基础化学答案第04

章后习题解答   [TOP] 习题 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。 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 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 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：(1) HCl + NH3·H2O、(2) HCl + Tris、(4) Na2HPO4 + Na3PO4和(5) H3PO4 + NaOH 4. 将0.30 mol·L-1吡啶(C5H5N，pKb=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0.10 mol·L-1 C5H5N和0.050 mol·L-1 C5H5NH+Cl-缓冲溶液，pKa = 14.00 - 8.77 = 5.23 5. 将10.0 gNa2CO3和10.0 gNaHCO3溶于水制备250 mL缓冲溶液，求溶液的pH。 解        6. 求pH=3.90，总浓度为0.400 mol·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) = x mol·L-1,  则c(HCOOH) = 0.400 mol·L-1 – x mol·L-1 解得      c(HCOO-) = x mol·L-1 = 0.234 mol·L-1 c(HCOOH)=(0.400 - 0.234) mol·L-1=0.166 mol·L-1 7. 向100mL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) = = 0.050 mol·L-1 加入NaOH后， 解得        [B-] = 0.35 mol·L-1 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0.65 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 (乙酰水杨酸的Mr=180.2、pKa=3.48) ？ 解    依题意    解得      n(HAsp) = 0.0028 mol 可吸收阿司匹林的质量 = 0.0028 mol × 180.2 g·mol-1 = 0.50 g 9. 在500 mL 0.20 mol·L-1 C2H5COOH（丙酸，用HPr表示）溶液中加入NaOH1.8 g，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) = 0.09 mol·L-1 ≈ 0.1 mol·L-1 当Z = 0，I = 0.10时，校正因数 pH = pKa 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29 g Na2HPO4·12H2O和2.6 g NaH2PO4·2H2O分别溶解后稀释至1 L。若校正因数lg =-0.53，计算该缓冲溶液的精确pH。 解 c(Na2HPO4) = = 0.081 mol·L-1 c(NaH2PO4) = = 0.017 mol·L-1 pH=pKa2 + +lg = 7.21 +(-.0.53) + lg = 7.36 11. 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) = 0.050 mol·L-1 c(Ac-) = 0.10 mol·L-1 × V / (3V + V ) = 0.025 mol·L-1 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18.4 g，先加蒸馏水配成100 mL溶液，在pH计监控下，加入6.00 mol·L-1NaOH溶液4.17 mL，并使溶液最后体积为1000 mL。求此缓冲溶液的pH和缓冲容量。（已知巴比妥的Mr=184 g·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)＝6.0 mol·L-1×4.17 mL＝25 mmol，剩余H2Bar的物质的量为 n余(H2Bar)＝n(H2Bar) - n(NaOH)＝ ×1000 - 25 mmol＝75 mmol pH＝pKa+lg ＝7.43+lg ＝6.95 β＝2.303× ＝0.043 mol·L-1 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 Na2HCit+HCl H3Cit-H2Cit- H2Cit- H3Cit 2.13~4.13 2:3 Na2HCit+NaOH HCit2--Cit3- Cit3- HCit2- 5.40~7.40 2:1             14. 现有(1)0.10 mol·L-1NaOH溶液，(2)0.10 mol·L-1NH3溶液，(3)0.10 mol·L-1Na2HPO4 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 HCl溶液多少mL？配成的三种溶液有无缓冲作用？哪一种缓冲能力最好？ 解 ⑴ HCl与NaOH完全反应需HCl溶液50 mL。 ⑵ HCl(aq) + NH3·H2O(aq) = NH4Cl(aq) + H2O(l) NH4+的pKa = 14.00-4.75= 9.25， 解得      V(HCl) = 50 mL ⑶  HCl(aq) + Na2HPO4(aq) = NaH2PO4(aq)  + NaCl(aq) H3PO4的pKa2=7.21， 解得      V (HCl) = 31 mL 第一种混合溶液无缓冲作用；第二种pH