緩衝溶液

(1)試選出為正鹽者： 。 (2)試選出為酸式鹽者： 。

(3)試選出為鹼式鹽者： 。 (4)試選出為中性者： 。 (5)試選出為複鹽者： 。 (6)試選出為酸性者： 。 (7)試選出為鹼性者： 。

※

牛刀小試解答※

1. BD 2. AD 3.AD 4. AE 5. D 6. B 7. C 8. E 9. ACDE 10. C 11. A 12. B

13. DE 14. (1)abcdefghijklquvy；(2)oprstwx；(3)mn；(4)abc；(5)z；(6)fghimortxz；

(7)dejklnpqsuvwy

第七節 緩衝溶液

一、組成：緩衝液是弱酸和其鹽或弱鹼和其鹽的混合液

二、特性：

1.在緩衝溶液中加入少量強酸或強鹼時，pH 值______________

2.加入適量的水時，pH 值__________

三、配製

1. 弱酸加弱酸鹽或弱鹼加弱鹼鹽

2. 弱酸加入少量強鹼或弱鹼加少量強酸

3. 弱酸鹽加少量強酸或弱鹼鹽加少量強鹼

四、緩衝液的應用

1. 緩衝液對生物非常重要，在生物體中緩衝液控制[H^]，維持適合生存的pH 範圍。

例如：我們體內的血液便是一種很好的緩衝液，能緩衝由代謝所產生的酸，維持 在最適合我們生存的pH (7.40－7.42)。若血液的pH 超過7.8 或低於 7.0 即 會導致死亡。血液中負責緩衝作用的酸和離子是H CO_{2 3}和HCO₃^

(或H PO_{2 4}^和HPO₄^2)，當多餘的_H^進入血液，則由下列反應除去 H(^aq)HCO3(^aq) H CO2 3(aq)

當多餘_OH^在體中形成時，則由下列反應除去。

OH(^aq)H CO2 3(aq)H O HCO2  3(^aq)

2. 一些對pH 變化非常敏感的實驗(例如酶催化反應)必須在緩衝液中進行。

3. 在化學分析上，於控制的pH 之下，利用選擇沉澱(Selective precipitation)來分離各種 陽離子。

4. 在工業上，在製造過程中需要使用緩衝液。

例如：造紙、釀酒、皮革、染料、照相均需使用緩衝液。

五、計算

緩衝液的氫離子濃度求法與同離子效應相同。

【範例 1】

於1 升溶液中含 0.10 molCH COOH₃ 及0.10 mol CH COONa₃ 的緩衝溶液。

(1)求此緩衝溶液之[H^]＝ M

(2)求加入 0.01 molHCl後之[H^]＝ M (3)求加入 0.01 molNaOH後之[H^]＝ M

(4)原緩衝溶液中，加水使溶液體積變成 2 升，求[H^]＝ M (已知CH COOH₃ 之Ka＝1.8×10^－5)

Ans ： (1)1.8×10 M(2)2.2×10^{-5 -5} M (3)1.47×10 M(4)1.8×10^{-5 -5} M

【範例 2】

求下列各溶液之pH 值。

(1) 0.1 mL pH ＝3 的HCl加入10 mL 的純水後pH 變為若干？

(2) 0.1 mL pH ＝3 的CH COOH₃ 和CH COONa₃ 混合液加入10 mL 的純水後pH 變為若干？

(3) 0.1 mL pH ＝2 的CH COOH₃ 之溶液加入10 mL 的純水後pH 變為若干？

Ans ： (1)5(2)3 (3)3

【範例 3】

0.01 M 的某一單質子強酸 50 毫升，加 0.02 M 某一元弱鹼 50 毫升所得混合液之[H^]為 2.0×10^－8 M，下列敘述中，何者正確？

(A)再加入少許任何強酸於此混合液時，其[H^]將大幅增加 (B)再如入少許任何強鹼於此混合液時，其[H^]將大幅減少 (C)再加入少許強酸或強鹼於此溶液時，其[H^]變化幅度不大 (D)該一元弱鹼的解離常數(Kb)約為 2.0×10^－8

(E)該一元弱鹼的解離常數(Kb)約為 5.0×10^－7。

Ans ： CE

【範例 4】

在25℃於 100 毫升的 0.1 NCH COOH3 (Ka＝1.8×10^－5)水溶液中加入下列何種物質可使溶液 的pH 值增加。

(A) 10 毫升純水 (B) 1.0 毫升 0.1 NHCl

(C) 1.0 毫升 0.1 NCH COOH₃ (D) 0.001 莫耳固體CH COONa₃ (E) 0.001 莫耳固體NaHCO₃。(H CO_{2 3}的Ka1＝4.4×10^－7)。

Ans ： ADE

【範例 5】

下列何溶液的pH 值最高(已知CH COOH₃ 的Ka＝1.8×10^－5) (A) 1.8×10^－5 M 的HCl(aq)

