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大学实验化学 缓冲溶液 难题解析 [TOP] 例4-1 计算pH=5.00，总浓度为0.20 mol·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，C2H5COOH浓度增加, C2H5COONa浓度减小。 解 ⑴ 查表4-1，C2H5COOH的pK a= 4.87，设c(HPr) = x mol·L-1。则c(NaPr) =（0.20-x）mol·L-1 pH＝pKa+lg=4.87+lg=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＝pKa+lg=4.87+lg=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V1 mL ⑴ H3Cit(aq) + NaOH(aq)NaH2Cit(aq) + H2O(l) 0.400 mol·L-1 × V1 mL = 0.200 mol·L-1 × 500 mL V1 = 250 即将H3Cit完全中和生成NaH2Cit，需0.400 mol·L-1NaOH溶液250 mL，生成NaH2Cit 0.200 mol·L-1 ×500 mL=100 mmol 设NaH2Cit部分转化为Na2HCit需NaOH溶液V2 mL， ⑵ NaH2Cit(aq) + NaOH(aq) Na2Hcit(aq) + H2O(l) 则n(Na2HCit ) = 0.400V2 mmol， n(NaH2CitB) = (100 - 0.400V2) mmol， pH = pKa2 + lg= 4.77＋lg= 5.00 V2 = 157 共需加入NaOH溶液的体积为 V1 mL + V2 mL = (250 + 157) mL = 407 mL 例4-3 已知巴比妥酸 (C4H4N2O3)的pKa = 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 解得 c（C4H4N2O3）= 0.134 mol·L-1 c（NaC4H3N2O3）= (0.200 - 0.134) mol·L-1 = 0.066 mol·L-1 β ==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 解得： m = 1.1 c（C4H4N2O3）= 0.134 mol·L-1 –= 0.079 mol·L-1 c（NaC4H3N2O3）= 0.066 mol·L-1 + = 0.12 mol·L-1 β == 0.11 mol·L-1 例4-4 用0.025 mol·L-1的H2C8H4O4(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—,查表4-1，pKa2=5.41。设需H2C8H4O4溶液V1 mL，需NaOH溶液的总体积为V2 mL，依题