医用基础化学学习指导,附有详细答案

1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0.20mol·L-1的C2H5COOH(丙酸,用HPr表示)-C2H5COONa缓冲溶液中，C2H5COOH和C2H5COONa的物质的量浓度。若向1L该缓冲溶液中加入0.010molHCl，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，C2H5COOH浓度增加,C2H5COONa浓度减小。解⑴查表4-1，C2H5COOH的pKa=4.87，设c(HPr)=xmol·L-1。则c(NaPr)=（0.20-x）mol·L-1pH＝pKa+lgPr)(H)Pr(-cc=4.87+lg1-1LmolLmol)20.0(xx=5.00解得x=0.085即c(HPr)=0.085mol·L-1c(NaPr)=(0.20-0.085)mol·L-1=0.12mol·L-1⑵加入0.050molHCl后：pH＝pKa+lg)HPr()Pr(-nn=4.87+lg0.010)mol(0.0850.010)mol(0.12=4.91例4-2柠檬酸（缩写H3Cit）常用于配制供培养细菌的缓冲溶液。现有500mL的0.200mol·L-1柠檬酸溶液，要配制pH为5.00的缓冲溶液，需加入0.400mol·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NaH2Cit-Na2HCit缓冲系，NaOH先与H3Cit完全反应生成NaH2Cit，再与NaH2Cit部分反应生成Na2HCit。解查表4-1,柠檬酸的pKa2=4.77，设H3Cit全部转化为NaH2Cit需NaOH溶液V1mL⑴H3Cit(aq)+NaOH(aq)NaH2Cit(aq)+H2O(l)0.400mol·L-1×V1mL=0.200mol·L-1×500mLV1=250即将H3Cit完全中和生成NaH2Cit，需0.400mol·L-1NaOH溶液250mL，生成NaH2Cit0.200mol·L-1×500mL=100mmol设NaH2Cit部分转化为Na2HCit需NaOH溶液V2mL，2⑵NaH2Cit(aq)+NaOH(aq)Na2Hcit(aq)+H2O(l)则n(Na2HCit)=0.400V2mmol，n(NaH2CitB)=(100-0.400V2)mmol，pH=pKa2+lg)CitH()HCit(-2-2nn=4.77＋lg)mmol0.400-(100mmol400.022VV=5.00V2=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)ONH(C)ONH(CL0.200mol32443244-1cc解得c（C4H4N2O3）=0.134mol·L-1c（NaC4H3N2O3）=(0.200-0.134)mol·L-1=0.066mol·L-1β=1--1-1L0.066)mol(0.134L0.066molL0.134mol2.303=0.10mol·L-1⑵设将pH调整为4.20需加入固体NaOHxg：4.20=4.01+lg1-1-1-1-mol40gg0.50LL4mol13.0mol40ggL50.0L66mol0.0xx解得：m=1.1c（C4H4N2O3）=0.134mol·L-1–L50.0molg401g.11-=0.079mol·L-1c（NaC4H3N2O3）=0.066mol·L-1+L50.0molg401.1g1-=0.12mol·L-1β=1--1-1L0.12)mol(0.079L0.12molL0.079mol2.303=0.11mol·L-1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5.603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448OHHC—2448OHC,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)448OHHC(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+0.025V1⑵448OHHC(aq)+NaOH(aq)2448OHC(aq)+H2O(l)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)pH=pKa2+lg)OHHC()OHC(-448-2448nn=5.41+lgmmol)10.0050.0(mmol)025.010.0(2112VVVV=5.60解得5.221VV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。4B．50mLc（HAc）=0.10mol·L-1的溶液+25mLc（NaOH）=0.10mol·L-1的溶液。C．50mLc（NH3）=0.10mol·L-1的溶液+25mLc（HCl）=0.20mol·L-1的溶液。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．14.03、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∶34、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42POHB.42POH24HPOC.24HPO34POD.H3PO434POE.H3PO424HPO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-3HCO缓冲系为例，说明缓冲作用的原理及其在医学5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3HCO和溶解态CO2(aq)的浓度如下：甲[3HCO]=24.0mmol·L-1，[CO2(aq)]=1.20mmol·L-1甲[3HCO]=21.6mmol·L-1，[CO2(aq)]=1.35mmol·L-1甲[3HCO]=56.0mmol·L-1，[CO2(aq)]=1.40mmol·L-1已知在血浆中校正后的1paK（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）][NaHCO]CO[NalgppH332a2K（6）pH=9.33~11.333.（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-3HCO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3HCO+H3O+6当体内酸性物质增加时，血液中大量存在的抗酸成分3HCO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3HCO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，3HCO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3HCO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