Question

4.为了配制pH=7.0的缓冲溶液100mL,应该用+0.1molL^(-1)+KH_2PO_4+溶液及+0.1m

Answer 1

问：4.为了配制pH=7.0的缓冲溶液100mL,应该用+0.1molL^(-1)+KH_2PO_4+溶液及+0.1m

答：为了配制pH=7.0的缓冲溶液100mL，应该用0.1mol/L KH2PO4 溶液及0.1mol/L Na2HPO4 溶液配制，并按照一定比例混合。KH2PO4 和 Na2HPO4 同时存在时，可以形成KH2PO4 和 HPO42- 的缓冲体系，使溶液的pH维持稳定的7.0值。具体的配制比例和操作方法，可以通过酸碱中和反应的原理和计算来得出。

问：为了配制 pH=7.0 的缓冲溶液 100mL，应该用 0.1mol• L1的KHsPO,溶液及 0.1mol •L’的K2HPO4 溶液各多少毫升？ （Ka1=7.5×103，Ks2=6.2×108，≤a3=2.2×10-13，）

答：首先计算KH2PO4和K2HPO4的摩尔浓度，根据物质平衡有:KH2PO4 + H2O ⇔ H3PO4 + K+ + HSO4-K+ + HSO4- + H2O ⇔ KHSO4 + H3O+K2HPO4 + H2O ⇔ K+ + HPO42- + H3O+K+ + HPO42- + H2O ⇔ KOH + H2PO4- + H3O+其中，第一个反应是弱酸的离解反应，第二个和第四个反应是弱碱的离解反应。第三个反应不是缓冲溶液中所关心的反应，因为HSO4-不参与缓冲反应。还需要注意的是，缓冲溶液中总的磷酸根浓度等于KH2PO4和K2HPO4的摩尔浓度之和。设KH2PO4溶液中加入V1毫升，K2HPO4溶液中加入V2毫升，则有:KH2PO4的摩尔浓度为:C1 = 0.1 mol/L × V1 /100 mLK2HPO4的摩尔浓度为:C2 = 0.1 mol/L × V2 /100 mL缓冲溶液中H2PO4-和HPO42-的浓度为:[H2PO4-] = C1[HPO42-] = C2缓冲反应为:H2PO4- + H2O ⇔ H3O+

答：缓冲反应为:H2PO4- + H2O ⇔ H3O+ + HPO42-根据Henderson-Hasselbalch方程:pH = pKa + log([HPO42-]/[H2PO4-])代入pH=7.0，pKa=7.5，[HPO42-]=[K2HPO4]，[H2PO4-]=[KH2PO4]:7.0 = 7.5 + log(C2/C1)log(C2/C1) = -0.5C2/C1 = 10^-0.5 = 0.316代入C1和C2的表达式，得到方程:V2 = 31.6 V1又因为V1+V2=100，代入上式解得:V1 = 22.3 mLV2 = 77.7 mL因此，应该分别取22.3毫升的KH2PO4溶液和77.7毫升的K2HPO4溶液配制pH=7.0的缓冲溶液。