL）。 解 设需NH4Cl 的质量为 xg pKa(NH4+) = 14.00 - 4.75 = 9.25 (NaOH

39、)Lmol00.1mol/53.5g(NaOH)Lmol00.1lg25.900.911-1VxV? 得 1.00 mol·L-1 × V(NaOH) = 0.562x/53.5 g·mol-1 - 1.00 mol·L-1 × V(NaOH) 又 1.00 mol·L-1 × VNaOH) + 0.562 (x / 53.5g·mol-1 - 1.00 mol·L-1 × V(NaOH) / 1L =0.125 mol·L-1 解得 x = 6.69, V(NaOH) = 0.045

40、 L 即：需NH4Cl 6.69 g，NaOH溶液0.045 L。 16. 用0.020 mol·L-1H3PO4溶液和0.020 mol·L-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 mol·L-1 × x mL = 0.020 x mmol 第二步反应：设生成的N

41、aH2PO4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 mmol)(.0200mmol.0200lg21.740.7yxy? yxy?=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溶液(38.4 + 23.

42、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Tris·HCl浓度均为0.050 mol·L-1的溶液l00 mL中，需加入0.050 mol·L-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Tris·HCl在37时的pKa7.85，忽略离子强度的影响。） 解 )HCl(L0.0500mol100mLLmol0500.0)HCl(L0.0500mol-100mLLmol0500.0lg85.7HCl) (Tris(Tris)lg7.857.4

43、01-1-1-1-VVnn? )HCl(100)HCl(100355.0VV? V(HCl) = 47.6 mL 设加入NaCl x g，血浆渗透浓度为300 mmol·L-1 mL6.147mL6.47Lmol050.0mL100Lmol050.0)Tris(11?c=0.018 mol·L-1 mL6.147mL6.47Lmol050.0mL100Lmol050.0)HClTris(11?c=0.050 mol·L-1 （0.018 + 2×0.050）mol·L-1 + ?mL6.147molg5.58LmL1000g211x0.300

44、mol·Lx = 0.79，即需加入NaCl 0.79 g 18. 正常人体血浆中，?3HCO24.0 mmol·L-1、CO2(aq)1.20 mmol·L-1。若某人因腹泻使血浆中?3HCO减少到为原来的90%，试求此人血浆的pH，并判断是否会引起酸中毒。已知H2CO3的pKa1=6.10。 解 pH= pKa1 7.36L1.2mmol0.90L24mmollg6.10(aq)COHCOlg1123? pH虽接近7.35，但由于血液中还有其他缓冲系的协同作用，不会引起酸中毒。 Exercises 1. How do the acid and base com

45、ponents of a buffer function? Why are they typically a conjugate acid-base pair? Solution A buffer solution consists of a conjugate acid-base pair. The conjugate base can consume the added strong acid, and the conjugate acid can consume the added strong base, to maintain pH。The conjugate acid-base p

46、airs of weak electrolytes present in the same solution at equilibrium. 2. When H3O+ is added to a buffer，does the pH remain constant or does it change slightly？Explain. Solution The pH of a buffer depends on the pKa of the conjugate acid and the buffer component ratio. When H3O+ is added to a buffer

47、， the buffer component ratio changes slightly，so the pH changes slightly. 3. A certain solution contains dissolved HCl and NaCl. Why can't this solution act as a buffer? Solution This solution can't act as a buffer. HCl is not present in solution in molecular form. Therefore, there is no res

48、ervoir of molecules that can react with added OH- ions.Likewise the Cl- does not exhibit base behavior in water, so it cannot react with any H3O+ added to the solution. 4. What is the relationship between buffer range and buffer-component ratio? Solution The pH of a buffer depends on the buffer comp

49、onent ratio. When B-/HB=1, pH = pKa, the buffer is most effective. The further the buffer-component ratio is from 1，the less effective the buffering action is. Practically, if the B-/HB ratio is greater than 10 or less than 0.1, the buffer is poor. The buffer has a effective range of pH = pKa±1

50、. 5. Choose specific acid-base conjugate pairs of suitable for prepare the following beffers（Use Table 4-1 for Ka of acid or Kb of base）： （a）pH4.0；（b）pH7.0；（c）H3O+1.0×10-9 mol·L-1； Solution （a）HAc and Ac- （b）?42POH and ?24HPO （c）?4NH and NH3 6. Choose the factors that determine the capacit

51、y of a buffer from among the following and explain your choices. (a) Conjugate acid-base pair (b) pH of the buffer (c) Buffer ranger (d) Concentration of buffer-component reservoirs (e) Buffer-component ratio (f) pKa of the acid component Solution Choose (d) and (e). Buffer capacity depends on both

52、the concentration of the reservoirs and the buffer-component ratio. The more concentrated the components of a buffer, the greater the buffer capacity. When the component ratio is close to one, a buffer is most effective. 7. Would the pH increase or decrease, and would it do so to a larger or small e

53、xtent, in each of the following cases: (a) Add 5 drops of 0.1 mol·L-1 NaOH to 100 mL of 0.5 mol·L-1 acetate buffer (b) Add 5 drops of 0.1 mol·L-1 HCl to 100 mL of 0.5 mol·L-1 acetate buffer (c) Add 5 drops of 0.1 mol·L-1 NaOH to 100 mL of 0.5 mol·L-1 HCl (d) Add 5 drops

54、 of 0.1 mol·L-1 NaOH to distilled water Solution（a）The pH increases to a small extent;（b）The pH decreases to a small extent;（c）The pH increases to a small extent;（d）The pH increases to a larger extent. 8. Which of the following solutions will show buffer properties? (a) 100 mL of 0.25 mol·L-1 NaC3H5O3 + 150 mL of 0.25 mol·L-1 HCl (b) 100 mL of 0.25 mol·L-1 NaC3H5O3 + 50 mL of 0.25 mol·L-1 HCl (c) 100 mL of 0.25 mol·L-1 NaC3H5O3+ 50 mL of 0.25 mol·L-1 NaOH (d) 100 mL of 0.25 mol·L-1 C3H5O3H + 50 mL of 0.25 mol