缓冲溶液习题(学习资料)
缓冲溶液[1]
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pH pKa lg
Ac
cHAc
4.75 lg
0.10Βιβλιοθήκη 4.75（2）加入0.010 mol HCl （H+ 与Ac- 作用生成HAc） cAc- = 0.10 – 0.010 = 0.090 ( molL-1 ) cHAc = 0.10 + 0.010 = 0.110 ( molL-1 ) cAc 0.090 pH pKa lg 4.75 lg 4.75 0.087 4.66 8 cHAc 0.110
第五章 缓冲溶液
§5.1 缓冲溶液的作用及组成
一、缓冲溶液的概念
• 1LNaCl↗+2d 1 molL-1 HCl pH 74 ↘+2d 1 molL-1 NaOH pH710 • 0.1molL-1HAc- 0.1molL-1 NaAc混合溶液 （1）+2d 1 molL-1 HCl pH几乎不变 （2）+2d 1 molL-1 NaOH pH几乎不变 1、缓冲溶液：能够抵抗外加少量强酸、强碱或适 当稀释，而本身pH值不发生显著变化的溶液。 2、缓冲作用：缓冲溶液对外加强酸、强碱或稀释 的抵抗作用。 1
不考虑体积变化已知hac的pkmoll1lg475010010lg475acphpk等体积等初始浓度ph2加入0010molhclmoll1moll1lg75hacacpkph3加入0010molnaohnaoh与hac反应moll1moll1lg75hacacpkph4加入10ml水moll1hacacpkph本例很好地说明了加入少量强酸少量强碱及少量水后溶液的ph值基本不变
-1
缓冲比 1:19 1:9 1:1 9:1 19:1
c总 (molL-1) 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10
缓冲溶液导学案(课堂参照)
第四章第二节缓冲溶液导学案学习目标：1、了解缓冲溶液的概念和组成及缓冲原理2、了解缓冲溶液PH的计算3、了解影响缓冲容量的因素和缓冲溶液缓冲范围的计算4、知道怎样选择和配制缓冲溶液课前学习一、复习回顾：一元弱酸、弱碱溶液中氢离子浓度的计算课堂学习（一）缓冲溶液：（阅读课本P66-P67，完成下列问题）1、缓冲溶液的定义：称为缓冲溶液。
2、缓冲溶液的作用：。
3、缓冲溶液的组成：⑴；如：⑵；如：⑶；如：⑷；如：4．缓冲溶液的分类：⑴⑵（二）缓冲溶液的作用原理（以HAc-NaAc为例说明）（三）缓冲溶液的PH计算1、弱酸及其共轭碱【H+】== ； PH==2、弱碱及其共轭酸【OH-】== ； PH==【及时练习】1、下列各组溶液不是缓冲溶液的是（）A．NaH2PO4- Na2HPO4混合液B．0.2mol/L NH4Cl与0.1mol/LNaOH等体积混合液C．0.1mol/LNaOH与0.1mol/L HAc等体积混合液D．NH4Cl- NH3．H2O2、计算c(HAc)=0.1mol/L HAc和c(NaAc)=0.1mol/L NaAc等体积混合后溶液的pH。
（三）缓冲容量和缓冲范围（阅读课本P69,完成下列问题）1、缓冲容量是指。
它表示的是缓冲溶液的缓冲。
2、缓冲容量的的大小与和有关。
缓冲溶液的浓度越大，缓冲容量；当总浓度一定时，缓冲溶液的组分比等于时，缓冲容量最大。
3、缓冲范围是指。
