缓冲溶液习题Word格式.docx

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⑵NaH2Cit（aq）+NaOH（aq）

Na2Hcit（aq）+H2O（l）

则n（Na2HCit）=0.400V2mmol，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

V1mL+V2mL=（250+157）mL=407mL

例4-3已知巴比妥酸（C4H4N2O3）的pKa=4.01。

今有500mL总浓度0.200mol·

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。

解⑴在pH为3.70的缓冲溶液中

3.70=4.01+lg

解得c（C4H4N2O3）=0.134mol·

c（NaC4H3N2O3）=（0.200-0.134）mol·

L-1=0.066mol·

β=

=0.10mol·

⑵设将pH调整为4.20需加入固体NaOHxg：

4.20=4.01+lg

解得：

m=1.1

c（C4H4N2O3）=0.134mol·

L-1–

=0.079mol·

c（NaC4H3N2O3）=0.066mol·

L-1+

=0.12mol·

=0.11mol·

例4-4用0.025mol·

L-1的H2C8H4O4（邻苯二甲酸）溶液和0.10mol·

L-1的NaOH溶液，配制pH为5.60的缓冲溶液100mL，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

—

查表4-1，pKa2=5.41。

设需H2C8H4O4溶液V1mL，需NaOH溶液的总体积为V2mL，依题意第一步反应需NaOH溶液的体积亦为V1mL。

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。

⑴H2C8H4O4（aq）+NaOH（aq）

（aq）+H2O（l）

起始量mmol+0.025V1+0.025V1

变化量mmol-0.025V1-0.025V1+0.025V1

平衡量mmol00+0.025V1

⑵

（aq）+NaOH（aq）

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）

=（0.050V1-0.10V2）

=5.41+lg

=5.60

解得

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。

（）

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（）

A．50mLc（KH2PO4）=0.10mol·

L-1的溶液+50mLc（NaOH）=0.10mol·

L-1的溶液。

B．50mLc（HAc）=0.10mol·

L-1的溶液+25mLc（NaOH）=0.10mol·

C．50mLc（NH3）=0.10mol·

L-1的溶液+25mLc（HCl）=0.20mol·

D．500mLc（NaHCO3）=0.10mol·

L-1的溶液+5mLCO2饱和水溶液（常温下CO2的摩尔溶解度为0.04mol·

L-1）。

E．l升纯水中加入c（HAC）=0.01mol·

L-1和c（NaAc）=0.01mol·

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．4.0B．5.0C．7.0D.10.0E．14.0

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∶1B．1∶2C．2∶1D．3∶1E．1∶3

4、配制pH=9.30的缓冲溶液，下列缓冲对中最合适的是（）

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）

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?

B.

?

C.

D.H3PO4?

E.H3PO4?

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），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-

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

和溶解态CO2（aq）的浓度如下：

甲[

]=24.0mmol·

L-1，[CO2（aq）]=1.20mmol·

]=21.6mmol·

L-1，[CO2（aq）]=1.35mmol·

]=56.0mmol·

L-1，[CO2（aq）]=1.40mmol·

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）0.10mol·

L-1HCl溶液，

（2）0.10mol·

L-1HAc溶液，（3）0.10mol·

L-1NaH2PO4溶液各50mL，欲配制pH=7.00的溶液，问需分别加入0.10mol·

L-1NaOH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.B2.A3.B4.C5.A

三、填空题

1．

（1）1；

（2）大

2．（3）Na2CO3（4）NaHCO3（5）

（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冲溶液。

H2CO3-

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+H2O

+H3O+

当体内酸性物质增加时，血液中大量存在的抗酸成分

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20∶1，已超出体外缓冲溶液有效缓冲比（即10∶1~1∶10）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，当缓冲作用发生后，因对抗H3O+或OH-而消耗了的

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，

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

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.解患者甲血浆的pH为：

患者乙血浆的pH为：

患者丙血浆的pH为：

血浆的正常pH为7.35~7.45，当pH＜7.35时属于酸中毒，当pH＞7.45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50mL0.10mol·

