基础化学第四章习题解答

基化第四章习题解答

1．什么是缓冲溶液？试以血液中的H 2CO 3-HCO 3- 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。

解：能够抵抗少量外加强酸、强碱或有限量稀释而保持pH 基本不变的溶液称为缓冲溶液。 人体血液的pH 范围为7.35~7.45，血液能保持如此狭窄的pH 范围，主要原因是血液中存在可保持pH 基本恒定的多种缓冲系。其中主要有H 2CO 3-HCO 3-缓冲系：

CO (aq)(aq)(aq)H 2CO 3H +

)

CO H ()HCO ()H (]CO [H ]][HCO [H 3233231c c c K a -+-+⋅≈= 体内酸性物质增加时，（大量存在）抗酸成分HCO 3- 与H + 结合，上述平衡左移，通过加快呼吸，增加的H 2CO 3以CO 2气体形式从肺部呼出，消耗的HCO 3-则由肾减少对其排泄而得以补充。所以，血浆中的HCO 3-称为碱储。

体内碱性物质增加时，H + 结合OH - 生成H 2O ，平衡右移：（大量存在）抗碱成分H 2CO 3解离，同时通过肺减缓CO 2的呼出，肾则加速HCO 3-的排泄，维持pH 基本不变。即可由肺的呼吸作用和肾的生理功能，使得血浆中的H 2CO 3和HCO 3- 的浓度保持相对稳定，从而维持血液pH 的恒定。以免出现酸中毒或碱中毒的症状。

2．什么是缓冲容量？影响缓冲容量的主要因素有哪些？

答：缓冲容量是用来衡量缓冲溶液缓冲能力大小的尺度，可表示为单位体积缓冲溶液的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有缓冲对的缓冲比和总浓度（当缓冲比一定时，总浓度越大，缓冲容量愈大，即缓冲能力越强；当总浓度一定时，缓冲比愈接近1，缓冲容量愈大）。

3．下列化学组合中，哪些可用来配制缓冲溶液？

⑴ HCl + NH 3·H 2O ⑵ HCl + Tris ⑶ HCl + NaOH

⑷ Na 2HPO 4 + Na 3PO 4 ⑸ H 3PO 4 + NaOH ⑹ NaCl + NaAc

解：⑴、⑵、⑷、⑸可用来配制缓冲溶液。

4．将0.30 mol·L –1吡啶(C 5H 5N ，p K b = 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？求溶液的pH 。

解：等体积混合后，c (C 5H 5N) = 0.15 mol·L –1，c (HCl) = 0.050 mol·L –1

发生酸碱反应后，混合溶液由0.10 mol·L –1吡啶和0.050 mol·L –1吡啶盐酸盐构成，有缓冲作用，是缓冲溶液

p K a = p K w - p K b = 14.00 - 8.77 = 5.23

共轭酸碱

c c K lg p pH a +=

53.530.023.5050

.010.0lg 23.5pH =+=+=

5．将10.0 g Na 2CO 3和10.0 g NaHCO 3溶于水制备250 mL 缓冲溶液，求溶液的pH 。 解：已知M (Na 2CO 3) = 106 g·mol -1，M (NaHCO 3) = 84 g·mol -1，H 2CO 3的p K a2 = 10.33

132L mol 377.025*********.10)CO Na (-⋅=⨯=c 13L mol 476.0250

1000840.10)NaHCO (-⋅=⨯=c 23.10476

.0377.0lg 33.10)(NaHCO )CO Na (lg p pH 332a2=+=+=c c K 6．求pH = 3.90，总浓度为0.40 mol·L –1的HCOOH-HCOONa 缓冲溶液中，甲酸和甲酸钠的物质的量浓度。已知甲酸的p K a = 3.75

解：设缓冲溶液中甲酸的浓度为x mol·L –1

1

1a L mol 23.0)HCOONa (L mol 17.040.0lg 75.390.3)(HCOOH )

HCOONa (lg p pH --⋅=⋅=-+=+=c x x

x

c c K 7．向100 mL 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。已知原缓冲溶液中的质子酸HB 的p K a = 5.30，c (HB) = 0.25 mol·L –1，求原缓冲溶液的pH 。 解：1L mol 050.0100

10004020.0)NaOH (-⋅=⨯=c 酸碱反应：HB + OH - = B - + H 2O 设原缓冲溶液中B -的浓度为x mol·L –1

050

.025.0050.0lg 30.560.5-++=x x = 0.35 mol·L –1 45.525

.035.0lg 30.5)(HB )B (lg p pH -a =+=+=c c K 8．阿司匹林（乙酰水杨酸，以HAsp 表示）以游离酸（未解离的）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？已知乙酰水杨酸的M r = 180.2，p K a = 3.48 解：

mol 036.02.18065.0)HAsp ()Asp (28.0)(HAsp )Asp ()(HAsp )Asp (lg 48.395.2)(HAsp )Asp (lg p pH ---a ==+=+=+=-n n n n n n n n K

n (HAsp) = 0.0028 mol m (HAsp) = 0.0028×180.2 = 0.50 g

9．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 。 解：混合后，1

1

L mol 025.04110.0)Ac (L mol 050.04110.04310.0)HAc (---⋅=⨯=⋅=⨯-⨯

=c c

46.4050

.0025.0lg 76.4)(HAc )Ac (lg p pH -a =+=+=c c K 12．现有⑴ 0.10 mol·L –1NaOH 溶液，⑵ 0.10 mol·L –1NH 3·H 2O 溶液，⑶ 0.10 mol·L –1Na 2HPO 4溶液各50 mL ，欲配制 pH = 7.00 的溶液，问需分别加入0.10 mol·L –1HCl