4、弱酸及其共轭碱的缓冲范围的计算公式是：PH =5、弱碱及其共轭酸的缓冲范围的计算公式是：PH =（五）缓冲溶液的选择和配制1、缓冲溶液的选择原则是什么？⑴⑵⑶2、缓冲溶液的配制：⑴一般缓冲溶液可根据要求利用计算公式计算各组分的用量，也可以在分析化学手册中查找配制方法。
⑵标准缓冲溶液可在用酸度计测量某溶液的PH时做参照标准，也可以直接购买。
课堂练习一、选择1．从酸碱质子理论来看，下列物质中既是酸又是碱的是（）A．H2O B．NH4+ C．Ac—D．CO32—2．下列各溶液，能组成缓冲溶液的是（）A．0.2 mol L-1HAc B．0.1 mol L-1 NH3 H2OC．0.2 mol L-1 KH2PO4 D．0.1 mol L-1HAc和0.2 mol L-1NaAc3．缓冲溶液的缓冲容量大小与下列因素有关的是（）A．缓冲溶液的总浓度B．缓冲溶液的总浓度和缓冲组分浓度比C．外来酸碱的量D．缓冲组分的浓度比4．现要配制pH=4.5的缓冲溶液，最理想的缓冲对是( )A．NaH2PO4-Na2HPO4(pK(H2PO4-)=7.21) B．HAc-NaAc(pK(HAc)=4.76) C．HCOOH-HCOONa(pK(HCOOH)=3.75) D．NH3-NH4Cl (pK(NH3)=4.75)5．现要配制pH=9.5的缓冲溶液，最理想的缓冲对是( )A．NaH2PO4-Na2HPO4(pK(H2PO4-)=7.21) B．HAc-NaAc(pK(HAc)=4.76) C．HCOOH-HCOONa(pK(HCOOH)=3.75) D．NH3-NH4Cl (pK(NH3)=4.75) 6．不具有抗酸抗碱能力的是（）A.HCl—NaClB. HAc-NaAcC. NH3·H2O-NH4ClD. NaH2PO4-Na2HPO47.下列溶液中缓冲能力最大的是（）A.混合液中含0.15mol/LCH3COOH—0.05mol/LCH3COONaB.混合液中含0.05mol/LCH3COOH—0.15mol/LCH3COONaC.混合液中含0.05mol/LCH3COOH—0.05mol/LCH3COONaD.混合液中含0.10mol/LCH3COOH—0.10mol/LCH3COONa8.血液的pH能保持恒定，其中起主要作用的缓冲对是（）A. HAc—NaAcB. NH3·H2O—NH4ClC. NaH2PO4—Na2HPO4D.H2CO3—NaHCO39.欲配制与血浆pH相同的缓冲溶液，应选用下列哪一组缓冲对（）A. HAc-NaAc(pKa=4.75)B. NaH2PO4-Na2HPO4(pKa=7.20)C. NH3-NH4Cl (pKa=9.25)D. H2CO3—NaHCO3（(pKa=6.37)10．0.2 mol/LHAc与0.1mol/LNaOH溶液等体积混合后，溶液中的抗酸成分是（）A. NaOH B. Ac- C. HAc D.OH—11．下列各组溶液不是缓冲溶液的是（）A．NaH2PO4- Na2HPO4 混合液B．0.2mol/L NH4Cl与0.1mol/LNaOH等体积混合液C．0.1mol/LNaOH与0.1mol/L HAc等体积混合液D．NH4Cl- NH3．H2O混合液12．下列各溶液稀释10倍后，PH值变化最小的是（）A.0.5mol/LHAc和0.5mol/LNaAcB.1mol/LHCIC.1mol/LNH3·H2OD.1mol/LNH4C113.用纯水将下列溶液稀释10倍时，其中pH变化最小的是（）A. c(HCl)=0.1 mol·L-1 HCl 溶液B. c(NH3)=0.1 mol·L-1 NH3·H2O溶液C. c(HAc)=0.1 mol·L-1 HAc 溶液D. c(HAc)=0.1 mol·L-1 HAc 溶液+ c(NaAc)=0.1 mol·L-1 NaAc 溶液二、判断1.缓冲溶液能对抗外来少量酸或碱或适当稀释后而溶液的pH不变。
