缓冲溶液

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，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。
⑴ H2C8H4O4(aq) + NaOH(aq) (aq) + H2O(l)
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） ，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）
β = =0.10 mol?L-1
⑵ 设将pH调整为4.20需加入固体NaOH x g：
4.20 = 4.01 + lg
解得： m = 1.1
c（C4H4N2O3）= 0.134 mol?L-1 – = 0.079 mol?L-1
c（NaC4H3N2O3）= 0.066 mol?L-1 + = 0.12 mol?L-1
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。
E．l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（ ）
A．4.0 B．5.0 C．7.0 D. 10.0 E．14.0
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难题解析
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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？
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 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pH = 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？
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C. ?
D. H3PO4 ? E. H3PO4 ?
三、填空题 [TOP]
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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 ~ 11.33
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
⑴ H3Cit(aq) + NaOH(aq) NaH2Cit(aq) + H2O(l)
0.400 mol?L-1 × V1 mL = 0.200 mol?L-1 × 500 mL
V1 = 250
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。（ ）
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。 （ ）
β = = 0.11 mol?L-1
例4-4 用0.025 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。
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- (0.10V2-0.025V1)] 0 (0.10V2-0.025V1)
pH＝pKa+lg =4.87+lg =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
⑵ 加入0.050 mol HCl后：
pH＝pKa+lg =4.87+lg =4.91
1.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 mmol?L-1，[CO2(aq)] = 1.20 mmol?L-1
甲 [ ] = 21.6 mmol?L-1，[CO2(aq)] = 1.35 mmol?L-1
甲 [ ] = 56.0 mmol?L-1，[CO2(aq)] = 1.40 mmol?L-1
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，C2H5COOH浓度增加, C2H5COONa浓度减小。
解 ⑴ 查表4-1，C2H5COOH的pK a= 4.87，设c(HPr) = x mol?L-1。则c(NaPr) =（0.20-x）mol?L-1
= (0.050V1-0.10V2)
pH = pKa2 + lg = 5.41 + lg = 5.60
解得
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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。（ ）
3、用相同浓度的HCl溶液和NH3?H2O溶液（pKb＝4.76）配制pH = 9.24的缓冲溶液，HCl溶液和NH3?H2O溶液的体积比应为（ ）
A．1∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．3∶1 E．1∶3
4、配制pH=9.30的缓冲溶液，下列缓冲对中最合适的是（ ）
则n(Na2HCit ) = 0.400V2 mmol， n(NaH2CitB) = (100 - 0.400V2) mmol，
pH = pKa2 + lg = 4.77＋lg = 5.00
V2 = 157
共需加入NaOH溶液的体积为
V1 mL + V2 mL = (250 + 157) mL = 407 mL
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
⑵ (aq) + NaOH(aq) (aq) + H2O(l)
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- 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]
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 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。
A．NaHCO3-Na2CO3（H2CO3的pKa2 = 10.33）
B．HAc - NaAc（HAc的pKa = 4.756）
C．NH4Cl – NH3?H2O（NH3?H2O的pKb = 4.75）
D．Na2HPO4 – Na3PO4（H3PO4的pKa3 = 12.32）
E．C2H5COOH–C2H5COONa（C2H5COOH的pKa= 4.87）
B．50 mL c（HAc）= 0.10 mol?L-1的溶液+25 mLc（NaOH）= 0.10 mol?L-1的溶液。
C．50 mL c（NH3）= 0.10 mol?L-1的溶液+25 mL c（HCl）= 0.20 mol?L-1的溶液。
D．500 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）。