缓冲溶液习题

缓冲溶液习题Newly compiled on November 23, 2020

第四章 缓冲溶液

难题解析

例4-1 计算pH=，总浓度为 mol·L -1的C 2H 5COOH(丙酸,用HPr 表示)- C 2H 5COONa 缓冲溶液中，C 2H 5COOH 和C 2H 5COONa 的物质的量浓度。若向1 L 该缓冲溶液中加入 mol HCl ，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，C 2H 5COOH 浓度增加, C 2H 5COONa 浓度减小。

解 ⑴ 查表4-1，C 2H 5COOH 的p K a = ，设c (HPr) = x mol·L -1。则c (NaPr) =（）mol·L -1

pH ＝p K a +lg Pr)

(H )

Pr (-c c =+lg 1-1L m ol L m ol )20.0(⋅⋅--x x =

解得 x = 即c (HPr) = mol·L -1

c (NaPr) = - mol·L -1 = mol·L -1

⑵ 加入 mol HCl 后：

pH ＝p K a +lg )HPr ()Pr (-n n =+lg 0.010)m ol

(0.0850.010)m ol

(0.12+-=

例4-2 柠檬酸（缩写H 3Cit ）常用于配制供培养细菌的缓冲溶液。现有500 mL 的 mol·L -1柠檬酸溶液，要配制pH 为的缓冲溶液，需加入 mol·L -1的NaOH 溶液多少毫升

分析 配制pH 为的缓冲溶液，应选NaH 2Cit-Na 2HCit 缓冲系， NaOH 先与H 3Cit 完全反应生成NaH 2Cit ，再与NaH 2Cit 部分反应生成Na 2HCit 。

解 查表4-1,柠檬酸的p Ka 2= ，设H 3Cit 全部转化为NaH 2Cit 需NaOH 溶液V 1 mL

⑴ H 3Cit(aq) + NaOH(aq)NaH 2Cit(aq) + H 2O(l)

mol·L -1 × V 1 mL = mol·L -1 × 500 mL

V 1 = 250

即将H 3Cit 完全中和生成NaH 2Cit ，需 mol·L -1NaOH 溶液250 mL ，生成NaH 2Cit mol·L -1 ×500 mL=100 mmol

设NaH 2Cit 部分转化为Na 2HCit 需NaOH 溶液V 2 mL ，

⑵ NaH 2Cit(aq) + NaOH(aq)

Na 2Hcit(aq) + H 2O(l)

则n (Na 2HCit ) = mmol ， n (NaH 2CitB) = (100 - mmol ，

pH = p Ka 2 + lg )

Cit H ()HCit (-2-2n n = ＋lg )mmol 0.400-(100mmol 400.022V V = V 2 = 157 共需加入NaOH 溶液的体积为

V 1 mL + V 2 mL = (250 + 157) mL = 407 mL

例4-3 已知巴比妥酸 (C 4H 4N 2O 3)的p K a = 。今有500 mL 总浓度 mol·L -1、pH 为的巴比妥酸－巴比妥酸钠缓冲溶液，欲将溶液的pH 调整到，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 为的缓冲溶液中

= + lg

)

O N H (C )O N H (C L 0.200mol 32443244-1

c c -⋅ 解得 c （C 4H 4N 2O 3）= mol·L -1

c （NaC 4H 3N 2O 3）= - mol·L -1 = mol·L -1

β =1

--1

-1L

0.066)mol (0.134L 0.066mol L 0.134mol 2.303⋅+⋅⨯⋅⨯= mol·L -1

⑵ 设将pH 调整为需加入固体NaOH x g ：

= + lg

1

-1-1-1-mol 40g g

0.50L L 4mol 13.0mol 40g g

L 50.0L 66mol 0.0⋅-

⨯⋅⋅+

⨯⋅x x 解得： m =

c （C 4H 4N 2O 3）= mol·L -1 –

L

50.0m ol g 401g .11-⨯⋅= mol·L -1

c （NaC 4H 3N 2O 3）= mol·L -1 + L

50.0mol g 40 1.1g 1

-⨯⋅= mol·L -1

β =1

--1

-1L

0.12)mol (0.079L 0.12mol L 0.079mol 2.303⋅+⋅⨯⋅⨯= mol·L -1 例4-4 用 mol·L -1的H 2C 8H 4O 4(邻苯二甲酸)溶液和 mol·L -1的NaOH 溶液，配制pH 为的缓冲溶液100 mL ，求所需H 2C 8H 4O 4溶液和NaOH 溶液的体积比。

分析 NaOH 与H 2C 8H 4O 4完全反应生成NaHC 8H 4O 4，再与NaHC 8H 4O 4部分反应生成Na 2C 8H 4O 4。

解 缓冲系为-4

48O H HC —-

2448O H C ,查表4-1，p K a2=。设需H 2C 8H 4O 4溶液V 1 mL ，需NaOH 溶液的总体积为V 2 mL ，依题意第一步反应需NaOH 溶液的体积亦为V 1 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。

⑴ H 2C 8H 4O 4(aq) + NaOH(aq) -4

48O H HC (aq) + H 2O(l) 起始量mmol + + 变化量mmol V 1 + 平衡量mmol 0 0 +

⑵ -4

48O H HC (aq) + NaOH(aq) -

2448O H C (aq) + H 2O(l)

起始量mmol + +变化量mmol - - +平衡量mmol [ 0 = =

p K a2 + lg )

O H HC ()O H C (-448-2448n n = + lg mmol

)10.0050.0(mmol

)025.010.0(2112V V V V --=