L-1NaOH溶液时，NaOH和HCl刚好完全反应生成0.050mol·

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xLNaOH，才能形成HAc–Ac-缓冲系，有

此时，缓冲比为166，溶液的缓冲能力很小。

（3）依题意，选择

-

为缓冲对，需加入yLNaOH，则

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？

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。

血液中溶解的CO2与

组成缓冲系。

正常人体[

]/[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

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

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

可通过肺和肾来调控。

血液中的H2CO3–

缓冲系与其他缓冲系共同作用，维持pH为7.35~7.45的正常范围。

2.什么是缓冲容量？

影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-

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-

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+Tris（3）HCl+NaOH

（4）Na2HPO4+Na3PO4（5）H3PO4+NaOH（6）NaCl+NaAc

解可用来配制缓冲溶液的是：

H2O、

（2）HCl+Tris、（4）Na2HPO4+Na3PO4和（5）H3PO4+NaOH

4.将0.30mol·

L-1吡啶（C5H5N，pKb=8.77）和0.10mol·

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0.10mol·

L-1C5H5N和0.050mol·

L-1C5H5NH+Cl-缓冲溶液，pKa=14.00-8.77=5.23

5.将10.0gNa2CO3和10.0gNaHCO3溶于水制备250mL缓冲溶液，求溶液的pH。

解

6.求pH=3.90，总浓度为0.400mol·

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）=xmol·

L-1,则c（HCOOH）=0.400mol·

L-1–xmol·

解得c（HCOO-）=xmol·

L-1=0.234mol·

c（HCOOH）=（0.400-0.234）mol·

L-1=0.166mol·

7.向100mL某缓冲溶液中加入0.20gNaOH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）=

=0.050mol·

L-1

加入NaOH后，

解得[B-]=0.35mol·

原溶液

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0.65g。

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）？

依题意

解得n（HAsp）=0.0028mol

可吸收阿司匹林的质量=0.0028mol×

180.2g·

mol-1=0.50g

9.在500mL0.20mol·

L-1C2H5COOH（丙酸，用HPr表示）溶液中加入NaOH1.8g，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⑴求近似pH

pH=pKa

⑵求精确pH，丙酸钠是强电解质

I=

∑cizi2=

（

×

12+

12）=0.09mol·

L-1≈0.1mol·

当Z=0，I=0.10时，校正因数

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29gNa2HPO4·

12H2O和2.6gNaH2PO4·

2H2O分别溶解后稀释至1L。

若校正因数lg

=-0.53，计算该缓冲溶液的精确pH。

解c（Na2HPO4）=

=0.081mol·

c（NaH2PO4）=

=0.017mol·

pH=pKa2+

+lg

=7.21+（-.0.53）+lg

=7.36

11.将0.10mol·

L-1HAc溶液和0.10mol·

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×

V）mol·

L-1/（3V+V）=0.050mol·

c（Ac-）=0.10mol·

V/（3V+V）=0.025mol·

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，pKa1＝7.43）。

今称取巴比妥18.4g，先加蒸馏水配成100mL溶液，在pH计监控下，加入6.00mol·

L-1NaOH溶液4.17mL，并使溶液最后体积为1000mL。

求此缓冲溶液的pH和缓冲容量。

（已知巴比妥的Mr=184g·

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）＝6.0mol·

L-1×

4.17mL＝25mmol，剩余H2Bar的物质的量为

n余（H2Bar）＝n（H2Bar）-n（NaOH）＝

1000-25mmol＝75mmol

＝7.43+lg

＝6.95

β＝2.303×

＝0.043mol·

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=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

β最大时体积比

Na2HCit+HCl

H2Cit--HCit2-

HCit2-

H2Cit-

3.76~5.76

2:

1

H3Cit-H2Cit-

H3Cit

2.13~4.13

3

Na2HCit+NaOH

HCit2--Cit3-

Cit3-

5.40~7.40

14.现有

（1）0.10mol·

L-1NaOH溶液，

（2）0.10mol·

L-1NH3溶液，（3）0.10mol·

L-1Na2HPO4溶液各50mL，欲配制pH=7.00的溶液，问需分别加入0.10mol·

L-1HCl溶液多少mL？

解⑴HCl与NaOH完全反应需HCl溶液50mL。

⑵HCl（aq）+NH3·

H2O（aq）=NH4Cl（aq）+H2O（l）

NH4+的pKa=14.00-4.75=9.25，

解得V（HCl）=50mL

⑶HCl（aq）+Na2HPO4（aq）=NaH2PO4（aq）+NaCl（aq）

H3PO4的pKa2=7.21，

解得V（HCl）=31mL

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1L总浓度为0.125mol·

L-1，pH=9.00的缓冲溶液，问需NH4Cl多少克？

求需1.00mol·

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

得1.00mol·

V（NaOH）=0.562[x/53.5g·

mol-1-1.00mol·

V（NaOH）]

又[1.00mol·

VNaOH）+0.562（x/53.5g·

V（NaOH））]/1L

=0.125mol·

解得x=6.69,V（NaOH）=0.045L

即：

需NH4Cl6.69g，NaOH溶液0.045L。

16.用0.020mol·

L-1H3PO4溶液和0.020mol·

L-1NaOH溶液配制100mLpH=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xmL

⑴H3PO4（aq）+NaOH（aq）=NaH2PO4（aq）+H2O（l）

xmLH3PO4与xmLNaOH完全反应，生成NaH2PO40.020mol·

xmL=0.020xmmol

⑵第二步反应：

设生成的NaH2PO4再部分与NaOHymL反应，生成Na2HPO4，其与剩余NaH2PO4组成缓冲溶液

NaH2PO4（aq）+NaOH