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0.010 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 = 4.87，设c (HPr) = x mol·L -1。则c (NaPr) =（0.20-x ）mol·L -1
pH ＝p K a +lg Pr)
(H )Pr (-c c =4.87+lg 1-1L m ol L m ol )20.0(⋅⋅--x x =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 ＝p K a +lg )HPr ()Pr (-n n =4.87+lg 0.010)m ol
(0.0850.010)m ol (0.12+-=4.91 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= 4.77，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)
0.400 mol·L -1 × V 1 mL = 0.200 mol·L -1 × 500 mL
V 1 = 250
即将H 3Cit 完全中和生成NaH 2Cit ，需0.400 mol·L -1NaOH 溶液250 mL ，生成NaH 2Cit 0.200 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 ) = 0.400V 2 mmol ， n (NaH 2CitB) = (100 - 0.400V 2) mmol ，
pH = p Ka 2 + lg )
Cit H ()HCit (-2-2n n = 4.77＋lg )mmol 0.400-(100mmol 400.022V V = 5.00 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 = 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。
解 ⑴ 在pH 为3.70的缓冲溶液中
3.70 =
4.01 + lg )
O N H (C )O N H (C L 0.200mol 32443244-1c c -⋅ 解得 c （C 4H 4N 2O 3）= 0.134 mol·L -1
c （NaC 4H 3N 2O 3）= (0.200 - 0.134) mol·L -1 = 0.066 mol·L -1
β =1--1
-1L
0.066)mol (0.134L 0.066mol L 0.134mol 2.303⋅+⋅⨯⋅⨯=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 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 = 1.1
c （C 4H 4N 2O 3）= 0.134 mol·L -1 –
L
50.0m ol g 401g .11-⨯⋅= 0.079 mol·L -1 c （NaC 4H 3N 2O 3）= 0.066 mol·L -1 + L 50.0mol g 40 1.1g 1-⨯⋅= 0.12 mol·L -1 β =1--1-1L
0.12)mol (0.079L 0.12mol L 0.079mol 2.303⋅+⋅⨯⋅⨯= 0.11 mol·L -1 例4-4 用0.025 mol·L -1的H 2C 8H 4O 4(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 —-2
448O H C ,查表4-1，p K a2=5.41。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)
-448O H HC (aq) + H 2O(l) 起始量mmol + 0.025V 1 +0.025V 1
变化量mmol -0.025 V 1 -0.025V 1 +0.025V 1
平衡量mmol 0 0 +0.025V 1
⑵ -4
48O H HC (aq) + NaOH(aq) -2448O H C (aq) + H 2O(l)
起始量mmol +0.025V 1 +(0.10V 2-0.025V 1)
变化量mmol -(0.10V 2-0.025V 1) -(0.10V 2-0.025V 1) +(0.10V 2-0.025V 1)
平衡量mmol [0.025V 1- (0.10V 2-0.025V 1)] 0 (0.10V 2-0.025V 1)
= (0.050V 1-0.10V 2)
pH = p K a2 + lg )O H HC ()O H C (-448-2448n n = 5.41 + lg mmol )10.0050.0(mmol )025.010.0(2112V V V V --= 5.60 解得 5.221=V V 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 ．50 mL c （KH 2PO 4）= 0.10 mol·L -1的溶液+50 mL c （NaOH ）= 0.10 mol·L -1的溶液。