pH缓冲溶液的计算题例
pH缓冲溶液的计算题例pH缓冲溶液是分析测试中应用最为广泛的试剂溶液。
其作用是用来稳定溶液的pH值，以满足测试中对恒定pH的要求。
虽然pH缓冲溶液的组成并不复杂，但关于pH缓冲溶液的计算却是酸碱滴定分析中计算最为复杂的内容。
下面是缓冲溶液计算的几种情况：1 共轭酸碱缓冲溶液的计算依据计算公式为或者用化学平衡定律浓度商表示，以醋酸体系为例：，虽然规范的表示式是浓度比，但用摩尔比表示时计算会更加方便，因为物质的量n很容量跟CV、m/M建立联系。
2 计算实例2.1 共轭酸碱混合题（计算质量）例1：配制pH＝5.0的缓冲溶液1L，总浓度为1.0M，问：需要加多少亳升冰醋酸，加多少克无水醋酸钠？已知，冰醋酸浓度约为17.5M，醋酸钠式量82.03g/mol，pK a＝4.74解：设缓冲溶液中的醋酸钠的浓度为C NaAc，醋酸浓度为C HAc＝1.0-C NaAc，根据（3）式得或（用（8）式计算）解得：C NaAc＝0.646M，计算得m NaAc=53gC HAc＝0.254M，计算得V HAc=0.254*1000/17.5=20.2ml2.2 弱酸盐+HCl反应型（计算质量、体积）例2：配制pH＝5.0的缓冲溶液1L，总浓度为1.0M，没有醋酸试剂，请用醋酸钠+HCl配制。
问：需要加多少亳升6.0MHCl，加多少克无水醋酸钠？已知，醋酸钠式量82.03g/mol，pK a＝4.74解：缓冲溶液中醋酸钠总浓度为1.0M，含醋酸钠1000mmol，设需盐酸体积为V HCl亳升，含HCl的量为6V HCl mmol，根据（3）式得解得：V HCl≈59 ml，m NaAc=1.0*82＝82g2.3 弱碱盐+NaOH反应型（计算反应物质量）例3：配制pH＝10.0的缓冲溶液1L，总浓度为1.0M，请用NH4Cl+NaOH 配制。
问：需要用多少克氯化铵与多少克NaOH混合（假设氢氧化钠不含碳酸钠和水）？已知，氢氧化钠式量40g/mol，氯化铵式量为53.5g/mol，氨水的pK b＝4.74解：在氯化铵中加入不足量的氢氧化钠，生成部分氨，剩余部分氯化铵，即构成了氨性缓冲溶液。
缓冲溶液
②弱碱及其对应盐
H2CO3 - HCO3NH4+ - NH3
③多元酸的酸式盐及 H2PO4- - HPO42-
其对应的次级盐 HPO42- - PO43一些常见的缓冲系 (弱酸) (共轭碱) 列于表4-1中(p52)。 共轭酸碱对
缓冲系的组成:
缓冲溶液由 HB ~ B- 组成 ① HB与B－为共轭酸碱对
HB
例：在1L混合液中，含有0.10molHAc 和0.10molNaAc (HAc:pKa=4.76)
(1) 计算混合液的pH值
解: pH ＝ pKa + lg —ccHB—-B pH ＝ pKa + lg —ccAHc—A-c = 4.76 + l0g 0—.1
0.1
例：在1L混合液中，含有0.10mol HAc和 0.10mol NaAc (HAc:pKa=4.76)
(3) 在此混合液中加入0.01molNaOH, 溶液的pH值=?
