基础化学第二版习题答案chap4

第四章缓冲溶液习题答案1．能够抵抗少量酸、碱或加水稀释，而本身pH值基本保持不变的溶液，称为缓冲溶液。2.缓冲容量是衡量缓冲能力大小的尺度。通常用使单位体积缓冲溶液的pH改变1个单位时，所需加入一元强酸或一元强碱的物质的量表示缓冲容量。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。缓冲容量与缓冲系中共轭酸的pKa无关。所以总浓度相同的HAc-NaAc和H2CO3-HCO3-缓冲系的缓冲容量相同。3.（1）（2）（4）（5）.4.配制pH=3的缓冲溶液，选HCOOH—HCOO-最合适，因为HCOOH的pKa=3.75，与所需的pH值最接近。5.此混合溶液为HCO3-－CO32-组成的缓冲溶液。查表4-1，H2CO3的pKa2＝10.25。molmolggHCOn119.00.840.10)(13mol094.0molg106g0.10)CO(123n代入式(4.4)得15.10mol119.0mol094.0lg2510)HCO)COlgppH323a((nnK6.H2C2O4：pKa1=1.23pKa2=4.19∴应选择242242OCOHC缓冲体系1]O[C]O[HC]O[C]O[HClgpKapH2424224242则：3:2V:VNaOHOCH4227.HAc+NaOH=NaAc+H2O初（mol）：100×0.1050×0.10平(mol)：50×0.1050×0.10ca=301501005(mol·L-1)cb=301501005(mol·L-1)pH=pKa-lg754301301754.lg.ccba8．设需加入0.10mol·L-1HCl溶液x毫升，NH3·H2O+HCl=NH4Cl+H2O生成NH4Cl的浓度=0.10x/(500+x)(mol·L-1)剩余NH3·H2O的浓度=（0.10×500–0.10x）/(500+x)(mol·L-1)pOH=14-10=4x1.0x1.050lg75.4)x500/(x10.0)x500/()x500(10.0lg75.44625101050.x.x.x=75.5(mL)设需加入NH4Cl的浓度为ymol·L-1，y1.0lg75.4462.5y1.0y=0.018(mol/L)需加入固体NH4Cl=0.018×0.5×53.5=0.48(g)1]O[C]O[HC]O[C]O[HClgpKapH2424224242则：3:2V:VNaOHOCH4229.加入的NaOH为0.20g÷40g·mol-1=0.005mol、c(OH-)=0.005mol÷0.100L=0.05mol·L-1设原溶液中共轭碱[B-]原=xmol·L-1，则加入NaOH后，[HB]=0.25mol·L-1－0.05mol·L-1=0.20mol·L-1，[B-]=0.05mol·L-1+xmol·L-1，代入式(4.2)]HB[]B[lgappHK11Lmol20.0Lmol)x05.0(lg30.560.5[B-]原=xmol·L-1=0.35mol·L-1原溶液45.5Lmol25.0Lmol35.0lg30.5pH1110.阿司匹林以HAsp表示，解离后以Asp-表示。n(HAsp)+n(Asp-)=0.65g÷180.2g·mol-1=0.0036mol设可以从胃中吸收的HAsp有xmol，则已解离为Asp-的有(0.0036-x)mol)HAsp()Asp(lgppHannKxmolmol)x0036.0(lg50.395.2n(HAsp)=xmol=0.0028mol可吸收的阿司匹林的质量=0.0028mol×180.2g·mol-1=0.50g11.（1）求近似值n(NaOH)=1.8g/40g·mol-1=0.045mol,与丙酸反应生成丙酸钠0.045mol,剩余酸0.20mol·L-1×0.500L－0.045mol=0.055molpH=pKa78.4mol055.0mol045.0lg87.4)COOHHC()COOHC(lg5252nn(2)精确pH值c(C2H5COONa)=0.045mol/0.500L=0.09mol·L-1丙酸钠是强电解质，离子强度I=1/2∑CiZi2=1/2(0.09×12+0.09×12)mol·L-1=0.09mol·L-1≈0.1mol·L-1查表4-2，当Z=0,I=0.10时，校正因数11.0)HB()B(lgpH=pKa67.4)11.0(78.4)COOHHC()COOHC(lg)COOHHC()COOHC(lg52525252nn12.查表可知，HAc的pKa=4.75，设0.10mol·L-1×xLNaOH溶液与0.10mol·L-1×xLHAc溶液反应，生成0.1mol·L-1×xLNaAc，剩余HAc0.1mol·L-1×2xL，代入式(4.4)及(4.9)计算：45.421lg75.4mol21.0mol1.0lg75.4)HAc()Ac(lgappHxxnnK11Lmol102.0Lmol2.0122121303.213.设需加入HCl溶液xml，HCl与Tris反应生成Tris·HCl0.0500xmmol，平衡时Tris和Tris·HCl的物质的量分别为0.0500(100-x)mmol及0.500(100+x)mmol。代入式(4.4)得)HCl·Tris()Tris(lg85.740.7nn45.0mmol)x100(500.0mmol)x100(0500.0lg355.0x100x100V(HCl)=xml=47.6ml14.设需HCl溶液xml(1)HCl+NaOH=NaCl+H2OHCl与NaOH完全反应生成NaCl，pH=7.000.1mol·L-1×xml=0.1mol·L-1×50mlV(HCl)=xml=50ml（2）HCl+NH3·H2O=NH4Cl+H2OHCl与NH3·H2O的反应产物NH4Cl为质子酸，必须x50ml，才能使pH=7.0。平衡时0.1mol·L-1HCl溶液xml与NH3·H2O反应，生成0.1xmmolNH4Cl，剩余NH3·H2O0.1(50－x)mmol，NH3的pKb=4.75，代入式(4.4：))NH()NH(lgppH43nnKaxmmol1.0mmol)x50(1.0lg)75.414(00.731062.5xx50V(HCl)=xml=49.7(ml)(3)HCl+Na2HPO4=NaH2PO4+NaCl同(2)，平衡时n(HPO42-)=0.1(50-x)mmol，n(H2PO4-)=0.1xmmol，H3PO4的pKa2=7.21)POH()HPO(lgppH42242annKxmmol1.0mmol)x50(1.0lg21.700.762.0xx50V(HCl)=xml=30.9ml上述三种混合溶液中，第一种无缓冲作用。第二种因缓冲比等于5.62×10-3＜1/10，亦无缓冲能力。第三种缓冲比等于0.62＞1/10，有较强的缓冲作用15.查表可知，H3PO4的pKa2=7.21。H3PO4与NaOH之间的质子转移反应分步进行：⑴H3PO4+NaOH=NaH2PO4+H2O设第一步质子转移反应中，xmlNaOH溶液与xmlH3PO4溶液完全反应生成0.020xmmol的NaH2PO4；第二步质子转移反应中，(100-2x)mlNaOH溶液与0.020xmmolNaH2PO4反应生成0.020(100-2x)mmolNa2HPO4溶液，用列表法找出各物质的平衡浓度：⑵NaH2PO4+NaOH=Na2HPO4+H2O起始量+0.020x+0.020(100-2x)0变化量-0.020(100-2x)-0.020(100-2x)+0.020(100-2x)平衡量0.020(3x-100)0+0.020(100-2x)代入式（4.4）：)POH()HPO(lgppH4224nnKa2mmol)100x3(020.0mmol)x2100(020.0lg21.740.755.1100x3x2100解得x=38.34即配制100ml缓冲溶液，需加H3PO4溶液38.34ml，NaOH溶液(100-38.34)ml=61.66ml(设体积可以直接加和)。