(B)含有 0.1 M 的CH COOH₃ 與0.1 M 的CH COONa₃ 的水溶液 (C) 0.1 M 的CH COOH3 (aq)

(D)含有 0.1 M 的CH COOH₃ 與0.2 M 的CH COONa₃ 水溶液。

：Ans D

【範例 6】

將1.0 mL 的 0.2 M 鹽酸溶液分別加入 4.0 mL 下列各溶液中，何者的pH 值改變最小？

(A)純水

(B)醋酸(0.10 M)和醋酸鈉(0.10 M)的緩衝液(醋酸的 Ka＝1.8×10^－5) (C) 0.10 M 的氫氧化鈉溶液

(D) 0.10 M 硫酸溶液。

：Ans D

【範例 7】

下列何者是緩衝溶液？

(A) 50 毫升 0.4 M CH COOH₃ 和50 毫升 0.2 M NaOH的混合液 (B) 50 毫升 0.2 M HCl和50 毫升 0.4 M CH COONa₃ 的混合液 (C) 50 毫升 0.4 M HCl和50 毫升 0.2 M NaOH的混合液

(D) 50 毫升 0.2 M KH PO_{2 4}和50 毫升 0.2 M K HPO_{2 4}的混合液。

(3)寫出(D)溶液及(E)溶液等體積混合之化學平衡方程式。

(4)從(A)～(F)中，挑選適當溶液，描述配置 1.0 升pH ＝5.0 之緩衝溶液的方法。

Ans ： (1)1(2)1.34×10-3(3) 略 (4) 略

【範例 12】

某單質子酸的Ka 值為 1.0×10^－8，濃度為1.00 N，試問：

(1)該溶液的pH 值為多少？

(2)取該溶液 20.0 毫升，加入 5.00 毫升 2.00 N 的NaOH 溶液，則該溶液的pH 值為 多少？

(3)取該溶液 10.0 毫升，加入 10.0 毫升 2.00 N 的NaOH 溶液，則該溶液的pH 為多少？

Ans: (1)4 (2)8 (3)13.7

【範例 13】

以0.10 MNaOH 滴定100 mL 之CH COOH₃ 得滴定曲線圖如右，

已知CH COOH₃ 之Ka為2.0×10^－5

(1)當加入 NaOH 25 mL，溶液之[H^]＝？

(2)當加入 NaOH 50 mL，溶液酸鹼性為何？

(3)當加入 NaOH 75 mL，溶液之[H^]＝？

pH

50

加入 NaOH 之體積 (mL)

Ans: (1) 2.0×10^{－ 5} (2) 鹼性 (3) 7.0×10^{－ 13}

【範例 14】

在25℃時，某單質子弱酸HA 20 mL 以 0.10 M 的氫氧化鈉溶液來滴定，當滴入氫氧化鈉溶 液5 mL 時，該混合溶液的pH ＝5.0；在共滴入氫氧化鈉溶液 30 mL 時恰可達當量點，則下 列敘述何者正確？

(A)未加入氫氧化鈉溶液前該弱酸HA的莫耳濃度為0.30 M (B)該弱酸HA的游離常數Ka＝2.0×10^－6

(C)達當量點時該混合溶液中的[H^]＝1.7×10^－5 M (D)此滴定最好選用甲基橙當指示劑。

Ans ： B

【範例 15】

已知CH COOH₃ 之Ka＝1.8×10^－5，試求出下列各溶液之[H^]＝？

(1) 1 升溶液中同時存有 0.1 M 之CH COOH₃ 及0.1 M 之CH COONa₃ 溶液。

(2)於 1 升 0.2 M 之CH COOH3 (aq)中加入4 克之NaOH( )s 。

(3)於 500 mL 0.4 M 之CH COOH3 (aq)中加入500 mL 0.2 M 之NaOH(aq)。 (4)於 500 mL 0.4 M CH COONa3 (aq)中加入500 mL 0.2 M 之HCl(aq)。

Ans ： (1)1.8×10 M(2)1.8×10^{-5 -5} M (3)1.8×10^-5 M (4)1.8×10^-5 M

＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊牛 刀 小 試＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