解: HAc + NaOH → NaAc + H2O
0.0190 0.01 0.110
pH ＝ pKa + lg —c00c.A.H10—cA1-9c
＝ 44.7.865＋0.09
例：在1L混合液中，含有0.10mol HAc 和0.10mol NaAc (HAc:pKa=4.76)
P53, 4.4式
根据上面的公式，您认为缓冲溶液的 pH值与什么因素有关？
1、缓冲溶液的pH值首先取决于弱酸的 离解常数Ka值。
2、其次取决于缓冲对浓度的比例--缓冲比， 当pKa一定时，pH值随着缓 冲比的改变而改变。缓冲比为1时，pH = pKa
3、当缓冲液适当稀释时,缓冲比不变, pH 基本不变 。
第四章缓冲溶液
如计算上节例1中HAc-Ac- 缓冲体系的缓冲容量：
加入0.010 mol HCl时，
n
0.010
0.11
V | pH | 1.0 | 4.66 4.75 |（mol L-1 pH-1）
15
二、影响缓冲容量的因素
1、缓冲溶液的总浓度：c总 = [ A- ] + [ HA ] • 缓冲比一定时，缓冲溶液的总浓度越大，
（1）单位体积缓冲溶液的pH值改变1（dpH＝1）
时所需加入的一元强酸或一元强碱的物质的量。
（2）为正值，越大，缓冲溶液的缓冲能力越强。 （3）的单位：mol L-1 pH-1
14
2、实际工作中常用公式： n
V | pH |
• V 表示缓冲溶液的体积 • n 表示加入的一元强酸或强碱的物质的量 • pH表示缓冲溶液pH值的变化
缓冲容量越大；且缓冲比等于1时，缓冲容量最大(max)
17
3、与pH的关系曲线：
（N冲很能碱1值曲由现（H可，越时aA3能大力）1，线于峰看缓大2O），c）H-力是本体值。此2出冲，N曲当1、曲，， 由 身 系 时、它时a溶缓缓线缓 3A线它且 于 的 不6、们液 冲冲c出冲代最2缓们强 同缓 p4具的 容比、现比H、表大冲也酸 ，冲有量相3总很 不等盐 一 5，都体有（ 出容缓。越同浓低 同于酸峰如代系缓强量冲大时度（和表，
21
例2：欲配制pH5.0缓冲溶液，试计算在50mL 0.1molL-1 HAc溶液中加入0.1 molL-1 NaOH溶液多少毫升?
解：设加入NaOH溶液 x mL。
pH
pK a
lg
n Ac n HAc
pK a
lg
0.1x 0.1 (50 x)
第1节 缓冲溶液
结论 1）强酸、强碱缓冲能力强，单向变化。 2）缓冲系不同，pKaΘ不同，缓冲范围不同。 3）总浓度越大，其βmax越大； 总浓度相同， βmax相同。
20
4）总浓度一定时，当[B‾]/[HB] =1时，
缓冲容量β值最大： βmax = 0.576c总
5）缓冲比越偏离1时，缓冲容量越小。
当[B‾]/[HB] >10，或<1/10， 失去缓冲作用；
称为缓冲作用。
3
3)缓冲溶液的组成
缓冲溶液:由 共轭酸碱对构成的溶液。 (1)弱酸及其盐型:HAc - NaAc (2)弱碱及其盐型:NH3-NH4Cl (3)酸式盐与其次级盐型:NaH2PO4 - Na2HPO4 缓冲溶液 弱酸(抗碱成分) 弱碱(抗酸成分) 缓冲系(缓冲对)
4
表1 常见的缓冲系
8
[B‾] pH = pKaΘ + lg —— [HB]
pH pK a
[共轭碱] lg [弱酸]
[B‾] •式中 ——— — 缓冲溶液的缓冲比 ； [HB] [B‾]+[HB] — 缓冲溶液的总浓度 由于B‾的同离子效应， HB的解离很少，故可用 浓度代替平衡浓度，即 cB‾ pH = pKaΘ + lg —— cHB nB‾/V Θ + lg ——— = pKa nHB/V
= 近似值 + 校正因数
13
表3 三种离子强度下的校正因数
z
I
0.01 0.05 0.10
+1 NH4+NH3 +0.04 +0.08 +0.11
0 HAcAc-0.04 -0.08 -0.11
-1 H2PO4-HPO42-0.13 -0.25 -0.32
无机化学 第五章 缓冲溶液
8
第二节 缓冲作用原理
以HAc~NaAc缓冲体系为例：
HAc + H2O
H3O + + Ac－
因NaAc的同离子效应 抑制了HAc 的解离
体系中存在大量HAc和Ac－
9
在HAc~NaAc缓冲体系中加入少量强酸时：
HAc + H2O
H3O + + Ac－
31
二、影响缓冲溶液pH的因素
pH
pK a
lg
[共轭碱 ] [共轭酸 ]
1. 缓冲溶液pH值取决于共轭酸的pKa和缓冲比（平 衡时共轭碱与共轭酸浓度的比值）。
2. 同一缓冲体系的缓冲溶液，其pH值随着缓冲比的 改变而改变；当缓冲比＝1时， pH＝ pKa。
