基础化学习题04

第四章 缓冲溶液 首 页 难题解析 学生自测题 学生自测答案 章后习题答案 难题解析 [TOP]

例4-1 现有1.0L 缓冲溶液，内含0.01mol H 2PO 4-、0.030mol HPO 42-。

（1） 计算该缓冲溶液的pH ；

（2） 往该缓冲溶液中加入0.005 0 mol HCl 后，pH 等于多少？

析 题设缓冲系：H 2PO 4-HPO 42-+ H +，用公式 pH ＝p K a +lg )PO (H )(HPO 4224--n n 计算。若加入HCl ，H +与HPO 42- 反应生成H 2PO 4-。

解 （1）根据H 3PO 4: p K a1=2.16; p K a2=7.21; p K a3=12.32

pH ＝p K a +lg )

PO (H )(HPO 4224--n n =7.21+lg mol 010.0mol 030.0=7.68 （2）加入0.005 0 mol HCl 后：

pH ＝p K a +lg )

PO (H )(HPO 4224--n n =7.21+lg 0.0050mol 0.010mol 0.0050mol 0.030mol +-= 7.42 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。如用500mL 的0.200 mol·L -1柠檬酸，须加入0.400 mol·L -1的NaOH 溶液多少毫升，才能配成pH 为5.00的缓冲溶液？（已知柠檬酸的p Ka 1=3.14，p Ka 2= 4.77，p Ka 3=6.39）

析 要配pH5.00的缓冲溶液，应选p K a 2，缓冲系NaH 2Cit-Na 2HCit ，用NaOH 与H 3Cit 完全反应生成NaH 2Cit ，再与NaH 2Cit 部分反应生成Na 2HCit 。

解 设H 3Cit 全部转化为NaH 2Cit 需NaOH 溶液V 1 mL ：

0.200 mol·L -1×500 mL = 0.400 mol·L -1×V 1 mL

解得： V 1 = 250

设NaH 2Cit 部分转化，组成NaH 2Cit －Na 2Hcit 缓冲系，需NaOH 溶液V 2 mL ：

NaH 2Cit + NaOH Na 2HCit + H 2O

n （Na 2HCit ）= 0.400 mol·L -1×V 2 mL= 0.400V 2 mmol

n （NaH 2Cit ）= 0.200 mol·L -1×500 mL －0.400 mol·L -1×V 2 mL

= (100－0.400 V 2)mmol

pH = p Ka 2 + lg )Cit NaH ()HCit Na (22n n = 4.77＋lg )mmol

0.400-(100mmol 400.022V V = 5.00 解得： V 2 = 157

共需加入NaOH 溶液的体积： V 1 mL + V 2 mL = 250 mL + 157 mL = 407 mL

例4-3 今有500mL 总浓度0.200 mol·L -1、pH4.50的HAc －NaAc 缓冲溶液，欲将pH 调整到

4.90，需加NaOH 多少克？调整后缓冲溶液的缓冲容量是多少？

解 查表得HAc 的p K a= 4.76，在pH4.50的缓冲溶液中：

4.50 = 4.76 + lg (HAc)

(NaAc)L 0.200mol -1c c -⋅ 解得 c （HAc ）= 0.130mol·L -1

c （NaAc ）= 0.200 mol·L -1－0.130 mol·L -1= 0.070mol·L -1

加入固体NaOH m g ： 4.90 = 4.76 + lg 1-1-1-1-mol g 40g L 50.0L mol 130.0mol g 40g

L 50.0L mol 070.0⋅-⨯⋅⋅+

⨯⋅m m 解得： m = 0.92

在pH4.90的缓冲溶液中：

[HAc] = 0.130 mol·L -1－L

50.0mol g 40g 92.01-⨯⋅= 0.084mol·L -1 [Ac -] = 0.070 mol·L -1＋

L

50.0mol g 40g 92.01-⨯⋅= 0.116mol·L -1 缓冲容量为： β = ][Ac [HAc]][HAc][Ac 2.303--+⨯=1-1--1

-1L 0.116mol L 0.084mol L 0.116mol L 0.084mol 2.303⋅+⋅⋅⨯⋅⨯= 0.112 mol·L -1 例4-4 用0.025 mol·L -1的H 3PO 4和0.10 mol·L -1的NaOH ，配制pH7.40的缓冲溶液100 mL ，求所需H 3PO 4和NaOH 的体积比。

解 缓冲系为NaH 2PO 4-Na 2HPO 4。设需H 3PO 4体积V 1 mL ，NaOH 体积V 2 mL 。

n (H 3PO 4) = 0.025 mol·L -1×V 1 mL = 0.025V 1 mmol

n (NaOH) = 0.10 mol·L -1×V 2 mL = 0.10V 2 mmol

H 3PO 4 + NaOH

NaH 2PO 4 + H 2O

反应前 0.025V 1mmol 0.10V 2mmol

反应后 (0.10V 2-0.025V 1) mmol 0.025V 1mmol

NaH 2PO 4 + NaOH Na 2HPO 4 + H 2O 起始 0.025V 1mmol (0.10V 2-0.025V 1) mmol 平衡时 [0.025V 1-(0.10V 2-0.025V 1)]mmol (0.10V 2-0.025V 1) mmol = (0.050V 1-0.10V 2) mmol pH = p K a + lg )PO NaH ()HPO Na (4242n n = 7.21 + lg mmol )10.0050.0(mmol )025.010.0(2112V V V V --= 7.40 5.2 21=V V

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一、判断题（对的打√，错的打×，共10分）

1. 缓冲溶液就是能抵抗外来酸碱影响，保持pH 绝对不变的溶液。 （ ）

2. 缓冲溶液被稀释后，溶液的pH 基本不变，故缓冲容量基本不变。 （ ）

3. 混合溶液一定是缓冲溶液。 （ ）

4. 缓冲溶液的缓冲容量大小只与缓冲比有关。 （ ）

5. 缓冲溶液中，其他条件相同时，缓冲对的p K a 越接近缓冲溶液的pH 时，该缓冲溶液的缓冲容量就一定越大。 （ ）

6. HAc 溶液和NaOH 溶液混合可以配成缓冲溶液，条件是NaOH 比HAc 的物质的量

适当过量。 （ ）1.× 2.× 3.× 4.× 5.√ 6. √ 7.√ 8. × 9. √ 10. √

7. 由HB 和NaB 组成的缓冲溶液，HB 和B -的平衡浓度近似等于c (HB)和c (NaB)。 （ ）

8. 因NH 4Cl －NH 3·H 2O 缓冲溶液的pH 大于7, 所以不能抵抗少量的强碱。

（ ）

9. 同一缓冲系的缓冲溶液，总浓度相同时，只有pH=p K a 的溶液，缓冲容量最大。 （ ）

10. 0.1mol·L -1的KH 2PO 和0.05 mol·L -1的NaOH 以等体积混合，可以配制成缓冲溶液。