01. 下列有關緩衝液的敘述，何者不正確？

(A)緩衝液是弱酸和其鹽或弱鹼和其鹽的混合液。

(B)酶催化反應與一般化學反應不同，不需在緩衝液中進行。

(C)緩衝液之pH 不會因為加入少量的酸或鹼而發生大幅度的變化。

(D)緩衝液是利用到同離子效應的原理。

02. 氨的Kb值約為1×10^－5，下列關於氨水溶液的性質，何者正確？

(A) 1.0 M 氨水溶液的pH 值約為2.5

(B)若以 1.0 M 鹽酸溶液來滴定 50 毫升的 1.0 M 氨水溶液，當量點的pH 值等於7 (C)上述滴定以甲基紅為指示劑比用酚酞恰當

(D)等量的 1.0 M 氨水溶液和 1.0 M 氯化銨水溶液的混合液可當作緩衝溶液 (E)上述混合液的pH 值大於7。

03. 下列何者不是緩衝液？

(A) 1 M CH COOH₃ 1 升 ＋ 1 M CH COONa₃ 1 升 (B) 2 M NH OH₄ 1 升 ＋ 1 M HCl 1 升

(C) 2 M CH COONa₃ 1 升 ＋ 1 M HCl 1 升 (D) 1 M CH COOH₃ 1 升 ＋ 1 M NaOH 1 升。

04. 將 0.02 莫耳醋酸鈉溶在 100 毫升 0.1 M 鹽酸中，則此溶液

(A)乃鹼性，能使紅石蕊試紙變藍 (B)乃酸性，能使藍石蕊試紙變紅 (C)乃鹼性，能使藍石蕊試紙變紅 (D)乃酸性，能使紅石蕊試紙變藍。

05. 某一元弱鹼 (BOH，其Kb＝1×10^－5) 2 M 溶液 50 毫升加入於 1 MHCl 50 mL 則所產生 的混合溶液之pH 值為？

(A) 5 (B) 6 (C) 8 (D) 9。

06. 取五支試管，甲管裝 0.40 NNaCl 10 mL，乙管裝 0.40 NHCl 10 mL，

丙管裝0.40 NCH COONa₃ 10 mL，丁管裝 0.40 NNaOH 10 mL，戊管裝純水 10 mL。

再於各管中加入0.20 NHCl 10 mL，則下列各敘述何者正確？

(A)各管中溶液的[H^]均增大 (B)甲管和丙管中溶液的[H^]相等 (C)戊管溶液中的pH ＝1 (D)丁管的pH ＜7。

07. 當 25 mL 的 0.10 MHCl加入25 mL 的 0.10 M 醋酸鈉均勻混合後的水溶液，其成分與 下列何者最相近？

(A)pH ＝7.0 的乙酸溶液 50 mL

(B) 25 mL 0.10 MNaOH加入25 mL 0.10 M 醋酸的混合溶液 (C)含 0.05 M 的醋酸與 0.05 M 的食鹽混合溶液 50 mL

(D) 0.05 M 的氯化鈉溶液 50 mL。

08. 已知H PO_{2 4}^ Ka＝6.6×10^－8，HPO₄^2 Ka＝1.0×10^－12，現欲配pH ＝7.18 的緩衝液，問在 100 mL 的 0.15 M NaH PO_{2 4}中應加入若干克的Na HPO_{2 4}？

(Na＝23，P＝31，log 66＝1.82)

09. 某弱酸HX之水溶液40 mL，用 0.1 M NaOH(aq) 80 mL 滴定之恰達當量點，當加入 0.1 M

(aq)

NaOH 60 mL 時溶液之^pH ＝5，求此酸之Ka值？

10. 某酸HA的Ka＝1.0×10^－5。有關0.03 莫耳之HA溶於水成300 毫升之溶液，下列敘述何者 正確？

(A)HA的濃度為0.10 M (B)溶液中[H^]為0.10 M (C)HA的電離度約為1.0 ％

(D)對 20 毫升的HA溶液，加入0.10 MNaOH 10 毫升時，溶液的 pH 約等於5

(E)於 20 毫升的HA溶液，加入0.02 MNaOH100 毫升及一滴酚酞指示劑時溶液呈紅色。

11. 用 0.10 MNaOH滴定0.20 MCH COOH₃ 20 mL (CH COOH₃ 之Ka＝2×10^－5)選出下列滴 定時pH 值正確者？

(A)最初未滴定時pH ＝2.7 (B)加入 20 mLNaOH時pH ＝4.7 (C)加入 40 mLNaOH時pH ＝6.3 (D)加入 60 mLNaOH時pH ＝12.4 (E)加入 80 mLNaOH時pH ＝12.6。

12. 20 毫升 0.1 M HA酸 (Ka＝1.8×10^－5) 需用 30 毫升NaOH滴定到達當量點。問滴入NaOH 若干毫升時，溶液的[H^]恰與酸的Ka 值相同？

13. 已知磷酸H PO_{3 4}水溶液的游離常數為Ka1＝7.1×10^－3，Ka2＝6.3×10^－8，Ka3＝4.4×10^－13。 若人類血液的pH 值為7.4，則在血液中由磷酸解離所產生各物種的濃度關係， 何 者正確？

(A)[H PO3 4]約等於[H PO_{2 4}^] (B)[H PO3 4]約等於[HPO₄^2] (C)[H PO_{2 4}^]約等於[HPO₄^2] (D)[HPO₄^2]約等於[PO₄^3]。

※

牛刀小試解答※

1. B 2. CDE 3. D 4. B 5. D 6. C 7. C 8. 2.13 9. 3×10^－5 10. ACDE 11. ABDE 12. 15 13. C

在文檔中 高三選修化學(上)第四章水溶液酸鹼鹽的平衡 (頁 50-59)