3. 温度影响pKa，故影响缓冲溶液的pH。
16
例. 计算0.10 mol·L-1 NH3 20 mL和0.20 mol·L-1 NH4Cl 15 mL混合溶液的pH值。 pKb(NH3) = 4.75
解 : 缓冲体系为NH4+ ~ NH3 , pKa(NH4+) = 14 －pKb = 9.25 pH = pKa + lg [n(NH3) / n(NH4+)] = 9.25 + lg [(0.10 ×20) / (0.20 ×15)]
pH
pK a 2
lg
[HPO 42 [H 2 PO 4
] ]
7.21
lg
0.265 0.290
7.17
∴ 加入0.40 g NaOH，酶会分解。
20
补充(不要求掌握）：
缓冲溶液pH的计算公式推导
缓冲溶液及其pH值的计算(sx)ppt实用资料
影响因素：组分的浓度比。同一种缓冲溶液，总浓度相同时，缓 冲组分的浓度比越接近1，其缓冲容量越大。
2.缓冲范围
缓缓冲冲溶 溶液液ppHH值值的的缓缓冲冲范范围围定为为：：义ppHH==：ppKKaa±±指11 缓冲溶液所能控制的pH范围，简称缓冲范围。
解离平衡如下所示：
NaAc ＝ Na+ + Ac-
HAc
H+ + Ac-
加入少量的强酸,如HCl
使HAc的离解平衡向左移动, [H+]增加的极少，即pH基本不变 Ac-称为抗酸成分
加入少量的强碱如NaOH
使HAc的离解平衡向右移动, [H+]几乎没有降低，即pH基本不变 HAc称为抗碱成分
如果将此溶液适当稀释，HAc和Ac-的浓度都相应的降低 使HAc的离解度相应增大, [H+]几乎没有下降，即pH基本不变
使HAc的解离平衡向左移动 NaAc ＝ Na+ + Ac-
加缓入冲少 溶量液的pH强值碱的如缓N冲aO范H围实为：际pH=应pKa±用1 中常用缓冲组分的浓度比为1/10～10作为缓冲
缓冲溶液pH值的缓冲范围为：pH=pKa±1
溶液pH的缓冲范围 。 使HAc的解离平衡向左移动
NaAc ＝ Na+ + Ac定义：指使1L缓冲溶液pH值改变1个单位所需加入的强酸或强碱的物质的量。 使HAc的解离平衡向左移动
结论： 备而不用的酸和备而不用的碱，即抗酸成分和抗碱成分
当遇到外加少量酸或碱，仅仅使弱电解质的解离平衡发生了移动 实现了抗酸抗碱成分的互变，借以控制溶液的[H+]
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第四章 缓冲溶液
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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+lgPr)(H)Pr(-cc=4.87+lg1-1LmolLmol)20.0(xx=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)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
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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)CitH()HCit(-2-2nn= 4.77＋lg)mmol0.400-(100mmol400.022VV= 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)ONH(C)ONH(CL0.200mol32443244-1cc
解得 c（C4H4N2O3）= 0.134 mol·L-1
c（NaC4H3N2O3）= (0.200 - 0.134) mol·L-1 = 0.066 mol·L-1
β =
1-
-1-1
L0.066)mol(0.134L0.066molL0.134mol2.303
=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 + lg1-1-1-1-mol40gg0.50LL4mol13.0mol40ggL50.0L66mol0.0xx
解得： m = 1.1
c（C4H4N2O3）= 0.134 mol·L-1 –L50.0molg401g.11-= 0.079 mol·L-1
c（NaC4H3N2O3）= 0.066 mol·L-1 + L50.0molg401.1g1-= 0.12 mol·L-1