第5章缓冲溶液_终稿

1第五章缓冲溶液1．对抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释，保持pH值基本不变的作用叫做缓冲作用；具有缓冲作用的溶液，叫做缓冲溶液。HAc＋H2OH3O+＋Ac-当外加少量强酸时，共轭碱Ac-就和加入的H3O+结合成难电离的HAc和H2O分子，使平衡左移，消耗了加入的大部分H3O+，达到新平衡时，溶液中[H3O+]无明显增大，从而保持pH基本不变，故Ac-起抗酸作用。如果外加少量强碱，由强碱引入的OH-就会与H3O+结合成H2O，引起[H3O+]减少，促使平衡向右移动，体系中HAc和H2O作用，补充被消耗掉的H3O+，从而不会使[H3O+]因加入碱而发生明显改变，即仍保持pH基本不变。故HAc是抗碱成分，起抗碱作用。2．缓冲容量是衡量缓冲能力大小的尺度。缓冲容量的大小主要取决于缓冲溶液的总浓度和缓冲比。①同一缓冲系，缓冲比一定时，c总越大，越大，反之则小。一般情况下，缓冲溶液总浓度以0.05mol·L-1～0.2mol·L-1为宜。②总浓度一定，缓冲比等于1（pH=pKa）时最大。3．共轭酸KapKa理论缓冲范围HAcNH+4H3BO31.75×10-55.6×10-105.4×10-104.7569.259.273.756～5.7568.25～10.258.24～10.244．（1）pH=pKa＋[Ac]lg[HAc]=4.756＋0.22lg0.12=5.056（2）pH=pKa＋233[CO]lg[HCO]=10.25＋0.12lg0.12=10.25（3）NH3＋HCl=NH4Cln（NH3）=0.50×0.10－0.10×0.10=0.040（mol）n（NH+4）=0.10×0.10=0.010（mol）2pH=pKa＋34(NH)lg(NH)nn=9.25＋0.040lg0.010=9.855．混合溶液中有0.15molH3PO4，0.25molNaOHH3PO4＋NaOH=NaH2PO4＋H2O生成0.15molNaH2PO4，剩余0.10molNaOHNaH2PO4＋NaOH=Na2HPO4＋H2O生成0.10molNa2HPO4，剩余0.05molNaH2PO4，得H2PO-4-HPO2-4缓冲系，故51.7050.010.0lg102.6lg)POH()HPO(lgppH84224a2nnK6．加入HCl前为NH3（aq）-NH4Cl缓冲系，故32b+45[NHHO]pH14plg[NH]0.15014(lg1.810)lg9.140.200K加入HCl后34NHHClNHClmmol50.000.1500.1001.000.20050.007.500.10010.0反应前（）反应后mmol7.40010.1（）7.40pH9.26lg9.1110.17．加NaOH后25(NaOH)(NaOH)[CHCOONa]mMV=1.8400.0900.50（mol·L-1）25[CHCOOH]0.200.090=0.11（mol·L-1）25a2525[CHCOONa]pHp(CHCOOH)+lg[CHCOOH]K=4.87＋0.090lg0.11=4.78溶液的离子强度)]COOHC()COOHC()Na()Na([21522522zczcI=12[0.090×（＋1）2＋0.090×（-1）2]=0.090（mol·kg-1）-2-2525lg(CHCOO)0.509(CHCOO)zI=-0.509×0.090=-0.153-25(CHCOO)0.7033所以，缓冲溶液的精确pH为-2525a2525(CHCOO)[CHCOONa]pH=p(CHCOOH)+lg[CHCOOH]K=4.87＋0.7030.090lg4.630.118．（1）c总=c（HAc）＋c（Ac-）=0.050＋0.050=0.10（mol·L-1）缓冲比=[Ac][HAc]=1（2）HAc＋NaOH=NaAc＋H2O反应后c（HAc）=0.10mol·L-1，c（Ac-）=0.10（mol·L-1）c总=c（HAc）＋c（Ac-）=0.10＋0.10=0.20（mol·L-1）缓冲比=-[Ac][HAc]=1（3）c总=c（HAc）＋c（Ac-）=4560×0.20＋1560×0.20=0.20（mol·L-1）缓冲比=-[Ac][HAc]=13所以（2）号溶液的缓冲容量最大。9．设加入HCl的体积为V（HCl）7.40=7.85＋0.05000.100.0500(HCl)lg0.05000.100.0500(HCl)VV得V（HCl）=0.0476L=47.6mL。10．pH=5.00与pKa2接近，应选缓冲系NaH2Cit-Na2HCit，用NaOH与H3Cit完全反应生成NaH2Cit，再与NaH2Cit部分反应生成Na2HCit。设H3Cit全部转化为NaH2Cit需NaOH溶液V1mL0.200mol·L-1×500mL=0.400mol·L-1×V1mLV1=250mL设NaH2Cit部分转化，组成NaH2Cit-Na2Hcit缓冲系，需NaOH溶液V2mL：NaH2Cit＋NaOHNa2HCit＋H2On（Na2HCit）=0.400mol·L-1×V2mL=0.400V2mmoln（NaH2Cit）=0.200mol·L-1×500mL－0.400mol·L-1×V2mL=（100－0.400V2）mmolpH=pKa2＋lg)CitNaH()HCitNa(22nn=4.76＋lg)mmol0.400-(100mmol400.022VV=5.004V2=157mL共需加入NaOH溶液的体积V1mL＋V2mL=250mL＋157mL=407mL11．查表得HAc的pKa=4.75，在pH4.50的缓冲溶液中：4.50=4.75+lg-10.200molL(HAc)(HAc)cc解得c（HAc）=0.130mol·L-1c（NaAc）=0.200mol·L-1–0.130mol·L-1=0.070mol·L-1加入固体NaOHmg：4.90=4.75+lg-1-1-1-1(NaOH)g0.070molL0.50L40gmol(NaOH)g0.130molL0.50L40gmolmm解得m=0.92。在pH=4.90的缓冲溶液中[HAc]=0.130mol·L-1–L50.0molg40g92.01-=0.084mol·L-1[Ac-]=0.070mol·L-1＋L50.0molg40g92.01-=0.116mol·L-1β=][Ac[HAc]][HAc][Ac2.303=1-1--1-1L0.116molL0.084molL0.116molL0.084mol2.303=0.112mol·L-1·pH-113．（1）应该选择NH4Cl-NH3缓冲系（2）根据题意有34430.500(NH)10.09.25lg(NHCl)53.5(NHCl)0.500(NH)0.2000.10053.5VmmV解方程组得4(NHCl)0.161gm，3(NH)34mLV。（3）114Lmol0301.0L10.0molg5.53g161.0)Cl(NHc113Lmol170.0L10.0034.0Lmol500.0)NH(c111Lmol0589.0Lmol200.00301.0Lmol170.0303.2